錦屏一級水電站大壩混凝土粉煤灰料源的選擇

肖延亮，李 翼（．中國電建集團(tuán)成都勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川成都 6007；．四川二灘國際工程咨詢有限責(zé)任公司，四川成都 6007）

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錦屏一級水電站大壩混凝土粉煤灰料源的選擇

肖延亮1，李 翼2
（1．中國電建集團(tuán)成都勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川成都 610072；2．四川二灘國際工程咨詢有限責(zé)任公司，四川成都 610072）

摘 要：粉煤灰是水工混凝土的主要膠凝材料之一，其品質(zhì)優(yōu)劣直接影響混凝土的性能。本文以錦屏一級水電站主供粉煤灰的宣威Ⅰ級灰為例，介紹錦屏一級水電站粉煤灰料源的選擇，從技術(shù)層面闡述選擇宣威Ⅰ級粉煤灰的理由，其經(jīng)驗(yàn)可供其它類似工程借鑒參考。

關(guān)鍵詞：粉煤灰；資源調(diào)查；裝機(jī)規(guī)模；產(chǎn)量；品質(zhì)；運(yùn)輸保障

0 前 言

錦屏一級水電站位于四川省鹽源縣與木里縣交界處，是雅礱江干流水能資源最富集的中、下游河段龍頭水庫，錦屏一級水電站裝機(jī)容量3 600 MW，以發(fā)電為主，兼有防洪、防沙等作用。大壩為混凝土雙曲拱壩，最大壩高305 m，是目前世界上最高的混凝土雙曲拱壩，大壩混凝土用量約595萬m3。粉煤灰作為混凝土的主要膠凝材料，其品質(zhì)的優(yōu)劣直接影響大壩混凝土的質(zhì)量，使用品質(zhì)較優(yōu)且質(zhì)量穩(wěn)定的粉煤灰是保障大壩混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵措施之一。在對工程區(qū)域附近的四川、云南和甘肅三省的12家火電廠的設(shè)備能力、發(fā)展規(guī)劃和粉煤灰的品質(zhì)、產(chǎn)量及運(yùn)輸情況進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)研的基礎(chǔ)上，選擇國電宣威發(fā)電有限責(zé)任公司（簡稱宣威公司）生產(chǎn)的粉煤灰作為錦屏一級水電站大壩混凝土的主供廠家。選擇宣威發(fā)電公司作為錦屏一級水電站大壩混凝土粉煤灰供應(yīng)商，為粉煤灰的穩(wěn)定供應(yīng)、工程的順利建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。

1 粉煤灰的作用機(jī)理

粉煤灰是電廠燃燒煤粉后獲得的工業(yè)副產(chǎn)品。作為活性摻和料，已成為水工混凝土最常用的摻和料之一。在混凝土中摻入粉煤灰可以對混凝土的性能起到一定的改善作用［1］：改善混凝土的工作性；降低混凝土初期水化熱；與水泥水化產(chǎn)物Ca（OH）2起火山灰反應(yīng)，生成C－S－H凝膠體，使硬化水泥漿內(nèi)的孔隙細(xì)化，減少水泥石中Ca（OH）2晶體的擇優(yōu)取向，減少水泥石中Ca（OH）2含量和晶體尺寸。使水泥石—骨料間的界面（過渡區(qū)）致密化，從而提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性。

摻粉煤灰能改善混凝土性能，可以歸結(jié)為粉煤灰所具有的三種效應(yīng)［2］：

（1）形態(tài)效應(yīng)。粉煤灰中的鋁硅酸鹽玻璃微珠（粉煤灰形貌見圖1），可填充水泥漿體；

（2）活性效應(yīng)。粉煤灰中的活性成分SiO2、Al2O3與水泥的水化物反應(yīng)，生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，可降低了混凝土的孔隙率，改善孔結(jié)構(gòu)；

（3）微集料反應(yīng)。粉煤灰中的微細(xì)顆粒分布于水泥顆粒之間，有利于水泥的水化反應(yīng)，增加了混凝土的密實(shí)性。

摻入粉煤灰不僅能改善混凝土性能，還能對骨料堿活性起到一定的抑制作用。采用粉煤灰取代部分水泥，不僅能降低混凝土的有效含堿量、粉煤灰中的活性SiO2和水泥水化產(chǎn)生的Ca（OH）2反應(yīng)，同時高細(xì)度的摻和料微粒使K＋、Na＋、OH－富集在其表面，使骨料周圍的堿金屬離子及氫氧根離子減少，從而削弱了堿－骨料反應(yīng)。

