谈桐子壕航电工程特细砂混凝土应用技术总结
[12-11 17:00:46] 来源：http://www.tmgc8.com 水利水电 阅读：3157次
摘 要：通过桐子壕航电工程施工中采用细度模数FM=0.92特细砂拌制混凝土的成功实例，对混凝土原材料优选、配合比的确定，及其施工工艺进行了全面的归纳和总结，阐述了特细砂混凝土应用的优化措施和控制手段。
关键词：特细砂混凝土；原材料优选；三低一高；配合比试验；施工工艺优化和实施；桐子壕航电工程
1 引言
桐子壕航电工程地处四川境内嘉陵江干流，流域内属亚热带润湿气候。坝址处多年平均气温17.5℃，极端最高气温为41.3℃，极端最低气温为-2.4℃，基本具备全年施工条件。该工程主体建筑物混凝土总量达53.6万 m\+3，其骨料采用嘉陵江河床的天然砂卵石，主料场选在坝址区上游1～3.5 km的马家滩和关刀嘴，总储量约110万 m\+3，其中卵石满足水工混凝土粗骨料质量要求，但天然砂为特细砂，细度模数FM经抽样检测平均为0.92，超出规范要求较多。为充分利用当地的特细砂资源，节约工程投资，根据我局以往在引滦入唐、引黄济青、宝珠寺水电站右岸明渠、洪雅城东电站、蓬安马回电站扩建等工程中特细砂混凝土应用的成功经验，针对特细砂混凝土的特性，对大体积混凝土采用低砂率、高掺粉煤灰、掺用高效减水剂等措施，并结合工程建设的实际情况和要求，进行了系统的研究和试验，使特细砂混凝土的施工工艺得到不断的优化和改进，取得了显著的效果。现将特细砂混凝土在桐子壕航电工程应用的成功经验加以总结，以供借鉴和参考。
2 混凝土设计要求
本工程混凝土设计标号(28 d龄期)主要有C10、C15、C20、C25、C30和部分C40抗冲耐磨及C20喷混凝土，有抗渗抗冻要求，对混凝土级配、水灰比、坍落度以及强度保证率、离差系数等质量指标亦作了明确的规定。混凝土设计技术要求与指标详见表1。
3 混凝土原材料的优选
3.1 水泥的选用
根据特细砂混凝土的特性，在综合考虑环境条件、建筑物特点和设计要求的情况下，采用合川水泥总厂生产的和平牌425号及重庆腾辉水泥公司生产的腾辉牌525号普通硅酸盐大坝水泥，两者均属中热水泥，有利于降低混凝土水化热温升，其物理力学性能满足要求。
3.2 粉煤灰的优选
因特细砂混凝土单位耗灰量和用水量比中砂混凝土高，抵抗干缩和温度变形引起裂缝的能力较差，而粉煤灰细粒多为玻璃质球形颗粒，表面光滑且吸水较少，容易拌和，使用时可以用水较少，所以干缩率比普通硅酸盐水泥小，抗裂性好。在特细砂混凝土中高掺粉煤灰等量代替水泥，不仅可减小水灰比，而且提高了抗拉强度，增强了混凝土的抗裂性能。生产中对粉煤灰的选用制定了严格的措施，经多次检测试验及对比，最终选定广安火电厂Ⅲ级粉煤灰。检测属等外级的如遂宁粉煤灰等坚决不予使用。
3.3 骨料的选择
工程中采用的砂石骨料主要为马家滩至关刀嘴料场的天然砂卵石，粗骨料物理力学性能满足设计要求，经二次筛分后基本无超逊径，但各级配含量存在不稳定现象。细骨料为特细砂，对成品砂采用筛析法进行颗粒级配试验，其结果反映出成品砂料的含泥量较小，满足要求，但其级配组合比例不均，粒径小于0.16 mm的颗粒含量高达89.66%，细度模数为0.92，这势必增加混凝土的水泥用量和用水量，给提高混凝土的耐久性、抗裂性增加了难度，使用该砂拌制混凝土的可行性如何以及采取何种技术控制措施，必须进行试验加以论证。
3.4 减水剂
利用减水剂的亲水性来改善特细砂混凝土的性能，在以往的工程中我们已有成功的先例。它不仅能提高混凝土的和易性，减少用水量，延缓混凝土的凝结时间和放热速度，还可在保持水泥用量和流动性要求不变的条件下，使用较小的水灰比，使混凝土强度得到提高。因此，在选用减水剂前，针对彭山华西SPF1高效减水剂、眉山STD10高效减水剂和成都晶华QHR20缓凝高效减水剂，分别进行了减水率、泌水率、坍落度、抗压强度比等指标的试验。www.tmgc8.com
当采用材料为马家滩料场一级配卵石骨料和合川425号水泥，砂率为26%时的试验成果见表2。通过3种外加剂的对比试验，从坍落度损失率、减水率、泌水率、抗压强度比等综合考虑，QHR20缓凝高效减水剂效果最佳，优于其它两种减水剂。因此，早期一直使用QHR20减水剂。后期，本着优质优价的原则，又进行了苏州诚牌AF高效减水剂的试验，其减水效果达一等品，得以使用。
