浅谈双掺料在糯扎渡水电站混凝土中的应用

张 强， 罗 乙 川， 周 正 全

(1.中国水利水电第七工程有限公司科研设计院，四川成都 611730;2.华能澜沧江糯扎渡建设管理局，云南普洱 665625)

1 概述

随着粉煤灰技术的发展，粉煤灰已成为水工混凝土中不可或缺的掺合料，具有改善混凝土拌合物各项性能、减少混凝土的绝热温升、提高混凝土的耐久性等优点，粉煤灰作为混凝土中的掺合料使用已经非常成熟。糯扎渡水电站采用的粉煤灰需要从750 km以外的宣威、阳宗海等地的火力发电厂运抵工地，受粉煤灰运价高及产量的限制，糯扎渡水电站除抗冲磨防空蚀混凝土采用宣威粉煤灰外，其余部位混凝土均采用水淬铁矿渣粉与石灰岩石粉按一定的比例混合后(简称双掺料)，代替粉煤灰加入混凝土中。

2 双掺料设计指标及检测结果

2.1 设计指标

糯扎渡水电站双掺料水淬铁矿渣粉与石灰岩粉质量混合比例为50∶50，糯扎渡水电站设计要求对双掺料的控制指标为:细度≤20%，需水量比≤105%，烧失量≤25%，S03≤3%。从中可以看出，除烧失量指标控制超出Ⅲ级粉煤灰外，其余指标均按照Ⅱ级粉煤灰进行控制。

2.2 双掺料品质试验结果

石灰岩粉、水淬铁矿渣粉化学分析成果检测见表1，混合后的双掺料化学分析成果见表2，品质指标检测成果见表3。从检测结果可以看出，按50∶50混合后双掺料各项指标可以满足设计要求，需水量比低于100%，有一定的减水作用。石灰石粉的主要成分是Ca0，占50%以上，水淬铁矿渣粉的主要成分为SiO2、CaO及Al2O3;石灰石粉7天活性指数高于28天，说明石灰石粉对早期强度有一定作用，但对后期强度没有贡献;水淬铁矿渣粉和双掺料7天活性指数均低于28天，说明水淬铁矿渣粉和双掺料对后期强度发展有一定贡献。

表2 双掺料品质检测结果表

2.3 双掺料性能试验结果

由于糯扎渡水电站混凝土温控技术要求高，大体积部位混凝土多，混凝土因温度、干缩等原因产生裂缝的几率较大。双掺料掺入混凝土后，不仅要考虑掺量对强度的影响，对水泥水化温升、干缩的影响是必须考虑的问题。不同掺合料掺量水泥胶砂试验结果见表3;混凝土水化热试验结果见表4，水泥胶砂干缩率试验结果见表5。

表3 掺双掺料水泥胶砂强度表

表4 掺双掺料水化热试验结果表

表5 掺合料水泥胶砂干缩试验结果表

试验结果分析:

(1)抗压强度的变化规律:掺入掺合料后，水泥强度有一定降低，在掺量大于30%后抗压强度比下降较为明显，抗折强度在掺量大于30%后方有一定的下降，将有助于提高混凝土的抗裂能力。

(2)水化热变化规律:双掺料增加，水化热降低;并且随着双掺料的增加水化热降低幅度越大。

(3)干缩率变化规律:掺入双掺料后，水泥胶砂干缩率降低，说明掺加双掺料对控制干缩有一定的作用，在28 d龄期以后干缩增长趋势变缓。

2.4 外加剂与双掺料的相容性

水工混凝土具有施工强度大、耐久性要求高等特点，规范要求水工混凝土必须掺加外加剂。外加剂在改善或提高拌合物和硬化混凝土的性能中起着重要的作用。外加剂与水泥、双掺料是否相容是开展配合比设计需要考虑的问题，为了解外加剂与双掺料复合后对混凝土性能的影响，需要对使用的外加剂及双掺料与水泥进行适应性试验。试验采用与外加剂检验相同的方法，减水剂与引气剂双掺，双掺料掺量固定为30%的比例进行试验，结果见表6。

