碾壓混凝土摻合料性能研究與應(yīng)用

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1、［摘要］碾壓混凝土自身特點(diǎn)是摻合料大，水泥用量低，澆筑方法采用碾壓，這是碾壓混凝土與常態(tài)混凝土的最大區(qū)別。碾壓混凝土摻合料一般占膠凝材料的比例高達(dá)50%～70%。在碾壓混凝土中摻用大量的摻合料，一是利用了當(dāng)?shù)夭牧?，綠色環(huán)保、經(jīng)濟(jì)節(jié)約，變廢為寶；二是極大的改善了碾壓混凝土性能和施工方法。摻合料(粉煤灰、磷礦渣、凝灰?guī)r、鐵礦渣、石粉等)最大貢獻(xiàn)是提高了碾壓混凝土漿砂比，改善了碾壓混凝土拌和物可碾性和層間結(jié)合，有效的降低了混凝土溫升和溫度應(yīng)力，為碾壓混凝土筑壩通倉(cāng)薄層澆筑，簡(jiǎn)化施工工藝，加快施工進(jìn)度提供了強(qiáng)有力的保證。通過(guò)碾壓混凝土摻合料性能研究與應(yīng)用，是我們對(duì)摻合料的品質(zhì)、特

2、性、摻量、應(yīng)用等性能有了更系統(tǒng)全面的認(rèn)識(shí)，為摻合料在碾壓混凝土中的應(yīng)用提供了科學(xué)的依據(jù)和更加廣闊的前景，使碾壓混凝土快速筑壩技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)得到更加充分的發(fā)揮。［關(guān)鍵詞］碾壓混凝土摻合料粉煤灰磷礦渣鐵礦渣凝灰?guī)r漿砂比可碾性1.前言1.1碾壓混凝土摻合料應(yīng)用情況我國(guó)自1986年建成第一座坑口碾壓混凝土重力壩以來(lái)，截止目前，在建、已建的碾壓混凝土壩(包括圍堰等臨時(shí)工程)已達(dá)150座之多，特別是近十年來(lái)碾壓混凝土筑壩技術(shù)在我國(guó)越來(lái)越成熟，具世界首位，世界公認(rèn)，中國(guó)是碾壓混凝土筑壩技術(shù)的領(lǐng)先國(guó)家。目前，正在建設(shè)的高達(dá)216.5m的龍灘、200.5m的光照以及裝機(jī)240萬(wàn)kw的金安

3、橋等水電站工程，壩高庫(kù)大，混凝土量巨大，主壩采用碾壓混凝土全斷面筑壩技術(shù)，充分體現(xiàn)了我國(guó)碾壓混凝土筑壩技術(shù)的更高水平。二十年來(lái)，我國(guó)的碾壓混凝土筑壩技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。我國(guó)的碾壓混凝土筑壩技術(shù)在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行等方面充分展示了中國(guó)自己的特色，大量工程實(shí)踐證明，碾壓混凝土筑壩技術(shù)質(zhì)量可信、可靠。無(wú)論是粉煤灰高摻、石粉利用、外加劑研究、變態(tài)混凝土等以及高寒高溫條件下的碾壓混凝土施工，特別是碾壓混凝土中摻用品種不同的摻合料(粉煤灰、磷礦渣、凝灰?guī)r、鐵礦渣、輝綠巖、石灰石等微粉)，形成了中國(guó)自己碾壓混凝土筑壩的技術(shù)特點(diǎn)，使碾壓混凝土筑壩技術(shù)日趨成熟。隨著先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，深入的試

