石粉在馬來西亞沐若大壩混凝土中的研究和應用

肖尊解

（中國水利水電第八工程局有限公司 長沙市 410007）

1 工程概況

沐若水電站工程地處馬來西亞婆羅洲島的砂撈越州，壩址位于拉讓（Rajang）河流域源頭沐若河上，距民都魯市約200 km，拉讓河上游流域規劃了4個梯級，分別是 Pelagus、Bakun（巴貢）、Murum（沐若）和Belaga。沐若水電站是拉讓河上游四級梯級開發中的第2個梯級電站，距下游正在建設的巴貢水電站約70 km。沐若水電站工程總體布置由碾壓混凝土重力壩、壩身無閘控表孔泄洪、左岸布置兩條導流洞、壩后生態電站以及下游12 km處右岸地面式廠房、右岸引水系統等建筑物組成。主體大壩工程碾壓混凝土144萬m3，常態混凝土14.6萬m3。沐若河流域屬熱帶季風氣候，沐若工地全年平均氣溫為26.5℃，降雨呈微弱季節性，混凝土必須在高溫、多雨季節施工，大壩混凝土的施工質量和施工進度控制難度大。由于施工環境特殊，對混凝土的各項性能都提出了較高的技術要求。

2 混凝土原材料

沐若大壩混凝土工程使用瀑布料場砂巖毛料加工的人工骨料，因瀑布料場砂巖呈微弱風化狀態，骨料系統生產的細骨料細度模數較小，石粉含量偏高。根據鉆孔取芯及塊石抽樣檢驗結果，巖石芯樣及塊石芯樣的抗壓強度較高，但砂巖的吸水率較大，表觀密度值偏小，平均值 2.538 g/cm3。水泥品種為OPC,相當于GB 175-2007標準P.Ⅰ42.5水泥。粉煤灰分別為古晉Ⅰ級粉煤灰、木膠Ⅰ級粉煤灰。

3 石粉含量混凝土性能的影響

3.1 石粉含量對碾壓混凝土性能的影響

人工砂中石粉含量對碾壓混凝土可碾性有很大影響，石粉含量低的人工砂配制碾壓混凝土，外觀粗糙，彈塑性、可碾性差。石粉含量過高則會增加混凝土單位用水量，同時影響混凝土的性能。由于開采弱風化砂巖為料源，大壩系統的人工砂石粉含量較高。不同石粉含量碾壓混凝土性能試驗成果見表1。

對于碾壓混凝土，人工砂石粉含量在16%～27%變化,混凝土各齡期的抗壓強度無明顯差異。隨石粉含量增加，混凝土工作性有所改善，單位用水量增加。

3.2 石粉含量對常態混凝土性能的影響

不同石粉含量對常態混凝土性能影響試驗成果見表2。

采用相同的水膠比，控制相近的工作性能，人工砂中石粉含量在17%～27%變化，混凝土各齡期的抗壓強度差異不大；石粉含量每增加2%～3%，混凝土單位用水量增加（2～5）kg/m3，膠材用量增加（4～10）kg/m3。

表1 不同石粉含量碾壓混凝土性能試驗成果

表2 不同石粉含量常態混凝土性能試驗成果

4 摻石粉混凝土性能研究試驗

基于沐若大壩人工砂石粉含量較高的情況，參考云南紅坡、柬埔寨甘再工程摻石粉摻合料的混凝土試驗研究成果，可以將部分石粉（SP）作為摻合料，以“粉煤灰F+石粉SP”的形式摻入混凝土使用，水膠比表達式為：W/（C+F+SP）。沐若工程石粉以人工砂中內含方式摻用，開展了摻石粉混凝土的性能試驗研究。

4.1 石粉不同摻量碾壓混凝土試驗

采用二級配50∶50，水膠比0.50，進行SP不同摻量的碾壓混凝土試驗，結果見表3。

表3 石粉不同摻量碾壓混凝土試驗結果

4.2 摻石粉碾壓混凝土性能試驗

在碾壓混凝土中，作為摻合料部分的石粉質量控制宜為砂質量的 3%～5%，約（20～30）kg/m3。摻 SP碾壓混凝土性能試驗成果見表4。

4.3 摻石粉常態混凝土性能試驗

參考室內試驗成果，可以考慮在部分低強度等級的常態混凝土中摻入石粉，作為摻合料（人工砂內含）石粉質量控制（10～15）kg/m3，摻石粉常態混凝土性能試驗成果見表5。

表4 摻石粉碾壓混凝土性能試驗成果

5 混凝土熱學性能試驗

熱學性能試驗采用配合比見表6，混凝土絕熱溫升試驗成果見附圖。

混凝土絕熱溫升表達式為：T1=16.7τ/1.5+τ（C18015W6RCC，30：40：30）；T2=18.6τ/2.2+τ（C18020W6RCC，30：40：30）；T3=19.5τ/2.3+τ（C18020W10RCC，50：50）

續表4 摻石粉碾壓混凝土性能試驗成果

表5 摻石粉常態混凝土性能試驗成果

表6 摻石粉碾壓混凝土配合比

附圖 摻石粉碾壓混凝土絕熱溫升試驗成果

6 小 結

（1）采用微弱風化的砂巖加工的骨料，廠房骨料表觀密度小、吸水率較大，人工砂細度模數偏小；大壩人工砂細度模數偏小、石粉含量較高。

（2）研究試驗表明：人工砂石粉含量在22%～27%時,碾壓混凝土的工作性能較好，混凝土抗壓強度與其他性能可以滿足設計技術指標要求。

（3）在滿足設計技術要求的基礎上，為合理經濟地進行微弱風化的砂巖骨料生產和使用，用于常態混凝土的人工砂，細度模數控制在2.2～3.0，石粉含量控制在10%～22%；用于碾壓混凝土的人工砂，細度模數控制在2.2～3.0范圍，石粉含量控制在22%～27%。

（4）在大壩混凝土中摻加F+SP，在合適比例范圍，等效于摻入優質的Ⅱ級粉煤灰。摻石粉的碾壓混凝土與常態混凝土，其力學性能、變形性及耐久性能全部達到設計技術要求。

（5）碾壓混凝土熱學性能試驗成果規律性較好，獲得的數據可供設計計算參考使用。通過對石粉的研究和實踐應用，在馬來西亞沐若工程中為取得了很好的技術、經濟綜合效益。

1 DL/T 5144-2001.水工混凝土施工規范[S].

2 DL/T 5112-2000.水工碾壓混凝土施工規范[S].

3 DL/T 5330-2005.水工混凝土配合比設計規程[S].

4 DL/T 5150-2001.水工混凝土試驗規程[S].

5 SL 352-2006.水工碾壓混凝土試驗規程[S].

6 DL/T 1596-2005.水工混凝土摻用粉煤灰技術規范[S].

7 GB 8076-1997.混凝土外加劑[S].