2 粉煤灰料源的選擇

2．1 電廠裝機(jī)規(guī)模與粉煤灰產(chǎn)量

宣威公司2005年投產(chǎn)裝機(jī)為1 200 MW（4× 300 MW），2006年投產(chǎn)裝機(jī)600 MW，粉煤灰年產(chǎn)量可達(dá)到Ⅰ級粉煤灰35萬t，Ⅱ級粉煤灰55萬t，Ⅲ級粉煤灰156萬t。宣威公司有三套分選設(shè)備，分選能力為60 t／h，可分選Ⅰ級灰500 t／d，Ⅱ級灰450 t／d。宣威發(fā)電公司的粉煤灰排放量和風(fēng)選能力，能同時滿足2～3個大型水電工程的需求，這對保證水電站的施工建設(shè)十分有利。

圖1 宣威Ⅰ級粉煤灰掃描電鏡照片

2．2 電廠煤源與發(fā)電量

宣威發(fā)電公司有自己的控股或擁有的煤礦7個，年產(chǎn)煤量可達(dá)260萬t?？梢员ＷC電廠燃煤供應(yīng)，降低受市場供給的影響，從而保證粉煤灰的產(chǎn)量不受影響。電廠的煤源穩(wěn)定，有利于粉煤灰化學(xué)成分及物理性能指標(biāo)的穩(wěn)定，對大壩混凝土質(zhì)量穩(wěn)定有利。

粉煤灰中的未燃碳是有害成分，可用燒失量衡量，粉煤灰的燒失量增加，會使混凝土的需水量增加，從而影響粉煤灰效用的充分發(fā)揮。粉煤灰燒失量過高或波動大，都會嚴(yán)重影響對混凝土中含氣量的控制，從而影響大壩混凝土的耐久性。

從2003～2004年的11組粉煤灰檢測結(jié)果可知，只有2組粉煤灰的燒失量在2．0%～3．5%之間，其余的燒失量均在1．0%以下，宣威公司的粉煤灰燒失量較低且波動很小可以歸結(jié)為以下幾點(diǎn)：

（1）單機(jī)容量為300 MW，屬于大型熱電機(jī)組，燃燒功率高，有利于煤粉的充分燃燒，降低粉煤灰的燒失量；

（2）宣威公司煤源穩(wěn)定，采用等離子點(diǎn)火的國際先進(jìn)水平，減少了粉煤灰在點(diǎn)火期間的耗油量，可降低粉煤灰的燒失量；

（3）同時由于宣威發(fā)電公司的發(fā)電量主要供應(yīng)廣東，電力穩(wěn)定，燃燒負(fù)荷穩(wěn)定，可降低粉煤灰的燒失量。

2．3 電廠采灰方式與粉煤灰品質(zhì)

宣威發(fā)電公司具有FX－40T／H型粉煤灰分選設(shè)備一套、WS－40型粉煤灰分選設(shè)備兩套，實(shí)行PLC裝置自動程序控制。通過分選系統(tǒng)將未經(jīng)處理的混合灰加以分離，將原灰通過空氣輸送至分選機(jī)，在分選機(jī)內(nèi)通過重力分離，將需要的細(xì)灰分離出來，輸送至終端細(xì)灰?guī)欤勖夯曳诌x采用七電場收塵。先進(jìn)的風(fēng)選設(shè)備可使粉煤灰的產(chǎn)能最優(yōu)，同時使粉煤灰的細(xì)度指標(biāo)可控，保障粉煤灰的品質(zhì)。

從宣威電廠2003～2004年的粉煤的質(zhì)量檢測結(jié)果（見圖2、3），Ⅰ級粉煤灰需水量比在93%～95%之間，雖Ⅰ級粉煤灰需水量比處在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的上限，但粉煤灰需水量比的波動較小，有利于大壩混凝土的現(xiàn)場質(zhì)量控制。

