周寧抽水蓄能電站碾壓混凝土最佳石粉的確定

陳平華

(中國水利水電第十六工程局有限公司，福建 福州 350003)

1 工程概況及試驗(yàn)背景

周寧抽水蓄能電站地址為福建寧德周寧縣七步鎮(zhèn)內(nèi)，電站裝機(jī)容量1 200 MW(4×300 MW)，樞紐工程的組成部分包括上水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房系統(tǒng)、地面開關(guān)站、下水庫等。本標(biāo)段的主要工程項(xiàng)目有下水庫大壩、下水庫水墊塘、下水庫庫岸防護(hù)、左岸上壩隧洞、左岸繞壩隧洞、下庫右岸上壩公路、下庫導(dǎo)流隧洞、預(yù)埋件工程、安全監(jiān)測土建工程、環(huán)境保護(hù)以及水土保持工程等。

壩頂布置：左岸1#～4#為擋水壩段，壩頂寬度9.0 m。5#、7#壩段為泄洪底孔壩段，壩頂寬度29 m，上游懸出壩面4 m，下游懸出壩面5 m。6#壩段為溢流表孔壩段，壩頂寬度34.5 m(閘墩前沿懸出壩面4.5 m)，中墩、邊墩均厚3 m，布置表孔平板檢修門和工作弧門，由一臺門機(jī)控制檢修門，門機(jī)跨度7.4 m，上游軌道位于壩軸線上游0.8 m。溢流壩頂布置9.0 m寬壩頂交通橋，通過交通橋與左、右岸擋水壩段壩頂貫通。8#擋水壩段考慮儲門槽，壩頂寬度13.5 m，懸出上游壩面4.5 m。右岸9#～11#壩段為擋水壩段，壩頂寬度9.0 m。壩頂交通：由左岸上壩隧洞接左岸繞壩隧洞，可供進(jìn)出。

上游防滲型式：采用二級配碾壓混凝土，上游二級配RCC強(qiáng)度等級為R90C25W8F100，高程260.00 m以下防滲層厚度為4.5 m，高程260.00 m以上為3.0 m，上游面1.0 m為變態(tài)混凝土C9025W8F100。

下水庫大壩為碾壓混凝土重力壩，壩頂高程306.0 m，最低建基面高程198.0 m，最大壩高108.0 m。混凝土工程量一共65.73萬m3左右，其中碾壓混凝土39.55萬m3左右，其他混凝土26.18萬m3左右。工程自2017年2月底開始至2022年12月31日結(jié)束，工程合同總工期71個月，其中施工工期為57個月。

《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》(DL/T 5112—2009)第5.5款骨料中規(guī)定：砂料應(yīng)質(zhì)地堅硬，級配良好。人工砂的細(xì)度模數(shù)以2.2～2.9比較適合。人工砂的石粉(d≤0.16 mm顆粒)含量最好為12%～22%，其中d≤0.08 mm的微粒含量應(yīng)超過5%?！吨軐幊樗钅茈娬灸雺夯炷林亓问┕ぜ夹g(shù)要求》規(guī)定：細(xì)骨料的細(xì)度模數(shù)應(yīng)控制在2.4～2.8，石粉含量16%～18%。設(shè)計要求石粉含量范圍較窄，實(shí)際砂石骨料生產(chǎn)很難滿足要求。結(jié)合類似工程施工經(jīng)驗(yàn)，同類混凝土大壩工程石粉含量在16%～20%較為適宜。在征得工程建設(shè)單位同意后，項(xiàng)目試驗(yàn)室在現(xiàn)場進(jìn)行了碾壓混凝土人工砂最佳石粉含量試驗(yàn)。

2 碾壓混凝土原材料

1)水泥：選擇的是福建永安建福水泥有限公司生產(chǎn)的“建?！迸芇·O42.5水泥，經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)物理、力學(xué)、化學(xué)和熱學(xué)等指標(biāo)均符合規(guī)范。

2)粉煤灰：選擇的是福建大唐同舟益材環(huán)?？萍加邢薰緦幍路止旧a(chǎn)的F類Ⅱ級粉煤灰，經(jīng)過檢測可知其各項(xiàng)指標(biāo)均滿足要求，可用于實(shí)際工程建設(shè)中。

3)細(xì)骨料：本工程采用的細(xì)骨料為水電十六局砂石料標(biāo)生產(chǎn)的花崗巖碎石人工砂(原樣石)，人工砂細(xì)度模數(shù)FM為2.71，石粉含量為17.7%，其余指標(biāo)均符合要求；經(jīng)水洗人工砂石粉8.6%，試驗(yàn)過程人工砂石粉采用外摻。

