锦屏一级水电站大坝混凝土粉煤灰料源的选择

肖延亮，李 翼（．中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都 6007；．四川二滩国际工程咨询有限责任公司，四川成都 6007）



锦屏一级水电站大坝混凝土粉煤灰料源的选择

肖延亮1，李 翼2
（1．中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都 610072；2．四川二滩国际工程咨询有限责任公司，四川成都 610072）

摘 要：粉煤灰是水工混凝土的主要胶凝材料之一，其品质优劣直接影响混凝土的性能。本文以锦屏一级水电站主供粉煤灰的宣威Ⅰ级灰为例，介绍锦屏一级水电站粉煤灰料源的选择，从技术层面阐述选择宣威Ⅰ级粉煤灰的理由，其经验可供其它类似工程借鉴参考。

关键词：粉煤灰；资源调查；装机规模；产量；品质；运输保障

0 前 言

锦屏一级水电站位于四川省盐源县与木里县交界处，是雅砻江干流水能资源最富集的中、下游河段龙头水库，锦屏一级水电站装机容量3 600 MW，以发电为主，兼有防洪、防沙等作用。大坝为混凝土双曲拱坝，最大坝高305 m，是目前世界上最高的混凝土双曲拱坝，大坝混凝土用量约595万m3。粉煤灰作为混凝土的主要胶凝材料，其品质的优劣直接影响大坝混凝土的质量，使用品质较优且质量稳定的粉煤灰是保障大坝混凝土质量的关键措施之一。在对工程区域附近的四川、云南和甘肃三省的12家火电厂的设备能力、发展规划和粉煤灰的品质、产量及运输情况进行了详细调研的基础上，选择国电宣威发电有限责任公司（简称宣威公司）生产的粉煤灰作为锦屏一级水电站大坝混凝土的主供厂家。选择宣威发电公司作为锦屏一级水电站大坝混凝土粉煤灰供应商，为粉煤灰的稳定供应、工程的顺利建设奠定了基础。

1 粉煤灰的作用机理

粉煤灰是电厂燃烧煤粉后获得的工业副产品。作为活性掺和料，已成为水工混凝土最常用的掺和料之一。在混凝土中掺入粉煤灰可以对混凝土的性能起到一定的改善作用［1］：改善混凝土的工作性；降低混凝土初期水化热；与水泥水化产物Ca（OH）2起火山灰反应，生成C－S－H凝胶体，使硬化水泥浆内的孔隙细化，减少水泥石中Ca（OH）2晶体的择优取向，减少水泥石中Ca（OH）2含量和晶体尺寸。使水泥石—骨料间的界面（过渡区）致密化，从而提高混凝土的强度和耐久性。

掺粉煤灰能改善混凝土性能，可以归结为粉煤灰所具有的三种效应［2］：

（1）形态效应。粉煤灰中的铝硅酸盐玻璃微珠（粉煤灰形貌见图1），可填充水泥浆体；

（2）活性效应。粉煤灰中的活性成分SiO2、Al2O3与水泥的水化物反应，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙，可降低了混凝土的孔隙率，改善孔结构；

（3）微集料反应。粉煤灰中的微细颗粒分布于水泥颗粒之间，有利于水泥的水化反应，增加了混凝土的密实性。

掺入粉煤灰不仅能改善混凝土性能，还能对骨料碱活性起到一定的抑制作用。采用粉煤灰取代部分水泥，不仅能降低混凝土的有效含碱量、粉煤灰中的活性SiO2和水泥水化产生的Ca（OH）2反应，同时高细度的掺和料微粒使K＋、Na＋、OH－富集在其表面，使骨料周围的碱金属离子及氢氧根离子减少，从而削弱了碱－骨料反应。

2 粉煤灰料源的选择

2．1 电厂装机规模与粉煤灰产量

宣威公司2005年投产装机为1 200 MW（4× 300 MW），2006年投产装机600 MW，粉煤灰年产量可达到Ⅰ级粉煤灰35万t，Ⅱ级粉煤灰55万t，Ⅲ级粉煤灰156万t。宣威公司有三套分选设备，分选能力为60 t／h，可分选Ⅰ级灰500 t／d，Ⅱ级灰450 t／d。宣威发电公司的粉煤灰排放量和风选能力，能同时满足2～3个大型水电工程的需求，这对保证水电站的施工建设十分有利。

图1 宣威Ⅰ级粉煤灰扫描电镜照片

2．2 电厂煤源与发电量

宣威发电公司有自己的控股或拥有的煤矿7个，年产煤量可达260万t。可以保证电厂燃煤供应，降低受市场供给的影响，从而保证粉煤灰的产量不受影响。电厂的煤源稳定，有利于粉煤灰化学成分及物理性能指标的稳定，对大坝混凝土质量稳定有利。

粉煤灰中的未燃碳是有害成分，可用烧失量衡量，粉煤灰的烧失量增加，会使混凝土的需水量增加，从而影响粉煤灰效用的充分发挥。粉煤灰烧失量过高或波动大，都会严重影响对混凝土中含气量的控制，从而影响大坝混凝土的耐久性。

