摘要：粗骨料在生产过程中冲洗不彻底、冲洗后的部分污水被带入成品料仓以及转运过程中跌落、碰撞及相互摩擦等也会产生一定的粉末，其中一部分粉末包裹在骨料表面。而粗骨料的表面裹粉量又不是均匀的，通过粗骨料表面不同裹粉量的混凝土试验得出粗骨料不同裹粉量对混凝土的力学性能的影响。并对现场砂拌系统进行了改造，取得了良好效果。
关键词：水工材料；常态混凝土；粗骨料；裹粉；性能
1 前言
人工砂石料生产过程中，冲洗不彻底、冲洗后的部分污水被带人成品料仓等都会使粗骨料表面裹上一层粉末，而粗骨料在转运过程中跌落、碰撞、摩擦等也会产生一定的粉末及逊径，并包裹在粗骨料表面，形成裹粉现象。
粗骨料裹粉现象是当前水电站工程较为普遍存在的问题，人工砂石料生产工艺的不同，对粗骨料裹粉存在的形态也不相同。有的研究单位也对粗骨料的裹粉做过相关的研究，但得出的结论是不同的，粗骨料裹粉对混凝土性能的影响也不尽相同。
西藏某水电站是雅鲁藏布江干流中游段规划5级电站的第5级，位于西藏自治区山南市境内，本工程为二等大（2）型工程，开发任务为发电，无航运、漂木、防洪、灌溉等综合利用要求。坝址控制集水面积158035 km2，坝址处多年平均流量1020m3/s。正常蓄水位3246.00m，相应库容2662万m3，调节库容523万m3，校核洪水位3246.49m，死水位3242.00m，电站具有日调节能力，河床式厂房内安装3台120MW发电机组，总装机容量360MW，设计引用流量1210m3/s，额定水头34m，多年平均年发电量17.045亿kW.h。
西藏某水电站人工砂石骨料为河道开挖的沉积岩，用半干法生产，由于沉积岩本质及生产工艺过程的原因，粗骨料存在一定的裹粉现象，且裹粉量也时大时小。为了探究粗骨料裹粉对混凝土性能的影响，作者采用人工裹粉的方式，制备了不同裹粉含量的粗骨料，进行了粗骨料不同裹粉量对混凝土力学性能影响的试验研究。并对现场骨料的生产和转运系统进行了改造，取得了良好的效果。
2 原材料
2.1 人工砂石料
选用西藏某水电站工程砂拌系统生产的人工砂石骨料，其物理性能检测结果见表1。
表1 西藏某水电站砂石骨料物理性能试验成果
2.2 裹粉粗骨料制备
混凝土试验前，将原状粗骨料样品全部冲洗干净，使其表面不含石粉，取部分制备成样品JCSY-01；将剩余冲洗干净的粗骨料润湿后在人工砂中混合后筛选出来，使其表面裹粉量大于原样，分别制备成样品JCSY-02、JCSY-03、JCSY-04、JCSY-05。4种粗骨料裹粉含量检测结果见表2。
表2 混凝土试验用粗骨料裹粉含量
注：1、粗骨料级配裹粉含量按二级配富浆混凝土小石：中石为40%：60%进行加权平均。
2、含泥量：石粉含量，粗骨料中粒径小于0.075mm的含泥量与石粉含量所占比例。
3、理论微粉含量，粗骨料中粒径小于0.075mm的颗粒理论含量。
2.3 其他原材料
混凝土试验采用华新水泥股份有限公司生产的P•MH42.5中热硅酸盐水泥，国电宁夏石嘴山发电有限责任公司生产的Ⅱ级粉煤灰，石家庄市长安育才建材有限公司生产的GK-3000高性能减水剂（缓凝型）、GK-9A引气剂，江苏苏博特新材料股份有限公司生产的PCA-I聚羧酸高性能减水剂、GYQ-I引气剂。经检验，以上原材料检测结果均符合相关规程规范的要求。
3 试验配合比
试验选用西藏某水电站工程大坝施工配合比，设计技术指标为C25W8F200富浆二级配，施工配合比见表3。
4 混凝土试验结果分析
4.1 裹粉含量对混凝土拌和物性能的影响
分别采用表面裹粉含量不同的五种粗骨料进行混凝土试验，试验时将富浆混凝土坍落度控制在70mm～90mm范围内、含气控制在4.0%～6.0%范围内，混凝土拌和物性能检测结果见表4。
从混凝土试验拌和物来看，当粗骨料表面裹粉含量有所增大，混凝土坍落度变大、混凝土含气量呈不稳定状态。
4.2 裹粉含量对混凝土力学性能的影响
粗骨料不同裹粉含量对混凝土抗压强度、劈拉强度、轴拉强度及弹性模量和极限拉伸值等力学变形性能试验结果见表5和图1～图2。
图1 裹粉含量与28d抗压强度比关系曲线
图2 裹粉含量与28d极拉值相对值关系曲线
从表5及图1～图2可知，粗骨料表面裹粉对混凝土劈拉强度、轴拉强度、弹性模量没有显著影响，但对混凝土抗压强度、极限拉伸值有明显的影响。随着裹粉含量的增大，混凝土抗压强度、极限拉伸值逐渐降低。
