周宁抽水蓄能电站碾压混凝土最佳石粉的确定

陈平华

(中国水利水电第十六工程局有限公司，福建 福州 350003)

1 工程概况及试验背景

周宁抽水蓄能电站地址为福建宁德周宁县七步镇内，电站装机容量1 200 MW(4×300 MW)，枢纽工程的组成部分包括上水库、输水系统、地下厂房系统、地面开关站、下水库等。本标段的主要工程项目有下水库大坝、下水库水垫塘、下水库库岸防护、左岸上坝隧洞、左岸绕坝隧洞、下库右岸上坝公路、下库导流隧洞、预埋件工程、安全监测土建工程、环境保护以及水土保持工程等。

坝顶布置：左岸1#～4#为挡水坝段，坝顶宽度9.0 m。5#、7#坝段为泄洪底孔坝段，坝顶宽度29 m，上游悬出坝面4 m，下游悬出坝面5 m。6#坝段为溢流表孔坝段，坝顶宽度34.5 m(闸墩前沿悬出坝面4.5 m)，中墩、边墩均厚3 m，布置表孔平板检修门和工作弧门，由一台门机控制检修门，门机跨度7.4 m，上游轨道位于坝轴线上游0.8 m。溢流坝顶布置9.0 m宽坝顶交通桥，通过交通桥与左、右岸挡水坝段坝顶贯通。8#挡水坝段考虑储门槽，坝顶宽度13.5 m，悬出上游坝面4.5 m。右岸9#～11#坝段为挡水坝段，坝顶宽度9.0 m。坝顶交通：由左岸上坝隧洞接左岸绕坝隧洞，可供进出。

上游防渗型式：采用二级配碾压混凝土，上游二级配RCC强度等级为R90C25W8F100，高程260.00 m以下防渗层厚度为4.5 m，高程260.00 m以上为3.0 m，上游面1.0 m为变态混凝土C9025W8F100。

下水库大坝为碾压混凝土重力坝，坝顶高程306.0 m，最低建基面高程198.0 m，最大坝高108.0 m。混凝土工程量一共65.73万m3左右，其中碾压混凝土39.55万m3左右，其他混凝土26.18万m3左右。工程自2017年2月底开始至2022年12月31日结束，工程合同总工期71个月，其中施工工期为57个月。

《水工碾压混凝土施工规范》(DL/T 5112—2009)第5.5款骨料中规定：砂料应质地坚硬，级配良好。人工砂的细度模数以2.2～2.9比较适合。人工砂的石粉(d≤0.16 mm颗粒)含量最好为12%～22%，其中d≤0.08 mm的微粒含量应超过5%。《周宁抽水蓄能电站碾压混凝土重力坝施工技术要求》规定：细骨料的细度模数应控制在2.4～2.8，石粉含量16%～18%。设计要求石粉含量范围较窄，实际砂石骨料生产很难满足要求。结合类似工程施工经验，同类混凝土大坝工程石粉含量在16%～20%较为适宜。在征得工程建设单位同意后，项目试验室在现场进行了碾压混凝土人工砂最佳石粉含量试验。

2 碾压混凝土原材料

1)水泥：选择的是福建永安建福水泥有限公司生产的“建福”牌P·O42.5水泥，经过检测发现物理、力学、化学和热学等指标均符合规范。

2)粉煤灰：选择的是福建大唐同舟益材环保科技有限公司宁德分公司生产的F类Ⅱ级粉煤灰，经过检测可知其各项指标均满足要求，可用于实际工程建设中。

3)细骨料：本工程采用的细骨料为水电十六局砂石料标生产的花岗岩碎石人工砂(原样石)，人工砂细度模数FM为2.71，石粉含量为17.7%，其余指标均符合要求；经水洗人工砂石粉8.6%，试验过程人工砂石粉采用外掺。

4)粗骨料：本工程采用的粗骨料为水电十四局砂石料标生产的花岗岩碎石，粒径分别为5～20、20～40、40～80 mm，经检验，这三种骨料的颗粒级配符合要求，中径筛筛余处在40%～70%，其余各项指标均符合要求。

5)外加剂：选择的是石家庄市长安育才建材有限公司生产的GK-4A萘系缓凝高效减水剂(粉剂)和GK-9A引气剂(膏状)，经检验其各项指标符合要求，且与胶凝材料均有较好的相容性。

6)水：碾压混凝土混凝土拌和用水符合要求。

3 试验采用的碾压混凝土配合比

本次碾压混凝土最佳石粉试验的参照配合比采用公司中心实验室确定的配合比，控制碾压混凝土水胶比不变，根据人工砂不同的石粉掺量以及相应的拌合物VC值情况微调用水量。碾压混凝土中人工砂最佳石粉含量试验的配合比如表1所示。

表1 碾压混凝土最佳石粉含量试验的配合比

4 试验检测结果

4.1 石粉含量对人工砂细度模数的影响

人工砂中石粉含量(d≤0.16 mm颗粒)大小对砂的细度模数F.M影响较大，也直接影响砂率的确定和碾压混凝土的各项性能[1]。人工砂中石粉含量增加1%，细度模数减少约0.03。《周宁抽水蓄能电站碾压混凝土重力坝施工技术要求》规定：用于碾压混凝土的人工砂细度模数应控制在2.4～2.8。

4.2 人工砂石粉含量对碾压混凝土拌合物性能的影响

根据表1进行试验，得出的试验结果见表2。

表2 试验结果

从表2可得以下结论。

1)人工砂石粉含量对碾压混凝土拌合物VC值的影响。相同用水量和引气剂掺量时，随着人工砂中石粉含量的增加，同质量的人工砂比表面积相应增大，碾压混凝土的VC值也逐渐增大，人工砂每增加1%的石粉含量，碾压混凝土的VC值相应增加1.0 s。

2)人工砂石粉含量对碾压混凝土拌合物含气量的影响。相同用水量和引气剂掺量时，随着人工砂中石粉含量的增加，由于石粉吸附作用，碾压混凝土的含气量也逐渐减小，人工砂每增加1%的石粉含量，碾压混凝土的含气量相应减小约0.7%。

3)从碾压混凝土拌合物的泛浆效果、VC值和含气量综合考虑，ZNSF-03、ZNSF-03-1、ZNSF-06、ZNSF-08配合比皆可满足施工要求。即人工砂石粉含量在16%～20%比较合适。

4.3 人工砂石粉含量对碾压混凝土硬化物抗压强度的影响

得出的具体试验结果见表3。

表3 试验结果

由表3可以得出以下结论。

1)在相同用水量及引气剂掺量下，碾压混凝土的抗压强度随着石粉含量的增加而逐渐增大，由此可以看出，人工砂石粉含量的增加对于混凝土强度有一定的提高作用。但随着人工砂中石粉含量的增加，碾压混凝土的VC值也逐渐增大，当VC值较大时，对现场碾压混凝土的施工和层间结合不利[2]。

2)随着碾压混凝土含气量增加，混凝土抗压强度下降显著。所以，不仅需要满足碾压混凝土耐久性，而且应管控好混凝土的含气量[3]。

5 结束语

根据周宁抽水蓄能电站已定的细骨料，结合以往类似工程经验和工程的实际情况，项目部通过开展碾压混凝土的不同石粉含量的用水量、拌合物性能、力学性能等指标综合试验比较，确定人工砂的最佳石粉含量为16%～20%，混凝土的含气量控制在3%～5%比较合适。

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