淺談雙摻料在糯扎渡水電站混凝土中的應用

張 強， 羅 乙 川， 周 正 全

(1.中國水利水電第七工程有限公司科研設計院，四川成都 611730;2.華能瀾滄江糯扎渡建設管理局，云南普洱 665625)

1 概述

隨著粉煤灰技術的發展，粉煤灰已成為水工混凝土中不可或缺的摻合料，具有改善混凝土拌合物各項性能、減少混凝土的絕熱溫升、提高混凝土的耐久性等優點，粉煤灰作為混凝土中的摻合料使用已經非常成熟。糯扎渡水電站采用的粉煤灰需要從750 km以外的宣威、陽宗海等地的火力發電廠運抵工地，受粉煤灰運價高及產量的限制，糯扎渡水電站除抗沖磨防空蝕混凝土采用宣威粉煤灰外，其余部位混凝土均采用水淬鐵礦渣粉與石灰巖石粉按一定的比例混合后(簡稱雙摻料)，代替粉煤灰加入混凝土中。

2 雙摻料設計指標及檢測結果

2.1 設計指標

糯扎渡水電站雙摻料水淬鐵礦渣粉與石灰巖粉質量混合比例為50∶50，糯扎渡水電站設計要求對雙摻料的控制指標為:細度≤20%，需水量比≤105%，燒失量≤25%，S03≤3%。從中可以看出，除燒失量指標控制超出Ⅲ級粉煤灰外，其余指標均按照Ⅱ級粉煤灰進行控制。

2.2 雙摻料品質試驗結果

石灰巖粉、水淬鐵礦渣粉化學分析成果檢測見表1，混合后的雙摻料化學分析成果見表2，品質指標檢測成果見表3。從檢測結果可以看出，按50∶50混合后雙摻料各項指標可以滿足設計要求，需水量比低于100%，有一定的減水作用。石灰石粉的主要成分是Ca0，占50%以上，水淬鐵礦渣粉的主要成分為SiO2、CaO及Al2O3;石灰石粉7天活性指數高于28天，說明石灰石粉對早期強度有一定作用，但對后期強度沒有貢獻;水淬鐵礦渣粉和雙摻料7天活性指數均低于28天，說明水淬鐵礦渣粉和雙摻料對后期強度發展有一定貢獻。

表2 雙摻料品質檢測結果表

2.3 雙摻料性能試驗結果

由于糯扎渡水電站混凝土溫控技術要求高，大體積部位混凝土多，混凝土因溫度、干縮等原因產生裂縫的幾率較大。雙摻料摻入混凝土后，不僅要考慮摻量對強度的影響，對水泥水化溫升、干縮的影響是必須考慮的問題。不同摻合料摻量水泥膠砂試驗結果見表3;混凝土水化熱試驗結果見表4，水泥膠砂干縮率試驗結果見表5。

表3 摻雙摻料水泥膠砂強度表

表4 摻雙摻料水化熱試驗結果表

表5 摻合料水泥膠砂干縮試驗結果表

試驗結果分析:

(1)抗壓強度的變化規律:摻入摻合料后，水泥強度有一定降低，在摻量大于30%后抗壓強度比下降較為明顯，抗折強度在摻量大于30%后方有一定的下降，將有助于提高混凝土的抗裂能力。

(2)水化熱變化規律:雙摻料增加，水化熱降低;并且隨著雙摻料的增加水化熱降低幅度越大。

(3)干縮率變化規律:摻入雙摻料后，水泥膠砂干縮率降低，說明摻加雙摻料對控制干縮有一定的作用，在28 d齡期以后干縮增長趨勢變緩。

2.4 外加劑與雙摻料的相容性

水工混凝土具有施工強度大、耐久性要求高等特點，規范要求水工混凝土必須摻加外加劑。外加劑在改善或提高拌合物和硬化混凝土的性能中起著重要的作用。外加劑與水泥、雙摻料是否相容是開展配合比設計需要考慮的問題，為了解外加劑與雙摻料復合后對混凝土性能的影響，需要對使用的外加劑及雙摻料與水泥進行適應性試驗。試驗采用與外加劑檢驗相同的方法，減水劑與引氣劑雙摻，雙摻料摻量固定為30%的比例進行試驗，結果見表6。

