广东水电二局股份有限公司 广东增城 511300
摘要：随着掺合料的需求量越来越大，优质掺合料的供应不足，解决掺合料的问题刻不容缓，因此提出了石灰石粉用作混凝土掺合料的研究课题。文章结合工程实例，对大掺量石粉碾压混凝土的质量控制进行阐述，可供参考作用。
关键词：石粉；碾压混凝土；质量控制
1工程概况
猛柱山水电站工程位于陕西省山阳县同安乡境内的汉江水系一级支流金钱河上，距山阳县城90Km。该工程为引水式发电站，拦河坝为碾压混凝土重力坝，坝顶长177.5m，由溢流坝段和非溢流坝段组成，最大坝高69m，坝顶高程357.0m，水库正常蓄水位353.0m。本次施工标段为碾压砼重力坝，大坝碾压砼24万m3，常态砼4.2万m3。工程所需水泥3.2万吨左右、掺合料4万吨左右、砂石骨料40万立方。由于该工程地处陕鄂交界秦岭以南，交通运输条件不便，工程所需掺合料粉煤灰在周边区域供应能力严重不足、且价格昂贵。为确保大坝工程月高峰强度3.5万m3碾压砼的浇筑能力，并实现就地取材、节约成本的目标，拟采用石灰岩粉替代部分粉煤灰运用在碾压混凝土中。
2施工难点分析
2.1施工人员经验不足、质量意识淡薄
猛柱山水电站大坝工程碾压混凝土施工作业人员主要有：振动碾机手、摊铺机机手、自卸车司机、拌合楼操作人员、试验人员、质检员、混凝土振捣手及辅助作业的杂工共计60名。由于部分施工人员经验不足，缺乏质量责任意识，甚至为了省力或节约成本在施工过程中违反操作规定，最终导致产生质量问题，质量事故不断出现。
2.2 石粉没有强制性控制标准
目前国家没有出台对石粉的质量控制标准，虽然在其它工程上也用到石粉，但是大多只是少量添加，而且每个地区的石粉性能都不相同，可借鉴的相关技术资料不多，给石粉及混凝土质量控制带来很大难题。
2.3应用石粉能力不足
因本工程配备的拌合系统不具备在混凝土拌合过程中添加石粉的能力，因此选用石粉储藏罐（容量100t）、螺旋机（马达功率11KW）两套。通过专业人员对拌合楼生产系统重新编程，进行累加系统线路改造，将石粉和粉煤灰共用一个称量设备，实现一称两用。经过对拌合楼增加设备、拌合楼控制系统更改、电路更改，拌合楼具备了使用石粉的条件，满足了施工要求。
2.4 沙子细颗粒含量不足
猛柱山所用砂为天然河砂，砂子细颗粒含量不足，会使混凝土内部填充不密实，出现VC值普遍偏大、出浆速度慢、可碾性差，并且造成混凝土保水性差，VC值损失过快的现象，而且对混凝土的抗渗性能十分不利。经检测金钱河天然砂中＜0.160mm颗粒含量只有11.4%，为寻找解决天然砂中＜0.160mm颗粒太少的办法，QC小组组长，以及业主总工于2013年6月30日到中水三局中心实验室共同商讨：通过参照《水工碾压混凝土施工规范》（DL/T5112-2009）对人工砂中≤0.16mm的颗粒含量宜控制在12%-22%后，对碾压混凝土不同掺合料的不同掺合量组合的配合比采用内掺法将砂用量的5%用石粉代替，从而将天然砂中＜0.160mm颗粒含量增加至17%左右。
采用石粉代替5%的砂子细颗粒，可以有效解决碾压混凝土的出浆速度慢、可碾性差，混凝土保水性差，VC值损失过快的现象，碾压效果良好。
2.5 掺用石粉降低了混凝土强度
石粉属于非活性材料，对混凝土砂浆水化活性强度奉献很小，大量掺用石粉会降低混凝土强度。根据现状调查结果单掺50%石粉碾压混凝土，当水胶比0.50时混凝土90天强度只有12.1MPa，未达到C9010混凝土配置强度13.6MPa。
2.6混凝土干缩变形偏大
根据现状调查结果得出，当石粉掺量达到50%时，混凝土干缩率偏大（-513×10-6），超出了猛柱山电站大坝混凝土设计要求（干缩率＜-500×10-6）。混凝土干缩率大可能会导致混凝土出现裂缝，给混凝土质量带来极大危害，收缩和徐变对混凝土结构的承载能力、应力状态、变形性能和裂缝控制等都有很大影响，由于混凝土的收缩而引起的应力，不仅可以使混凝土结构产生变形、裂缝，从而降低其强度和刚度，而且它还能使混凝土内部产生微裂缝，破坏混凝土的微观结构，降低混凝土的耐久性。
3 大掺量石粉碾压混凝土的质量控制
3.1 加强人员培训，提高质量意识
（1）组织施工班组主要管理人员和施工人员到项目部会议室进行学习，学习内容主要包含项目部根据施工要求编写的“质量管理制度”“碾压混凝土第一仓浇筑方案”“石粉替代部分粉煤灰碾压混凝土作业指导书”。
（2）在施工前编写当次仓面技术交底卡，并对相关部门及施工班组主要人员进行‘面对面’技术交底。在施工过程中安排技术、质检人员进行24小时值班，对施工存在的问题进行及时的处理，并对施工人员进行正确的施工指导。在施工完成后组织相关部门及施工班组主要人员进行交流讨论，并对存在问题进行分析，以及确定解决方法和避免措施。
3.2 严格执行国家强制性质量控制标准
（1）现场抽取石粉样品送往水电三局中心实验室进行检测。
