摘要: 水布埡大壩一期趾板及防滲板混凝土施工時，承建單位發(fā)現(xiàn)采用左岸公山包料場人工骨料拌制的混凝土初始含氣量偏低，不能滿足設計要求。為尋找初始含氣量偏低的原因，通過對混凝土原材料及拌和物性能試驗檢測，發(fā)現(xiàn)初始含氣量偏低的原因主要是人工砂中含有一定數(shù)量的炭質，對引氣劑有一定的吸附作用，降低了引氣效果。調整了引氣劑摻量后，保證了混凝土拌和物達到設計要求的含氣量。

　　關 鍵 詞: 人工骨料;混凝土;含氣量;影響分析;水布埡水利樞紐

　　1 概述

　　清江水布埡水利樞紐位于清江中游河段的湖北省巴東縣水布埡鎮(zhèn)，是清江梯級開發(fā)中的龍頭電站，電站正常蓄水位400m，總庫容45.8億m3 ，總裝機容量1840MW。大壩趾板及防滲板位于壩體上游面，是大壩防滲體的重要組成部分。一期趾板及防滲板混凝土施工時，承建單位發(fā)現(xiàn)其左岸趾板及防滲板機口混凝土含氣量偏低，且在對混凝土試件進行抗凍標號檢測時，也發(fā)現(xiàn)混凝土抗凍指標偏低。對此，參建各方非常重視，暫停使用公山包料場人工骨料，并尋找混凝土拌和物初始含氣量和抗凍指標偏低的原因。

　　2 原材料檢測

　　（1）水泥、粉煤灰。水泥為當天出廠送至工地的荊門葛洲壩水泥廠生產的中熱硅酸鹽水泥，水泥強度等級42.5;粉煤灰為襄樊熱電廠生產的Ⅰ級粉煤灰。水泥、粉煤灰各項指標已檢，均滿足相應規(guī)范要求。

　　（2）砂料。為比較砂料對混凝土拌和物性能的影響，使用了3種不同料源和加工方法的砂。1、2號砂為利用左岸公山包料場灰?guī)r骨料軋制的人工砂，由左岸三友坪砂石系統(tǒng)生產;3號砂為利用右岸橋溝料場灰?guī)r骨料軋制的人工砂，由右岸橋溝砂石系統(tǒng)生產。1、2號砂有部分（約1/3）采用反擊式破碎機生產，且2號砂為人工洗凈后的干凈砂;右岸砂完全采用棒磨機生產。左、右兩岸砂石系統(tǒng)生產的人工砂經沖洗后，均發(fā)現(xiàn)沖洗水表面有一層黑色懸浮物，且左岸砂中的黑色懸浮物比右岸砂還多。

　　3種砂的篩分試驗結果及物理性能試驗結果分別見表1、表2。試驗結果表明:3種砂的級配和細度模數(shù)均符合水工混凝土用砂的要求，其中，左岸砂的黏土、淤泥及細屑含量和石粉含量高于右岸砂，其它性能無明顯差異。

　　表3是砂樣及黑色懸浮物礦物組成巖礦鑒定結果。結果表明:左岸砂和右岸砂礦物組成成份相當，黑色懸浮物的主要成份為方解石，且含有較多極細顆粒的炭質;同時，可以看出左岸砂中的炭質含量比右岸砂要高。對黑色懸浮物樣品進行了X射線衍射試驗和激光拉曼試驗，試驗結果也均表明黑色懸浮物中含有較多極細顆粒的炭質。

　　（3）石子。石子采用三友坪砂石系統(tǒng)生產的灰?guī)r人工碎石，視密度2.70g/cm3 ，吸水率為0.45%;碎石分5～20、20～40mm二級。石子的級配為:中石∶小石=45∶55。從表4可以看出，左岸料場小石和中石的含泥量都比右岸料場的小石和中石要高，且試驗用左岸小石的含泥量超出規(guī)范要求值。