表6 外加剂与双掺料拌合物相容性试验结果表

从试验结果可以看出，减水剂与双掺料相容性良好，混凝土用水量得到进一步的降低，双掺料对引气剂有吸附作用，要达到相同的含气量需要提高引气剂的掺量，对坍落度损失未有明显的改善，且混凝土泌水率有所增加。

3 混凝土施工配合比及性能指标

3.1 混凝土配合比参数

糯扎渡水电站C4标混凝土使用双掺料的部位有溢洪道闸墩、边墙、进水口等，混凝土体积较大，主要使用的是C20～C25强度等级混凝土，糯扎渡水电站施工配合比参数见表7。

表7 糯扎渡水电站施工配合比参数表

3.2 混凝土强度发展情况

混凝土抗压强度试验结果见表8。

表8 常态混凝土全性能试验结果表

从混凝土强度分析，各等级混凝土抗压强度均满足设计配制强度，拉压比在7% ～8%左右，7 d龄期强度发展系数在63.4% ～73.6%之间，双掺料掺量越大，后期强度发展越高，且均在正常范围内。

3.3 混凝土耐久性能

混凝土耐久性能包括混凝土抗渗性和抗冻性能试验。糯扎渡水电站设计抗渗指标要求≥W8，抗冻指标要求≥F100。从试验结果(表9)看，掺双掺料混凝土抗渗性能优良，抗冻性能满足设计要求，但动弹模下降较多，反映出掺双掺料混凝土抗冻性能较差，需严格控制拌合物含气量。

表9 双掺料混凝土耐久性能试验结果表

3.4 混凝土形变性能

形变性能包括极限拉伸试验和弹性模量试验。混凝土形变性能与混凝土强度密切相关，混凝土强度越高，一般极限拉伸与弹模值也随之增大。从混凝土抗裂考虑，希望混凝土有较高的极限拉伸和较低的弹性模量。从试验结果(表10)看，C35混凝土极限拉伸值较高，达到了100×10－6以上。

表10 混凝土静压弹模及极限拉伸试验结果表

4 双掺料混凝土现场施工质量

糯扎渡水电站采用双掺料已浇筑了上百万m3混凝土，混凝土拌合物和易性可以满足施工需要，所生产的混凝土质量优良，硬化混凝土各项指标均满足设计要求。但在浇筑过程中也反映出一些问题，具体为:

(1)混凝土泌水较难控制，在混凝土采用大坍落度施工时泌水更加明显，严重时会在硬化混凝土表面形成水波纹等质量缺陷，需要采用二次振捣和提高模板安装工艺等措施加以保证。

(2)双掺料混凝土抗冻性能较差，含气量控制值一般为4% ～5%左右。在拌合楼控制时，要适时调整引气剂掺量，严格控制混凝土含气量在设计范围内，否则易造成抗冻指标达不到设计要求。

5 结语

磷(铁)矿渣在云、贵、川三省分布较广，在目前粉煤灰供需矛盾越来越突出的情况下，做为一种价格低廉的新型混凝土掺和材，必然会在更多的水电工程中使用，应用前景相当广阔。因此，通过试验研究，掌握这种材料的特性及其对混凝土性能的影响，投标时可以合理的选择报价;施工应用前，根据已有经验，能够恰当的选择原材料的种类、优化配合比设计、制定出合理的施工技术措施。

在开展糯扎渡水电站配合比试验时，由于时间关系，没有开展粉煤灰与双掺料的比对试验，没有掌握双掺料与粉煤灰的异同点。如果解决了双掺料抗冻性能较差、改善混凝土和易性效果不如粉煤灰明显的弊病，那么，在抗冲磨防空蚀混凝土中采用双掺料是完全可能的。