表3 混凝土试验用基准配合比
表4 混凝土拌和物性能
表5 混凝土力学变形性能
5 粗骨料裹粉原因分析
5.1 骨料脱水不充分
人工骨料生产过程中，冲洗力度不够、冲洗不彻底、冲洗后的部分污水被带人成品料仓等都会使粗骨料表面裹上一层粉末。
5.2 骨料转运过程中跌落、碰撞导致
人工骨料转运过程中，由于长距离皮带转运至拌和楼过程中不断互相跌落、碰撞等，导致粗骨料逊径含量增加，并粗骨料中石粉含量也增加，石粉和水结合，使骨料出现裹粉现象。
5.3 输送线路长，造成二次污染
人工骨料从成品料仓统转运至拌和楼的过程中，由于经过制热料仓过程中不断跌落、碰撞等造成二次污染。
6 优化及改善措施
6.1 对二筛车间脱水工艺进行改造
加强骨料在生产过程中冲洗力度，并在二筛车间小石出料口增加了1台直线脱水筛（型号ZKR1645，功率2×7.5KW）。增设脱水筛后成品小石表面应无明水。
实施效果后的检查
2016年10月二筛车间增加了1台直线脱水筛后，在脱水筛下料口目测小石表面无明显明水，经检测含水率在0.4%～1.0%，达到了预期的效果。
6.2 对粗骨料料仓缓降器进行改造
在成品粗骨料小石料仓增加了缓降器，由于小石粒径较小，与大石、特大石料仓缓降器制作形式不同，小石仓缓降器内部每隔50cm设置斜撑隔板，隔板底部开口作为出料口，以此达到缓冲效果。
实施效果后的检查
2016年11月至12月完成小石料仓缓降器增设后，分别在下料胶带机与料仓内进行了取样检测，对比情况见表6。
表6 小石逊径检测成果统计表
通过对增设前后的检测数据比对分析，小石料仓增设缓降器减小较大落差造成的颗粒破碎效果显著。
6.3 优化成品料仓至拌和楼骨料输送线
经多方研究、讨论确定，①将制热料仓去掉，拌和系统一次骨料预热料仓若不采取加热措施（热风），只在拌和楼各规格骨料料仓采取加热措施（热风），使用45℃～55℃的热水，出机口制热混凝土满足设计≥10℃的要求。②将小石输送线路进行调整，断开制热料仓进口胶带机，减少了小石3个跌落点，增加了一条短程胶带机直接输送至拌和楼。
实施效果后的检查
2017年12月底完成了该项改造，小石输送至拌和楼由原来的8个跌落点，减少至5个。经过对小石输送的现有5个跌落点的小石进行了检测，重点对最后1个跌落点（拌和楼料仓）进行了检测，跌落点较少后，小石含泥量控制指标良好。
本次措施的相关成果可以在同类系统中借鉴运用。
7 结论
（1）粗骨料表面裹粉对混凝土劈拉强度、轴拉强度、弹性模量等指标无显著影响，但对混凝土抗压强度、极限拉伸值等指标有显著影响。随着粗骨料裹粉含量的增大，混凝土抗压强度、极限拉伸值逐渐降低。
（2）西藏某水电站工程前期骨料存在一定裹粉是由以下原因造成：①骨料脱水不充分；②骨料转运过程中跌落、碰撞导致；③输送线路长，造成二次污染。通过对砂拌系统经过改造，骨料表面裹粉现象有所改观，质量明显提升，所抽检混凝土的质量均满足规程、规范及设计要求，整体质量状况良好。
参考文献：
[1]西藏某水电站大坝混凝土施工技术要求[A].2016
[2]西藏某水电站工程混凝土配合比试验报告[A].2016
[3]DL/T 5144-2015，水工混凝土施工规范[S].北京：中国电力出版社，2015
[4]DL/T 5330-2005，水工混凝土配合比设计规程[S].北京：中国电力出版社，2015
[5]DL/T 5150-2001，水工混凝土试验规程[S].北京：中国电力出版社，2002
[6]周启坤.粗骨料裹粉对混凝土性能影响的研究[B].贵州：贵州水力发电，2011，（25）
[7]杜三林.彭水电站石粉含量对碾压混凝土性能的影响研究[B].四川：四川水力发电，2006，（10）
[8]王述银，覃理利，邓建武.龙滩水电站骨料质量改进的措施及效果：长江科学院院报，2009，（05）
[9]梁志林，雷敬伟.中小型人工砂石系统加工工艺与质量控制的探讨[B].四川：四川水力发电，2008，（10）
论文作者:张波1,汪世民2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第26期
论文发表时间:2019/12/16
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