原材料对马渡河电站大坝混凝土配合比的影响及分析

蒋娟梅

（葛洲坝集团试验检测有限公司 湖北 宜昌 443002）

1 工程概况

马渡河水利水电枢纽工程所在的泗洋河流域为清江上游右岸的一级支流，是五峰县境内的第二条大河，马渡河电站坝址位于泗洋河下游的马渡河段，距河口5.2km，其坝址以上控制面积392.9km2，坝址处年平均流量11.0m3/s，年径流总量 3.47亿m3，坝顶高程304.0m，正常蓄水位300.0m，发电死水位 270.0m，水库总库容 2463万 m3，最大设计坝高99m。马渡河水电枢纽工程是泗洋河流域开发的首期项目，是马渡河干流梯级开发的骨干工程。马渡河水电站工程总投资2.48亿元，年利用小时3200h，多年平均发电量9300万kW·h。

2 设计技术要求

依据《马渡河大坝及厂房混凝土配合比试验大纲》要求，混凝土设计技术要求见表1。

3 原材料的性能检测

首先对原材料性能进行逐项检测，查找可能存在的因素。原材料性能检测成果如下：

3.1 水泥

试验采用华新水泥（宜昌）有限公司普通42.5水泥，其品质检测成果见表2。

从表2可见，水泥所检各项指标均满足《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB175-1999）标准要求。

3.2 粉煤灰

采用石门恒兴及石门金源电厂的Ⅱ级粉煤灰，其品质检验成果见表3。

从表3可见，两种粉煤灰所检各项指标均满足DL/T5055-1996中Ⅱ级粉煤灰要求。石门恒兴粉煤灰细度和需水量比小于石门金源粉煤灰，但其烧失量和三氧化硫含量高于石门金源粉煤灰。

3.3 细骨料

细骨料采用坝肩开挖料场和李家槽料场人工砂，品质检测成果见表4。

从表4检测成果看，坝肩开挖料场人工砂的吸水率较李家槽料场人工砂的吸水率高，坝肩开挖料场人工砂的坚固性指标超出规范要求，其他指标检测结果均满足《水工混凝土施工规范》（DL/T5144-2001）及《水工碾压混凝土施工规范》（DL/T5112—2000）标准要求。

表2 水泥检测成果表

表3 粉煤灰品质检测结果表

表1 大坝混凝土强度等级及主要技术指标

表4 砂品质检测成果表

表5 粗骨料品质检测成果表

表6 掺高效减水剂混凝土性能试验结果表

3.4 粗骨料品质检测

采用坝肩开挖料场和李家槽料场的人工粗骨料，原状骨料运到试验室后，经筛分处理后进行室内试验。处理后的粗骨料品质检测成果见表5。

3.5 外加剂

在混凝土中掺入适应性好的外加剂，可有效改善混凝土的性能，节约水泥用量，降低成本。室内试验采用荆州鑫城特种材料有限公司生产的FDN-4缓凝高效减水剂（粉剂）、山东淄博开发区华伟建材有限公司生产的NOF-2B减水剂（粉剂），上海麦斯特有限公司的AIR202引气剂（液态）。掺减水剂、引气剂混凝土性能检测按《水工混凝土外加剂技术规范》（DL/T5100-1999）进行，掺减水剂混凝土性能试验成果见表6，掺引气剂混凝土性能试验成果见表7。

3.6 拌和用水

采用葛洲坝城区生活用水。

4 室内混凝土配合比设计试验

试验采用华新P.O42.5水泥，石门恒兴及石门金源电厂的Ⅱ级粉煤灰，荆州鑫城特种材料有限公司生产的FDN-4缓凝高效减水剂（粉剂）及山东淄博开发区华伟建材有限公司生产的NOF-2B减水剂（粉剂），上海麦斯特有限公司的AIR202引气剂（液态）。试验时减水剂均配制成20%浓度的溶液，引气剂配制成5%浓度的溶液使用，抗裂剂按原液质量掺入。骨料分别采用坝肩开挖料场骨料和李家槽料场骨料进行试验。在试验过程中出现了用水量偏大、含气量偏低的异常情况，针对此种现象进行了技术分析。