从2003～2004年的11组粉煤灰检测结果可知，只有2组粉煤灰的烧失量在2．0%～3．5%之间，其余的烧失量均在1．0%以下，宣威公司的粉煤灰烧失量较低且波动很小可以归结为以下几点：

（1）单机容量为300 MW，属于大型热电机组，燃烧功率高，有利于煤粉的充分燃烧，降低粉煤灰的烧失量；

（2）宣威公司煤源稳定，采用等离子点火的国际先进水平，减少了粉煤灰在点火期间的耗油量，可降低粉煤灰的烧失量；

（3）同时由于宣威发电公司的发电量主要供应广东，电力稳定，燃烧负荷稳定，可降低粉煤灰的烧失量。

2．3 电厂采灰方式与粉煤灰品质

宣威发电公司具有FX－40T／H型粉煤灰分选设备一套、WS－40型粉煤灰分选设备两套，实行PLC装置自动程序控制。通过分选系统将未经处理的混合灰加以分离，将原灰通过空气输送至分选机，在分选机内通过重力分离，将需要的细灰分离出来，输送至终端细灰库，粉煤灰分选采用七电场收尘。先进的风选设备可使粉煤灰的产能最优，同时使粉煤灰的细度指标可控，保障粉煤灰的品质。

从宣威电厂2003～2004年的粉煤的质量检测结果（见图2、3），Ⅰ级粉煤灰需水量比在93%～95%之间，虽Ⅰ级粉煤灰需水量比处在技术标准的上限，但粉煤灰需水量比的波动较小，有利于大坝混凝土的现场质量控制。

2．4 电厂粉煤灰的保障能力

宣威发电公司有储灰库6座，每座灰库直径12 m，容积1 300 m3，拟在铁路边建2个800 m3的储灰罐，2005年底储灰能力将达到3 600 t。可储存多余的粉煤灰，对于粉煤灰的应急保障有利。

图2 粉煤灰烧失量检测结果

图3 粉煤灰需水量比检测结果

宣威发电公司有火车装车系统，额定出力300 t／h。有四条铁路专运线，直接通过连管对粉煤灰进行装车，装一个火车罐车需20 min，每天可保证运输粉煤灰1 500 t。宣威发电公司有自己的火车专运线，专用线与贵昆铁路线相接，距宣威站2．8 km。铁路运输路线：宣威发电公司专用线→宣威站→昆明站→攀枝花站→西昌站→漫水湾转运站，全长838 km。宣威发电公司具有在漫水湾转运站交货的能力。

2．5 电厂供应粉煤灰的业绩

至2005年，宣威发电公司供灰的主要水电工程有：白色水利枢纽工程、龙滩水电站、小湾水电站、景洪水电站、溪洛渡水电站、向家坝水电站、糯扎渡水电站等，各水电工程所需的粉煤灰情况见表1：

表1 宣威发电公司粉煤灰主要供应情况

宣威公司具有供应多个大中型水电站施工所需粉煤灰的经验，这对保障锦屏一级水电站大坝混凝土粉煤灰的稳定供应、提高大坝混凝土的施工质量十分有利。

3 结 论

宣威公司所生产的粉煤灰具有产量高、品质优、质量稳定等特点，且具备较好的运输保障能力，有多个大型水电工程的粉煤灰供应经验，在生产、仓储、

物流等方面均具有很好优势，选择宣威公司所生产的粉煤灰作为锦屏一级水电站大坝混凝土的主要粉煤灰料源，为锦屏一级水电站大坝混凝土顺利浇筑、保证大坝混凝土的质量奠定了基础。

参考文献：

［1］ 方坤河．碾压混凝土材料、结构与性能［M］．武汉大学出版社，2004．

［2］ 吴中伟，廉慧珍．高性能混凝土［M］．中国铁道出版社．1999．

简讯

民治水电站厂房混凝土全部浇筑至发电机层

1月6日，宝兴河民治水电站厂区枢纽工程3号机发电机层楼板混凝土浇筑顺利收仓，至此，我院监理部承担监理的民治水电站厂房混凝土全部浇筑至发电机层。

民治水电站厂房发电机层混凝土浇筑节点目标的完成，是继2015年11月9日首台定子吊装目标完成后实现的又一关键节点目标，为民治水电站2016年8月首台机组发电和2016年所有机组发电目标的顺利实现奠定了坚实基础。

目前，厂房已全面转入机电设备安装施工阶段，各项机组安装工作正在有序地推进。

民治水电站位于四川省雅安地区宝兴县境内的东河上，为宝兴河梯级开发的第二级。其采用拦河闸坝长隧洞引水至地下厂房发电方式，水库总库容为88万m3，电站装机三台，装机容量为10．5万kW。

（本刊编辑部）

作者简介：肖延亮（1979－），男，四川武胜人，工学硕士，高级工程师，从事水工混凝土设计及耐久性研究。

收稿日期：2014-12-25

中图分类号：TU755．1；TV642．1

文献标志码：B

文章编号：1003－9805（2016）01－0094－03