　　（4）其它材料。減水劑采用緩凝高效減水劑JG3（萘系）;引氣劑采用DH9;拌和水采用自來水。

　　3 混凝土拌和物性能試驗檢測

　　（1）試驗基準配合比?；鶞逝浜媳炔捎靡黄谥喊迨┕ぶ惺褂玫幕炷僚浜媳?，由承建單位試驗中心通過試驗確定。為滿足3～7cm混凝土坍落度的設計要求，混凝土的實際單位用水量是通過試拌確定的;另外，在更換原材料品種時，保持膠凝材料用量不變，通過調整用水量使混凝土坍落度達到設計要求，混凝土拌和物的實際水膠比可能會發(fā)生較大變化。

　　（2）拌和物性能試驗方法。拌和采用60L臥軸強制式攪拌機，按石子、砂、膠凝材料順序投料，先干拌30s后，再加入拌和水（各類外加劑已溶于拌和水中）濕拌60s;拌制后將混凝土拌和物倒在鐵板上，人工翻拌2次，測定初始坍落度和含氣量。

　　（3）原材料對混凝土拌和物性能的影響。混凝土拌和物性能試驗結果見表6。

　　從試驗結果可以看出:

　　（1）當引氣劑摻量為0.008%時，使用左岸砂比右岸砂的混凝土含氣量低約25%，說明左岸砂對引氣劑的引氣效果確實有一定影響，當將左岸砂洗凈清除炭質后進行試驗，混凝土的含氣量與右岸砂相當，基本能夠達到設計要求，說明砂中已被清除的炭質對混凝土中的氣體確有一定的吸附作用（見編號1、5）。當引氣劑摻量達到0.01%時，使用左岸砂，混凝土的初始含氣量大于4.5%，可滿足設計要求（見編號2、3）。

　　（2）從鑒定結果可以看出，人工骨料中含有一定量的炭質，為分析骨料中炭質含量對混凝土含氣量的影響，采用試驗室現(xiàn)存粗細骨料代替水布埡人工骨料，并摻一定比例的煤灰取代部分骨料進行對比試驗。從表7可以看出，用部分煤灰取代骨料后，混凝土含氣量降低，且隨取代量增大，含氣量降低越多，由此可以認為，骨料中的炭質成份對混凝土含氣量確有一定影響。

　　（3）以右岸橋溝砂的用水量為基準，配合比其它參數(shù)不變，當使用左岸砂時，每方混凝土用水量將增加15kg以上（見編號1、5）;當使用左岸洗凈砂時，每方混凝土用水量仍將增加10kg（見編號4、5），用水量的不同主要是兩種砂的加工工藝不同，導致砂子的粒型不同所引起的。

　　（4）從表8的抗凍性能試驗結果可以看出:左岸砂和右岸砂配制的趾板混凝土其抗凍標號能夠滿足設計要求的F200。從公山包料場母巖抗凍性能試驗結果可看出:母巖試件的抗凍融循環(huán)達到200次后，表面仍光潔如初，可作為混凝土骨料。

　　4 結語

　　（1）混凝土含氣量偏低，主要是人工骨料中含有一定量的碎屑和炭質，對引氣劑有一定的吸附作用，使引氣劑的引氣效果降低，而在混凝土拌制過程中又未及時加大引氣劑摻量造成的。

　　（2）公山包料場母巖可用作軋制混凝土人工骨料，但當使用其軋制的人工骨料拌制混凝土時，引氣劑摻量對含氣量影響較敏感的區(qū)域在0.008%以上，比右岸砂要高;抗凍試驗表明只要保證混凝土中的含氣量滿足設計要求，即可使混凝土抗凍標號也能滿足設計要求。

　　（3）后續(xù)工程施工中，由于根據(jù)骨料礦物成份的變化，及時調整了左岸混凝土的引氣劑摻量（0.001%），從而保證了混凝土拌和物達到設計要求的含氣量。

　　作者簡介: 彭圣華，男，長江水利委員會設計院施工處，高級工程師。