石灰?guī)r粉摻合料在南歐江五級(jí)電站中的應(yīng)用綜述

易俊新,楊 梅,鄭 紅

(中國(guó)電建集團(tuán)昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司,云南 昆明 650051)

1 前言

南歐江五級(jí)水電站位于老撾豐沙里省境內(nèi),距老撾萬(wàn)象市公路里程731km,距中國(guó)昆明市公路里程943km。碾壓混凝土重力壩最大壩高74m,全工程混凝土總量約76×104m3,需要混凝土摻合料約20×104t,需求量巨大。老撾國(guó)內(nèi)的燃煤工業(yè)不發(fā)達(dá),常用的粉煤灰摻合料極度缺乏。因此,急需尋找到一種易于獲取、優(yōu)質(zhì)廉價(jià)的新型摻合料來(lái)代替粉煤灰作為混凝土的摻合料。

為解決這個(gè)問(wèn)題,工程設(shè)計(jì)者通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)研究、溫控措施、現(xiàn)場(chǎng)工藝試驗(yàn)等方面研究了石灰?guī)r粉作為混凝土摻合料的可行性,并與粉煤灰混凝土進(jìn)行對(duì)比分析,石灰?guī)r粉最終成功應(yīng)用于南歐江五級(jí)電站工程,并取得較好經(jīng)濟(jì)效益,具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

2 石灰?guī)r粉作為混凝土摻合料的試驗(yàn)研究成果

2.1 石灰?guī)r粉抑制骨料堿活性研究成果

石灰?guī)r粉抑制骨料堿活性研究成果表明：采用砂漿棒快速法,將石灰?guī)r粉磨細(xì)至篩余不大于2%(80μm篩),摻量達(dá)50%以上時(shí)對(duì)該料場(chǎng)骨料骨料堿活性抑制有效。

2.2 摻石灰?guī)r粉混凝土性能室內(nèi)試驗(yàn)研究成果

以南歐江五級(jí)電站壩體用量最大的C18015和C18020兩個(gè)強(qiáng)度等級(jí)碾壓混凝土為例,將采用摻石灰?guī)r粉與摻粉煤灰的混凝土配合比及性能進(jìn)行對(duì)比,可得如下研究成果：

(1)采用石灰石粉作為摻合料的混凝土配合比與采用粉煤灰作為摻合料有所差異,主要為：相同強(qiáng)度等級(jí)時(shí),摻石灰石粉混凝土與摻粉煤灰混凝土相比用水量高、摻量低、水泥用量高。

(2)采用石灰石粉作為摻合料的硬化混凝土強(qiáng)度、彈模等力學(xué)性能成果見(jiàn)表3。由表可見(jiàn)：摻粉煤灰混凝土后期強(qiáng)度提高幅度較大,而摻石灰石粉混凝土的抗壓強(qiáng)度后期僅有小幅提升或者略有降低。

(3)采用石灰石粉作為摻合料的硬化混凝土的線(xiàn)膨脹系數(shù)、比熱、導(dǎo)熱系數(shù)和絕熱溫升均高于摻粉煤灰混凝土。

(4)采用石灰石粉作為摻合料的硬化混凝土極限拉伸值、干縮等變形性能與粉煤灰有一定差異,自生體積變形差異不大。

(5)采用石灰石粉作為摻合料的硬化混凝土的抗凍等級(jí)、抗?jié)B等級(jí)等耐久性能與粉煤灰差異不大。摻粉煤灰與摻石灰石粉混凝土達(dá)到相同抗凍等級(jí)的相對(duì)動(dòng)彈模和質(zhì)量損失相當(dāng)；達(dá)到相同抗?jié)B等級(jí)的平均滲徑相當(dāng)。

2.3 摻石灰?guī)r粉混凝土現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究成果

南歐江五級(jí)電站現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用石灰?guī)r粉作為混凝土摻合料,開(kāi)展了現(xiàn)場(chǎng)施工配合比、碾壓工藝試驗(yàn)、鉆孔取芯試驗(yàn)、壓水試驗(yàn)和壩體滲漏監(jiān)測(cè),結(jié)果表明：