4.1 坝肩开挖料场骨料混凝土用水量偏高及含气量偏低原因分析试验

在进行混凝土试拌时发现，采用坝肩开挖料场骨料拌制的混凝土用水量较大，混凝土引气困难，经与委托方协商，进行了原因分析试验。

4.1.1 不同外加剂、胶凝材料对混凝土用水量及含气量的影响分析

由于外加剂与胶凝材料可能会存在适应性问题，分析试验采用二级配碾压与常态混凝土，工程用砂石骨料，常态混凝土小石与中石比例采用45∶55，碾压混凝土小石与中石比例采用50∶50，通过更换不同厂家的减水剂和引气剂，以及不同厂家的水泥及粉煤灰，进行对比分析试验，为便于比较，减水剂掺量均采用0.8%，引气剂常态混凝土采用AIR202和DH9，AIR202掺量为 4/10000，DH9掺量为 1.5/10000，碾压混凝土采用AIR202，掺量为11/10000。试验成果见表8。

从表8可以看出，减水剂采用0.8%掺量 ，AIR202采 用 4/10000，DH9采 用1.5/10000掺量时，采用不同厂家的减水剂及引气剂，以及不同厂家水泥和粉煤灰，碾压混凝土和常态混凝土用水量均偏大，含气量均偏低，说明外加剂和水泥、粉煤灰不是导致用水量偏高的主要原因。

4.1.2 砂及砂中石粉含量对混凝土用水量及含气量的影响分析

试验采用金安桥工程用砂进行对比试验，水胶比、砂率、外加剂掺量均保持不变，仅更换砂子，试验成果见表9。

从表9可以看出，在水胶比、砂率、外加剂品种及掺量、胶材品种、粗骨料品种相同的情况下，用金安桥工程用砂拌制的常态混凝土和碾压混凝土，均比本工程用砂拌制的混凝土单位用水量有较大幅度降低，而混凝土含气量有较大幅度提高，说明砂是导致混凝土用水量偏高、含气量偏低的主要原因。

考虑到砂中石粉含量可能会导致混凝土用水量偏高和含气量偏低，采用常态二级配混凝土进行了不同石粉含量砂对混凝土用水量和含气量的影响试验，试验成果见表10。

表7 掺引气剂混凝土性能试验结果表

表8 不同外加剂、胶凝材料混凝土试拌成果表

表9 不同砂子混凝土试拌成果表

表10 砂不同石粉含量混凝土试拌成果表

试验表明，随着石粉含量的降低，混凝土用水量略有降低，含气量略有提高，但变化幅度不大，因此，砂中石粉含量的多少不是影响混凝土用水量和含气量的主要因素。

5 原因分析及结论

上述试验结果表明，导致混凝土用水量偏大、含气量偏低的主要原因是工程使用的人工砂，砂中石粉含量多少对混凝土用水量和含气量影响不大，分析原因应是破碎砂子所采用的岩石岩性所致。但根据《关于马渡河水电工程大坝碾压混凝土配合比中需水量大的问题讨研函》中所述，目前大坝坝区周围及初设中的料场，均为二迭系下统栖霞组岩石，岩性呈深灰色，间或夹有马鞍组岩石，呈黑色，质地较为松散及破碎。大坝砂石料不可能在40km以外找矛口组灰岩或去长江边运江砂，故在后续的试验中仍采用原有的原材料进行，通过加大减水剂和引气剂掺量达到降低混凝土用水量和提高混凝土含气量的目的。

总之，不同的混凝土原材料在设计配合比时可能会遇到各种不同的情况，希望通过马渡河混凝土配合比的这些现象可以对以后的配合比设计工作有所帮助。陕西水利