4)粗骨料：本工程采用的粗骨料為水電十四局砂石料標(biāo)生產(chǎn)的花崗巖碎石，粒徑分別為5～20、20～40、40～80 mm，經(jīng)檢驗(yàn)，這三種骨料的顆粒級配符合要求，中徑篩篩余處在40%～70%，其余各項(xiàng)指標(biāo)均符合要求。

5)外加劑：選擇的是石家莊市長安育才建材有限公司生產(chǎn)的GK-4A萘系緩凝高效減水劑(粉劑)和GK-9A引氣劑(膏狀)，經(jīng)檢驗(yàn)其各項(xiàng)指標(biāo)符合要求，且與膠凝材料均有較好的相容性。

6)水：碾壓混凝土混凝土拌和用水符合要求。

3 試驗(yàn)采用的碾壓混凝土配合比

本次碾壓混凝土最佳石粉試驗(yàn)的參照配合比采用公司中心實(shí)驗(yàn)室確定的配合比，控制碾壓混凝土水膠比不變，根據(jù)人工砂不同的石粉摻量以及相應(yīng)的拌合物VC值情況微調(diào)用水量。碾壓混凝土中人工砂最佳石粉含量試驗(yàn)的配合比如表1所示。

表1 碾壓混凝土最佳石粉含量試驗(yàn)的配合比

4 試驗(yàn)檢測結(jié)果

4.1 石粉含量對人工砂細(xì)度模數(shù)的影響

人工砂中石粉含量(d≤0.16 mm顆粒)大小對砂的細(xì)度模數(shù)F.M影響較大，也直接影響砂率的確定和碾壓混凝土的各項(xiàng)性能[1]。人工砂中石粉含量增加1%，細(xì)度模數(shù)減少約0.03?！吨軐幊樗钅茈娬灸雺夯炷林亓问┕ぜ夹g(shù)要求》規(guī)定：用于碾壓混凝土的人工砂細(xì)度模數(shù)應(yīng)控制在2.4～2.8。

4.2 人工砂石粉含量對碾壓混凝土拌合物性能的影響

根據(jù)表1進(jìn)行試驗(yàn)，得出的試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 試驗(yàn)結(jié)果

從表2可得以下結(jié)論。

1)人工砂石粉含量對碾壓混凝土拌合物VC值的影響。相同用水量和引氣劑摻量時，隨著人工砂中石粉含量的增加，同質(zhì)量的人工砂比表面積相應(yīng)增大，碾壓混凝土的VC值也逐漸增大，人工砂每增加1%的石粉含量，碾壓混凝土的VC值相應(yīng)增加1.0 s。

2)人工砂石粉含量對碾壓混凝土拌合物含氣量的影響。相同用水量和引氣劑摻量時，隨著人工砂中石粉含量的增加，由于石粉吸附作用，碾壓混凝土的含氣量也逐漸減小，人工砂每增加1%的石粉含量，碾壓混凝土的含氣量相應(yīng)減小約0.7%。

3)從碾壓混凝土拌合物的泛漿效果、VC值和含氣量綜合考慮，ZNSF-03、ZNSF-03-1、ZNSF-06、ZNSF-08配合比皆可滿足施工要求。即人工砂石粉含量在16%～20%比較合適。

4.3 人工砂石粉含量對碾壓混凝土硬化物抗壓強(qiáng)度的影響

得出的具體試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 試驗(yàn)結(jié)果

由表3可以得出以下結(jié)論。

1)在相同用水量及引氣劑摻量下，碾壓混凝土的抗壓強(qiáng)度隨著石粉含量的增加而逐漸增大，由此可以看出，人工砂石粉含量的增加對于混凝土強(qiáng)度有一定的提高作用。但隨著人工砂中石粉含量的增加，碾壓混凝土的VC值也逐漸增大，當(dāng)VC值較大時，對現(xiàn)場碾壓混凝土的施工和層間結(jié)合不利[2]。

2)隨著碾壓混凝土含氣量增加，混凝土抗壓強(qiáng)度下降顯著。所以，不僅需要滿足碾壓混凝土耐久性，而且應(yīng)管控好混凝土的含氣量[3]。

5 結(jié)束語

根據(jù)周寧抽水蓄能電站已定的細(xì)骨料，結(jié)合以往類似工程經(jīng)驗(yàn)和工程的實(shí)際情況，項(xiàng)目部通過開展碾壓混凝土的不同石粉含量的用水量、拌合物性能、力學(xué)性能等指標(biāo)綜合試驗(yàn)比較，確定人工砂的最佳石粉含量為16%～20%，混凝土的含氣量控制在3%～5%比較合適。

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