摻石灰石粉的碾壓混凝土相對(duì)密實(shí)度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求；取樣檢測(cè)的混凝土的強(qiáng)度、抗凍、抗?jié)B等結(jié)果滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求；混凝土芯樣外觀(guān)總體較好,表面光滑,骨料分布大致均勻,強(qiáng)度和密實(shí)度均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求；壓水試驗(yàn)過(guò)程中未發(fā)現(xiàn)異常出水點(diǎn)和串通情況,混凝土透水率滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求；未發(fā)現(xiàn)因摻石灰石粉后溫控措施簡(jiǎn)化后而帶來(lái)的嚴(yán)重貫穿性裂縫；壩體和壩基的監(jiān)測(cè)滲流量未超過(guò)設(shè)計(jì)要求,監(jiān)測(cè)的壩體應(yīng)力、變形處于穩(wěn)定可控狀態(tài)。

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施結(jié)果表明：石灰石粉混凝土質(zhì)量總體優(yōu)良。

3 石灰?guī)r粉混凝土的溫控分析

為分析南歐江五級(jí)電站壩體混凝土摻用石灰?guī)r粉后應(yīng)采取的溫控措施,分別以進(jìn)水口壩段、導(dǎo)流底孔壩段等壩段作為典型壩段,采用三維有限元仿真軟件,計(jì)算分析壩體混凝土溫度和應(yīng)力,提出應(yīng)采取的溫度控制措施。

結(jié)果表明：盡管南歐江五級(jí)水電站摻石灰石粉的混凝土抗裂性能較摻粉煤灰的混凝土差,但采用石灰石粉作為混凝土摻合料所采取的溫度控制措施與采用粉煤灰作為摻合料相比并未顯著增加。計(jì)算表明,雖然與粉煤灰混凝土相比摻石灰石粉的混凝土施工期安全余度有所降低,但其溫度應(yīng)力仍可控制在允許范圍之內(nèi)。

4 石灰?guī)r粉在南歐江五級(jí)電站應(yīng)用情況及經(jīng)濟(jì)效果

南歐江五級(jí)水電站自2014年3月正式開(kāi)始采用石灰?guī)r粉作為混凝土摻合料,截至到2015年9月,石粉作為混凝土摻合料先后在大壩與消力池、廠(chǎng)房、邊坡、導(dǎo)流底孔、地質(zhì)缺陷處理、下游碼頭等部位的碾壓和常態(tài)混凝土中得到應(yīng)用,累計(jì)摻用石粉的混凝土方量約為43.05×104m3,根據(jù)實(shí)際使用施工配合比計(jì)算,使用石粉21491t。比采用中國(guó)粉煤灰節(jié)省造價(jià)約224.27萬(wàn)美金,經(jīng)濟(jì)效益較為可觀(guān)。

5 結(jié)論

(1)石灰石粉作為水工混凝土摻合料在南歐江五級(jí)水電站中應(yīng)用技術(shù)可行、質(zhì)量可控。

(2)石灰?guī)r粉在南歐江五級(jí)電站43.05×104m3混凝土中得到應(yīng)用,使用石粉約21491t。按照實(shí)際施工配合比計(jì)算,比采用中國(guó)粉煤灰節(jié)省造價(jià)約224.27萬(wàn)美金,經(jīng)濟(jì)效益較為可觀(guān)。

(3)采用石粉替代日益緊缺的粉煤灰,對(duì)于解決實(shí)際工程的問(wèn)題、降低工程造價(jià)和環(huán)保等將具有重大的現(xiàn)實(shí)意義,是綠色建材的重要方向之一。本課題的研究成果為石灰石粉在水工混凝土中得到推廣應(yīng)用積累寶貴的經(jīng)驗(yàn)。