原材料對馬渡河電站大壩混凝土配合比的影響及分析

蔣娟梅

（葛洲壩集團(tuán)試驗檢測有限公司 湖北 宜昌 443002）

1 工程概況

馬渡河水利水電樞紐工程所在的泗洋河流域為清江上游右岸的一級支流，是五峰縣境內(nèi)的第二條大河，馬渡河電站壩址位于泗洋河下游的馬渡河段，距河口5.2km，其壩址以上控制面積392.9km2，壩址處年平均流量11.0m3/s，年徑流總量 3.47億m3，壩頂高程304.0m，正常蓄水位300.0m，發(fā)電死水位 270.0m，水庫總庫容 2463萬 m3，最大設(shè)計壩高99m。馬渡河水電樞紐工程是泗洋河流域開發(fā)的首期項目，是馬渡河干流梯級開發(fā)的骨干工程。馬渡河水電站工程總投資2.48億元，年利用小時3200h，多年平均發(fā)電量9300萬kW·h。

2 設(shè)計技術(shù)要求

依據(jù)《馬渡河大壩及廠房混凝土配合比試驗大綱》要求，混凝土設(shè)計技術(shù)要求見表1。

3 原材料的性能檢測

首先對原材料性能進(jìn)行逐項檢測，查找可能存在的因素。原材料性能檢測成果如下：

3.1 水泥

試驗采用華新水泥（宜昌）有限公司普通42.5水泥，其品質(zhì)檢測成果見表2。

從表2可見，水泥所檢各項指標(biāo)均滿足《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》（GB175-1999）標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.2 粉煤灰

采用石門恒興及石門金源電廠的Ⅱ級粉煤灰，其品質(zhì)檢驗成果見表3。

從表3可見，兩種粉煤灰所檢各項指標(biāo)均滿足DL/T5055-1996中Ⅱ級粉煤灰要求。石門恒興粉煤灰細(xì)度和需水量比小于石門金源粉煤灰，但其燒失量和三氧化硫含量高于石門金源粉煤灰。

3.3 細(xì)骨料

細(xì)骨料采用壩肩開挖料場和李家槽料場人工砂，品質(zhì)檢測成果見表4。

從表4檢測成果看，壩肩開挖料場人工砂的吸水率較李家槽料場人工砂的吸水率高，壩肩開挖料場人工砂的堅固性指標(biāo)超出規(guī)范要求，其他指標(biāo)檢測結(jié)果均滿足《水工混凝土施工規(guī)范》（DL/T5144-2001）及《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》（DL/T5112—2000）標(biāo)準(zhǔn)要求。

表2 水泥檢測成果表

表3 粉煤灰品質(zhì)檢測結(jié)果表

表1 大壩混凝土強度等級及主要技術(shù)指標(biāo)

表4 砂品質(zhì)檢測成果表

表5 粗骨料品質(zhì)檢測成果表

表6 摻高效減水劑混凝土性能試驗結(jié)果表

3.4 粗骨料品質(zhì)檢測

采用壩肩開挖料場和李家槽料場的人工粗骨料，原狀骨料運到試驗室后，經(jīng)篩分處理后進(jìn)行室內(nèi)試驗。處理后的粗骨料品質(zhì)檢測成果見表5。

3.5 外加劑

在混凝土中摻入適應(yīng)性好的外加劑，可有效改善混凝土的性能，節(jié)約水泥用量，降低成本。室內(nèi)試驗采用荊州鑫城特種材料有限公司生產(chǎn)的FDN-4緩凝高效減水劑（粉劑）、山東淄博開發(fā)區(qū)華偉建材有限公司生產(chǎn)的NOF-2B減水劑（粉劑），上海麥斯特有限公司的AIR202引氣劑（液態(tài)）。摻減水劑、引氣劑混凝土性能檢測按《水工混凝土外加劑技術(shù)規(guī)范》（DL/T5100-1999）進(jìn)行，摻減水劑混凝土性能試驗成果見表6，摻引氣劑混凝土性能試驗成果見表7。

3.6 拌和用水

采用葛洲壩城區(qū)生活用水。

4 室內(nèi)混凝土配合比設(shè)計試驗

試驗采用華新P.O42.5水泥，石門恒興及石門金源電廠的Ⅱ級粉煤灰，荊州鑫城特種材料有限公司生產(chǎn)的FDN-4緩凝高效減水劑（粉劑）及山東淄博開發(fā)區(qū)華偉建材有限公司生產(chǎn)的NOF-2B減水劑（粉劑），上海麥斯特有限公司的AIR202引氣劑（液態(tài)）。試驗時減水劑均配制成20%濃度的溶液，引氣劑配制成5%濃度的溶液使用，抗裂劑按原液質(zhì)量摻入。骨料分別采用壩肩開挖料場骨料和李家槽料場骨料進(jìn)行試驗。在試驗過程中出現(xiàn)了用水量偏大、含氣量偏低的異常情況，針對此種現(xiàn)象進(jìn)行了技術(shù)分析。