表6 外加劑與雙摻料拌合物相容性試驗結果表

從試驗結果可以看出，減水劑與雙摻料相容性良好，混凝土用水量得到進一步的降低，雙摻料對引氣劑有吸附作用，要達到相同的含氣量需要提高引氣劑的摻量，對坍落度損失未有明顯的改善，且混凝土泌水率有所增加。

3 混凝土施工配合比及性能指標

3.1 混凝土配合比參數

糯扎渡水電站C4標混凝土使用雙摻料的部位有溢洪道閘墩、邊墻、進水口等，混凝土體積較大，主要使用的是C20～C25強度等級混凝土，糯扎渡水電站施工配合比參數見表7。

表7 糯扎渡水電站施工配合比參數表

3.2 混凝土強度發展情況

混凝土抗壓強度試驗結果見表8。

表8 常態混凝土全性能試驗結果表

從混凝土強度分析，各等級混凝土抗壓強度均滿足設計配制強度，拉壓比在7% ～8%左右，7 d齡期強度發展系數在63.4% ～73.6%之間，雙摻料摻量越大，后期強度發展越高，且均在正常范圍內。

3.3 混凝土耐久性能

混凝土耐久性能包括混凝土抗滲性和抗凍性能試驗。糯扎渡水電站設計抗滲指標要求≥W8，抗凍指標要求≥F100。從試驗結果(表9)看，摻雙摻料混凝土抗滲性能優良，抗凍性能滿足設計要求，但動彈模下降較多，反映出摻雙摻料混凝土抗凍性能較差，需嚴格控制拌合物含氣量。

表9 雙摻料混凝土耐久性能試驗結果表

3.4 混凝土形變性能

形變性能包括極限拉伸試驗和彈性模量試驗?；炷列巫冃阅芘c混凝土強度密切相關，混凝土強度越高，一般極限拉伸與彈模值也隨之增大。從混凝土抗裂考慮，希望混凝土有較高的極限拉伸和較低的彈性模量。從試驗結果(表10)看，C35混凝土極限拉伸值較高，達到了100×10－6以上。

表10 混凝土靜壓彈模及極限拉伸試驗結果表

4 雙摻料混凝土現場施工質量

糯扎渡水電站采用雙摻料已澆筑了上百萬m3混凝土，混凝土拌合物和易性可以滿足施工需要，所生產的混凝土質量優良，硬化混凝土各項指標均滿足設計要求。但在澆筑過程中也反映出一些問題，具體為:

(1)混凝土泌水較難控制，在混凝土采用大坍落度施工時泌水更加明顯，嚴重時會在硬化混凝土表面形成水波紋等質量缺陷，需要采用二次振搗和提高模板安裝工藝等措施加以保證。

(2)雙摻料混凝土抗凍性能較差，含氣量控制值一般為4% ～5%左右。在拌合樓控制時，要適時調整引氣劑摻量，嚴格控制混凝土含氣量在設計范圍內，否則易造成抗凍指標達不到設計要求。

5 結語

磷(鐵)礦渣在云、貴、川三省分布較廣，在目前粉煤灰供需矛盾越來越突出的情況下，做為一種價格低廉的新型混凝土摻和材，必然會在更多的水電工程中使用，應用前景相當廣闊。因此，通過試驗研究，掌握這種材料的特性及其對混凝土性能的影響，投標時可以合理的選擇報價;施工應用前，根據已有經驗，能夠恰當的選擇原材料的種類、優化配合比設計、制定出合理的施工技術措施。

在開展糯扎渡水電站配合比試驗時，由于時間關系，沒有開展粉煤灰與雙摻料的比對試驗，沒有掌握雙摻料與粉煤灰的異同點。如果解決了雙摻料抗凍性能較差、改善混凝土和易性效果不如粉煤灰明顯的弊病，那么，在抗沖磨防空蝕混凝土中采用雙摻料是完全可能的。