（2）石粉：由于国家、行业对石粉没有现行的标准，我们依据了《水泥比表面积测定方法》（GB∕T8074-2008）；《水泥密度检验方法》（GB∕T208-1994）；《水泥细度检验方法筛析法》（GB∕T1345-2005）；《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB∕T1596-2005）对石粉的比表面积、密度、细度、活性指数和需水量比进行了检测。详见表1。
（3）经过室内试验论证石粉替代部分粉煤灰是可行的，根据试验结果和经济性，选取了以下配合比为猛柱山电站碾压混凝土重力坝工程实际施工配合比。实际施工配合比首选粉煤灰和石粉双掺各25%的方案。碾压试验施工配合比选用粉煤灰、石粉双掺各25%方案，碾压遍数采用2+6+2、2+8+2、2+10+2 三种方案进行试验。从图1可以明显看出，碾压遍数采用2+8+2的压实度可以满足设计要求（压实度必须＞97%）。
3.3 混凝土强度优化设计
（1）采用0.53水胶比，选取单掺石粉50%、40%、30%、双掺20%、25%、30%和单掺粉煤灰60%、50%、40%进行碾压混凝土抗压强度试验。检测结果见图2。
混凝土配合比要求满足混凝土的主要设计指标、混凝土施工强度保证率、耐久性指标和施工和易性，依据《水工混凝土施工规范》（DL/T5330-2005），混凝土配制强度按下式计：
fcu，0＝fcu，k＋t×σ
式中：fcu，0－混凝土配制强度，MPa；
fcu，k－混凝土设计强度等级，MPa；
t－概率度系数。
碾压大体积混凝土保证率选80%，t＝1.0；
σ－混凝土强度标准差，MPa。
概率度系数t值按照表2选用，标准差σ选用值见表3，配制强度计算成果见表4。
从以上图表中可以看出粉煤灰对混凝土干缩变形影响不大，而石粉对混凝土干缩变形影响比较明显。从曲线图中可以看出当石粉掺量越大混凝土的干缩变形就越大。结合以往的经验分析单掺石粉50%混凝土干缩率偏大，并且由于石粉活性指数低的原因导致混凝土抗压强度低，会给混凝土带来很大的质量隐患。而单掺石粉40%混凝土干缩率处在正常范围以内，对混凝土质量影响不大。从而可以得出猛柱山电站碾压混凝土石粉掺量不应大于40%。
（3）根据以上试验结果我们选择了分别以单掺石粉30%、40%与石粉、粉煤灰双掺25%进行混凝土绝热温升对比试验。
通过对混凝土的干缩试验更加明确的了解了石粉的性能，和掺用石粉对碾压混凝土质量到影响。采用石粉与粉煤灰双掺25%作为碾压混凝土掺合料，完全解决了因石粉用量过大导致混凝土干缩变形偏大的问题，而且对碾压混凝土温度控制十分有利。
4 采用石粉替代粉煤灰的效果
（1）质量效益：首先，利用石粉微集料效应和自身的密度可以解决碾压混凝土中因细颗粒含量不足而导致混凝土出现的VC值普片偏大、出浆速度慢、可碾性差，并且造成混凝土保水性差、VC值损失过快的现象；其次，适当掺量可降低混凝土绝热温升，增强混凝土的耐久性；从而提高了大坝的防渗效果。
（2）进度效益：解决了作为碾压混凝土掺合料的粉煤灰因运距远而供应不及时可能造成对坝体混凝土浇筑进度的影响。
（3）环境效益：就地取材，绿色环保。
从质量和进度上分析：本工程石粉替代粉煤灰技术应用对大坝工程施工非常有利。从环境保护方面也起到一定作用，利用坝基开挖石料作为石粉制作原材料，避免乱堆弃现象。石粉替代部分粉煤灰技术可提高混凝土强度，改善耐久性，节约资源，从而取得良好的经济效益和社会效益。因此这一举措得到了业主、监理和当地政府的一致好评。
本工程中所采用石粉替代部分粉煤灰双掺技术在公司同类工程中实属首例。石粉基本属惰性材料，适当的掺量能够利用石粉微集料效应和自身的密度对混凝土的抗渗抗冻性能都有所改善和提高；同时，碾压混凝土的可碾性增强，施工效率有所提高。其次，石粉作为一种廉价的掺合料，适量的掺加可以改善混凝土性能，同时还减少环境污染。再次，石粉替代粉煤灰作为掺合料，可大幅降低混凝土生产成本，具有显著的经济效益。因此，石粉替代粉煤灰技术在本工程中具有很好的工程应用价值。
5 结束语
通过对石粉混凝土配合比的复核，表明采用人工石粉部分替代粉煤灰，能够很大程度缓解目前国内大部分地区粉煤灰供应不足的现象，从而为确定施工配合比提供基础资料并探索石粉取代粉煤灰的应用可行性，对推进碾压混凝土配合比设计及碾压混凝土施工具有积极意义。
参考文献：
[1] 戈雪良，陆采荣，梅国兴.大掺量白云岩石粉碾压混凝土的配制及其特性研究[J].水力发电学报.2016（04）
[2] 罗伟，巩宁峰.石粉作为碾压混凝土单一掺合料的试验研究[J].水利水电施工.2011（01）
论文作者:李雄
论文发表刊物:《基层建设》2016年8期
论文发表时间:2016/7/14
标签：混凝土论文; 粉煤灰论文; 强度论文; 工程论文; 掺合论文; 大坝论文; 质量论文; 《基层建设》2016年8期论文;