4、驗(yàn)研究和大量的碾壓混凝土壩施工實(shí)踐，我國(guó)的碾壓混凝土配合比設(shè)計(jì)采用高摻摻合材，低水泥用量，中膠凝材料，高石粉含量，緩凝減水劑，低VC值的技術(shù)路線，改善了碾壓混凝土拌和物性能，使碾壓混凝土的可碾性、液化泛漿、層間結(jié)合、密實(shí)性、抗?jié)B性能等整體性方面得到了極大的提高。37在碾壓混凝土摻合料性能研究與應(yīng)用方面，粉煤灰作為摻合料始終占主導(dǎo)地位，所以粉煤灰在碾壓混凝土中的作用機(jī)理研究是深化的，應(yīng)用是成熟的。石粉(小于0.016mm)作為摻合料在碾壓混凝土中的作用越來(lái)越受到人們的重視，現(xiàn)在石粉已成為碾壓混凝土不可缺少的組成部分，人工砂中石粉含量的高低直接影響碾壓混凝土拌和物性能。在普定

5、、汾河二庫(kù)、江埡、大朝山、棉花灘、藺河口、沙牌、百色、索風(fēng)營(yíng)、龍灘等碾壓混凝土壩中對(duì)石粉含量的認(rèn)識(shí)人們也越來(lái)越清楚，石粉含量為18%左右時(shí)，碾壓混凝土拌合物性能明顯改善。特別是近十年來(lái)人工砂采用干法生產(chǎn)，比如棉花灘、藺河口、百色等工程采用干法制砂，有效的提高了石粉含量，研究結(jié)果表明，石粉含量可以進(jìn)一步提高到22%，甚至可以突破22%上限限制。石粉中特別是小于0.08mm的微石粉在碾壓混凝土中的作用十分顯著，工程實(shí)踐證明，小于0.08mm的微石粉已成為碾壓混凝土摻合料的重要組成部分。雖然我國(guó)具有豐富的粉煤灰資源優(yōu)勢(shì)，但由于地域遼闊，粉煤灰資源的分布極不平衡。比如云南的大朝山

6、、景洪、居浦渡、戈蘭灘、金安橋等碾壓混凝土壩工程，由于所需粉煤灰距離產(chǎn)地太遠(yuǎn)，使用很不經(jīng)濟(jì)。加之近年來(lái)水電站工程大量開(kāi)工，導(dǎo)致了粉煤灰貨源緊缺。為此本著就地取材的原則，比如大朝山工程，從九十年代初開(kāi)始，科研和施工單位經(jīng)過(guò)大量反復(fù)的試驗(yàn)研究，開(kāi)發(fā)出利用磷礦渣(P)與當(dāng)?shù)氐哪規(guī)r(T)混合磨制成新型摻合料(即PT摻合料)，其性能、摻量均與二級(jí)粉煤灰相近，使用效果也相似。這一創(chuàng)舉拓寬了碾壓混凝土摻合料的料源和對(duì)摻合料的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)。目前，景洪、居浦渡(戈蘭灘、土卡河)、金安橋等碾壓混凝土壩采用粉煤灰與錳鐵礦渣(FM)、凝灰?guī)r與錳鐵礦渣(NM))、鐵礦渣與石灰?guī)r(FS)、粉煤灰與磷

7、礦渣(FP)等混合磨制成新型的摻合料，使用效果較好。這種新型混合摻合料在碾壓混凝土中的使用效果如何與人工砂中的石粉含量高低密切相關(guān)。筆者對(duì)中國(guó)九十年后期主要工程大壩內(nèi)部三級(jí)配碾壓混凝土摻合料應(yīng)用情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，見(jiàn)表1-1，統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析表明，大壩內(nèi)部碾壓混凝土設(shè)計(jì)等級(jí)C9015MPa、C9020MPa，大部分粉煤灰摻量分別在60%～65%及50%～60%范圍。影響粉煤灰摻量的因素主要與碾壓混凝土設(shè)計(jì)指標(biāo)、設(shè)計(jì)齡期、粉煤灰等級(jí)等指標(biāo)有關(guān)，特別是部分工程碾壓混凝土極限拉伸值、抗凍等級(jí)等設(shè)計(jì)指標(biāo)與強(qiáng)度等級(jí)不相匹配。目前，碾壓混凝土設(shè)計(jì)