4.1 壩肩開挖料場骨料混凝土用水量偏高及含氣量偏低原因分析試驗

在進(jìn)行混凝土試拌時發(fā)現(xiàn)，采用壩肩開挖料場骨料拌制的混凝土用水量較大，混凝土引氣困難，經(jīng)與委托方協(xié)商，進(jìn)行了原因分析試驗。

4.1.1 不同外加劑、膠凝材料對混凝土用水量及含氣量的影響分析

由于外加劑與膠凝材料可能會存在適應(yīng)性問題，分析試驗采用二級配碾壓與常態(tài)混凝土，工程用砂石骨料，常態(tài)混凝土小石與中石比例采用45∶55，碾壓混凝土小石與中石比例采用50∶50，通過更換不同廠家的減水劑和引氣劑，以及不同廠家的水泥及粉煤灰，進(jìn)行對比分析試驗，為便于比較，減水劑摻量均采用0.8%，引氣劑常態(tài)混凝土采用AIR202和DH9，AIR202摻量為 4/10000，DH9摻量為 1.5/10000，碾壓混凝土采用AIR202，摻量為11/10000。試驗成果見表8。

從表8可以看出，減水劑采用0.8%摻量 ，AIR202采 用 4/10000，DH9采 用1.5/10000摻量時，采用不同廠家的減水劑及引氣劑，以及不同廠家水泥和粉煤灰，碾壓混凝土和常態(tài)混凝土用水量均偏大，含氣量均偏低，說明外加劑和水泥、粉煤灰不是導(dǎo)致用水量偏高的主要原因。

4.1.2 砂及砂中石粉含量對混凝土用水量及含氣量的影響分析

試驗采用金安橋工程用砂進(jìn)行對比試驗，水膠比、砂率、外加劑摻量均保持不變，僅更換砂子，試驗成果見表9。

從表9可以看出，在水膠比、砂率、外加劑品種及摻量、膠材品種、粗骨料品種相同的情況下，用金安橋工程用砂拌制的常態(tài)混凝土和碾壓混凝土，均比本工程用砂拌制的混凝土單位用水量有較大幅度降低，而混凝土含氣量有較大幅度提高，說明砂是導(dǎo)致混凝土用水量偏高、含氣量偏低的主要原因。

考慮到砂中石粉含量可能會導(dǎo)致混凝土用水量偏高和含氣量偏低，采用常態(tài)二級配混凝土進(jìn)行了不同石粉含量砂對混凝土用水量和含氣量的影響試驗，試驗成果見表10。

表7 摻引氣劑混凝土性能試驗結(jié)果表

表8 不同外加劑、膠凝材料混凝土試拌成果表

表9 不同砂子混凝土試拌成果表

表10 砂不同石粉含量混凝土試拌成果表

試驗表明，隨著石粉含量的降低，混凝土用水量略有降低，含氣量略有提高，但變化幅度不大，因此，砂中石粉含量的多少不是影響混凝土用水量和含氣量的主要因素。

5 原因分析及結(jié)論

上述試驗結(jié)果表明，導(dǎo)致混凝土用水量偏大、含氣量偏低的主要原因是工程使用的人工砂，砂中石粉含量多少對混凝土用水量和含氣量影響不大，分析原因應(yīng)是破碎砂子所采用的巖石巖性所致。但根據(jù)《關(guān)于馬渡河水電工程大壩碾壓混凝土配合比中需水量大的問題討研函》中所述，目前大壩壩區(qū)周圍及初設(shè)中的料場，均為二迭系下統(tǒng)棲霞組巖石，巖性呈深灰色，間或夾有馬鞍組巖石，呈黑色，質(zhì)地較為松散及破碎。大壩砂石料不可能在40km以外找矛口組灰?guī)r或去長江邊運江砂，故在后續(xù)的試驗中仍采用原有的原材料進(jìn)行，通過加大減水劑和引氣劑摻量達(dá)到降低混凝土用水量和提高混凝土含氣量的目的。

總之，不同的混凝土原材料在設(shè)計配合比時可能會遇到各種不同的情況，希望通過馬渡河混凝土配合比的這些現(xiàn)象可以對以后的配合比設(shè)計工作有所幫助。陜西水利