4 混凝土配合比试验研究成果
2000年11月，在对混凝土原材料品质检验和鉴定的基础上，编制了《桐子壕航电工程混凝土施工配合比试验大纲》。并委托国家电力公司成都勘测设计研究院科研所为试验单位，对特细砂混凝土采用低砂率、低坍落度、低用水量、高掺粉煤灰、掺用高效减水剂即通常所谓的“三低一高”等措施进行系统的配合比试验，对特细砂混凝土进行适宜的改性，以求达到充分利用天然资源，确保工程质量，缩短工期，降低工程投资的目的。试验依照《水工混凝土试验规程》(SD10582)进行，采用QHR20缓凝高效减水剂(掺量为0.5%)和广安电厂粉煤灰、合川水泥及腾辉水泥共作了25组混凝土配合比试验。根据试验数据进行回归分析，得到各级配混凝土强度与灰水比的关系式和相关系数，其结果见表3。
通过对各级配合比混凝土的物理力学性能试验检测和研究，本特细砂混凝土具有如下特性：
(1)特细砂混凝土在早期收缩变形能力较大，若在受拉时较易发生开裂现象，因而降低了混凝土抗裂指标，增加了施工中对混凝土防裂的难度；
(2)具有较高的早期强度及强度增长率，与中砂混凝土大体一致。影响混凝土3 d及28 d龄期强度的关键是水灰比，其次是级配，当水灰比不变时，级配对其强度影响较小；
(3)对同标号而不同级配的混凝土以灰强比(C/R)作指标进行对比，二、三、四级配混凝土的灰强比依次呈递减规律，由此说明各级配混凝土水泥用量亦呈递减趋势。因此，对于大体积混凝土，在工况允许的情况下，宜尽量采用大级配混凝土；
(4)就某一级配而言，特细砂混凝土比中砂混凝土所需水泥用量多，用水量高，因而，特细砂混凝土拌和料的粘性大，施工困难，凝结时间长，养护期也相应增长；
(5)特细砂混凝土的砂颗粒粒径小，比表面积大，表面能大，需水量较细(中)砂混凝土高，水泥用量多，从而增加了混凝土成本。但特细砂混凝土和易性好、粘聚性强、易振捣液化，方便施工。根据以往经验，混凝土坍落度不宜过大，否则易产生收缩裂缝；
(6)掺用粉煤灰减少了水泥用量，降低了水化热，削弱了水泥对混凝土的影响，增强了混凝土的密实性和防裂性能，有利于改善混凝土和易性及其耐久性。
5 混凝土施工配合比主要参数
5.1 粗骨料级配的选择
粗骨料级配采用最大振实容重法选取，在试验单位推荐的最佳级配比例的基础上，结合施工现场不同阶段和骨料筛分的实际情况作了适当调整：二级配选用小石∶中石=45∶55；三级配选用小石∶中石∶大石=20∶25∶20；四级配选用小石∶中石∶大石∶特大石=15∶15∶35∶35。
5.2 外加剂、粉煤灰掺量
外加剂品种为成都QHR20缓凝高效减水剂，掺量为水泥重量的0.5%，减水率≥15%。经试验对比，粉煤灰掺量按以下原则实施：
(1)就混凝土级配而言，依应用部位不同(不同部位混凝土标号各异)其掺量也不同，掺量变幅为0%～40%；一级配混凝土一般不掺粉煤灰；
(2)对于C10、C15低标号混凝土，粉煤灰采用固定掺量法，即不论其级配如何，均按40%掺量掺入；
(3)标号为C20、C25的混凝土，根据级配的变化，粉煤灰的掺量随之进行调整，二级配混凝土粉煤灰掺量为10%，三级配混凝土掺量为20%；
(4)标号为C30的混凝土，当采用三级配时粉煤灰掺量按20%控制，一、二级配混凝土均不掺粉煤灰；C40标号的普通混凝土不掺粉煤灰。www.tmgc8.com
5.3 单位用水量和砂率的确定
该工程特细砂混凝土以满足设计要求所需坍落度为选择最大砂率的条件和依据。因此，在一定和易性(坍落度)的条件下，混凝土单位用水量主要受石子级配及外加剂品种、掺量的影响；而砂率除上述影响因素外，还受水灰比、砂子细度模数的影响。所以，提高混凝土强度和节约水泥的关键，是在砂子细度模数已知的条件下，通过试验选择适宜的砂率。混凝土强度及耐久性的关键取决于水灰比。根据设计要求，结合工区采用的特细砂特性及有关规定，选择水灰比为0.34～0.56，砂率为13%～24%。
5.4 混凝土施工配合比
经试验并作综合对比与分析后确定，当坍落度为3～5 cm时的混凝土施工配合比见表4。
6 施工工艺的优化和实施
6.1 砂料脱水处理系统的优化设计
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