2．4 電廠粉煤灰的保障能力

宣威發(fā)電公司有儲灰?guī)?座，每座灰?guī)熘睆?2 m，容積1 300 m3，擬在鐵路邊建2個800 m3的儲灰罐，2005年底儲灰能力將達(dá)到3 600 t。可儲存多余的粉煤灰，對于粉煤灰的應(yīng)急保障有利。

圖2 粉煤灰燒失量檢測結(jié)果

圖3 粉煤灰需水量比檢測結(jié)果

宣威發(fā)電公司有火車裝車系統(tǒng)，額定出力300 t／h。有四條鐵路專運(yùn)線，直接通過連管對粉煤灰進(jìn)行裝車，裝一個火車罐車需20 min，每天可保證運(yùn)輸粉煤灰1 500 t。宣威發(fā)電公司有自己的火車專運(yùn)線，專用線與貴昆鐵路線相接，距宣威站2．8 km。鐵路運(yùn)輸路線：宣威發(fā)電公司專用線→宣威站→昆明站→攀枝花站→西昌站→漫水灣轉(zhuǎn)運(yùn)站，全長838 km。宣威發(fā)電公司具有在漫水灣轉(zhuǎn)運(yùn)站交貨的能力。

2．5 電廠供應(yīng)粉煤灰的業(yè)績

至2005年，宣威發(fā)電公司供灰的主要水電工程有：白色水利樞紐工程、龍灘水電站、小灣水電站、景洪水電站、溪洛渡水電站、向家壩水電站、糯扎渡水電站等，各水電工程所需的粉煤灰情況見表1：

表1 宣威發(fā)電公司粉煤灰主要供應(yīng)情況

宣威公司具有供應(yīng)多個大中型水電站施工所需粉煤灰的經(jīng)驗(yàn)，這對保障錦屏一級水電站大壩混凝土粉煤灰的穩(wěn)定供應(yīng)、提高大壩混凝土的施工質(zhì)量十分有利。

3 結(jié) 論

宣威公司所生產(chǎn)的粉煤灰具有產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)、質(zhì)量穩(wěn)定等特點(diǎn)，且具備較好的運(yùn)輸保障能力，有多個大型水電工程的粉煤灰供應(yīng)經(jīng)驗(yàn)，在生產(chǎn)、倉儲、

物流等方面均具有很好優(yōu)勢，選擇宣威公司所生產(chǎn)的粉煤灰作為錦屏一級水電站大壩混凝土的主要粉煤灰料源，為錦屏一級水電站大壩混凝土順利澆筑、保證大壩混凝土的質(zhì)量奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 方坤河．碾壓混凝土材料、結(jié)構(gòu)與性能［M］．武漢大學(xué)出版社，2004．

［2］ 吳中偉，廉慧珍．高性能混凝土［M］．中國鐵道出版社．1999．

簡訊

民治水電站廠房混凝土全部澆筑至發(fā)電機(jī)層

1月6日，寶興河民治水電站廠區(qū)樞紐工程3號機(jī)發(fā)電機(jī)層樓板混凝土澆筑順利收倉，至此，我院監(jiān)理部承擔(dān)監(jiān)理的民治水電站廠房混凝土全部澆筑至發(fā)電機(jī)層。

民治水電站廠房發(fā)電機(jī)層混凝土澆筑節(jié)點(diǎn)目標(biāo)的完成，是繼2015年11月9日首臺定子吊裝目標(biāo)完成后實(shí)現(xiàn)的又一關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)目標(biāo)，為民治水電站2016年8月首臺機(jī)組發(fā)電和2016年所有機(jī)組發(fā)電目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

目前，廠房已全面轉(zhuǎn)入機(jī)電設(shè)備安裝施工階段，各項(xiàng)機(jī)組安裝工作正在有序地推進(jìn)。

民治水電站位于四川省雅安地區(qū)寶興縣境內(nèi)的東河上，為寶興河梯級開發(fā)的第二級。其采用攔河閘壩長隧洞引水至地下廠房發(fā)電方式，水庫總庫容為88萬m3，電站裝機(jī)三臺，裝機(jī)容量為10．5萬kW。

（本刊編輯部）

作者簡介：肖延亮（1979－），男，四川武勝人，工學(xué)碩士，高級工程師，從事水工混凝土設(shè)計(jì)及耐久性研究。

收稿日期：2014-12-25

中圖分類號：TU755．1；TV642．1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號：1003－9805（2016）01－0094－03