龙滩水电站碾压混凝土原材料及配合比试验研究 朱 彤 吴 勇摘要：通过对龙滩水电站碾压混凝土原材料进行系统的试验研究，参考国内其它碾压混凝土工程配合比及龙滩水电站招标文件推荐的碾压混凝土配合比，适当变动外加剂掺量，降低混凝土胶材用量对推荐的碾压混凝土配合比进行优化，为龙滩水电站提供具有良好技术经济效益的碾压混凝土配合比。关键词：碾压混凝土 配合比 为了提供具有良好技术经济效益的碾压混凝土配合比优化一、前言龙滩水电站位于广西壮族自治区天峨县境内的红水河上,是以发电为主,兼顾防洪、航运等的综合利用工程。初期按375m建设，坝高196m,混凝土方量575万方，其中碾压混凝土约占64%,，为世界上在建的最高碾压混凝土重力坝工程。已于2003年11月6日顺利实现了河床截流，并于2004年2月4日进行围堰碾压混凝土施工,2004年5月30日围堰到达设计高程。平均降雨量1343.5mm,平均湿度80%。由于龙滩工程的重要性及施工环境特点，对碾压混凝土的各项性能提出了很高的要求。从“八五 开始,国电公司中南勘测设计院、中国水利水电科学研究院等单位分别对龙滩水电站大坝碾压混凝土原材料、碾压混凝土配合比、碾压混凝土性能等各方面作了大量的试验与研究，并在此根底上提出了碾压混凝土推荐配合比。根据合同要求，施工单位需要提出满足各项设计技术指标的混凝土施工配合比，从2003年8月起，龙滩水电站七局八局葛洲坝联营体试验室采用工程使用的碾压混凝土原材料，进行了系统的碾压混凝土配合比试验研究工作，并通过对国内碾压混凝土工程进行广泛的调研，参考招标文件提出的碾压混凝土参考配合比，进行碾压混凝土配合比优化试验，以期取得良好的技术经济效益。 二、龙滩水电站碾压混凝土优化配合比的提出 我国碾压混凝土筑坝技术经过几十年的快速开展,不管是分布的范围、数量与质量、坝型和规模、新材料新工艺的应用等诸多方面已经在世界上居于领先地位,截至2003年6月底，我国已建、在建的碾压混凝土大坝达60座。 我国碾压混凝土原材料具有以下特点:l 多使用高掺量(55%65%)低钙煤灰。l 复合的高效缓凝减水剂。 l 许多工程使用灰岩人工骨料(灰岩分布广泛,适宜工业化开采,易于加工,成型好,人工砂为中砂，石粉含量多控制在16%20%范围内)。由于原材料的上述特点，龙滩水电站可以在具体工程条件下参考其它工程经验, 预选出比拟适宜的优化配合比。龙滩水电站碾压混凝土参考配合比见表2.1与国内局部工程碾压配合比见表2.2相比，胶材用量相对充裕，存在着一定优化的空间。表2-1 龙滩水电站大坝碾压混凝土参考配合比设 计 指 标坝 体 部 位RI(碾压混凝土)RII(碾压混凝土)上部R(碾压混凝土)上游面R(碾压混凝土)设计强度等级C18R9025C15R9020C10R9015C18R9025水胶比最大骨料粒径/级配80/三80/三80/三40/二粉煤灰掺量(kg/m3)110105105140水泥用量(kg/m3)907560100表2-2 局部工程碾压混凝土配合比工程名称坝高m强度等级级配水胶比粉煤灰掺量%砂率%水泥kg粉煤灰kg水kg砂kg石子kg外加剂kg普定C9020二级配553885103948361396复合C9015三级配65345499847681525复合石门子C9025二级配543393110817071442复合C9015三级配643162110846701540复合沙牌C9020二级配403710973918321397复合C9020三级配50338888867481496复合蔺河口C9020二级配653765120878021366复合C9020三级配653460112817501457复合招徕河C9020二级配5037857851355复合C9020三级配55347086757421464复合水口二级配3265105907011506复合三级配2950110786351571复合江垭C9020二级配5536871071037831413木钙C9015三级配60336496937381498木钙棉花滩C18020二级配5538901101008121330复合C18015三级配655188887651452复合C18010三级配654888887691460复合三、混凝土原材料表3-2 水泥物理力学性能试验结果表水泥品种稠度 %细度 %表观密度g/cm3安定性凝结时间h:min抗压强度MPa抗折强度MPa初凝终凝3d7d28d3d7d28d鱼峰中热525合格3:344:18三峡中热525合格2:514:19GB200-89/12/合格1:0012:00试验采用水泥为广西鱼峰水泥股份生产的“鱼峰牌525中热硅酸盐水泥和湖北葛洲坝荆门水泥厂生产的“三峡牌525中热硅酸盐水泥。水泥化学物理性能,掺不同比例粉煤灰及外加剂水化热试验结果详见以下各表图。表3-1 水泥化学成分及矿物组成试验结果表 水泥品标CaO%SiO2 %Al2O3 %Fe2O3 %SO3 %MgO %K2O %碱含量 %烧失量 %fCaO %Na20%C3SC3A鱼峰中热5250.430.543.05三峡中热52500GB200-1989/表3-3 水泥掺不同比例粉煤灰及外加剂水化热试验结果表水泥品标宣威灰掺量 %外加剂品种及掺量水化热 KJ/kg峰值时间 hZB-1Rcc15 %ZB-1G 1/万JM- %JM-2000 1/万1d3d7d国家标准/251293/荆门三峡 中热525#水泥0/168226268160/38183234350/881902212815/291992324025/3116720704030/301641994555/232829860/2025261165/20242613广西鱼峰 中热525#0/170235271150/381902240400/901932253215/3117321404025/251472005230/2413818505555/16254501360/15233421.001865/13232721水泥掺不同比例粉煤灰及外加剂水化热试验结果说明：1)两种水泥相比拟,水化热差异不大，均符合GB200-89?中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥?对中热水泥各龄期水化热的要求。2)掺粉煤灰后胶凝材料的水化热较纯水泥大为降低，在同一种外加剂组合下,胶凝材料各龄期的水化热随粉煤灰掺量的增加而减小，温峰值出现时间延迟。3)掺外加剂后胶凝材料的水化热均比纯水泥低,同时也推迟了水化温度顶峰值的出现时间。两种外加剂相比,掺入ZB-IRCC15时胶凝材料的水化热更低。 龙滩水电站准备使用宣威、珞磺、襄樊、来宾B四种粉煤灰。粉煤灰化学物理力学性能试验成果、不同粉煤灰掺量的胶砂强度试验结果、煤灰掺量与胶砂7d、28d、90 d强度的关系曲线详见以下各表图。表3-4 粉煤灰物理力学性能试验结果表粉煤灰品种表观密度 g/cm3细度 %需水量比 %烧失量 %含水量 %28d胶砂抗压强度比%三氧化硫%宣威95珞璜92来宾B95襄樊95DL/T5055-1996/129551/3表3-5 粉煤灰化学成分检测结果表粉煤灰品种CaO %SiO2 %Al2O3 %Fe2O3 %SO3 %MgO %K2O %Na20 %碱含量%宣威珞璜来宾B襄樊 试验结果说明，上述四种粉煤灰均符合DL/T5055-1996?水工混凝土掺用粉煤灰技术标准?中级粉煤灰品质指标要求。表3-6 不同掺量粉煤灰胶砂强度试验成果粉煤灰品种F%抗压强度MPa抗折强度MPa7d28d90d7d28d90d宣威灰