石灰岩石粉代替粉煤灰在柬埔寨甘再水电站大坝碾压混凝土中的应用.pdf
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1、西北 水 电 2 0 1 1 年 增 刊 2 7 文章编 号 : 1 0 0 6 -2 6 1 0 ( 2 0 1 1 ) S 2 _ 0 o o 7 O 6 石 灰 岩 石 粉 代 替 粉 煤 灰 在 柬 埔 寨 甘 再 水 电 站 大 坝 碾 压 混 凝 土中 的 应 用 皇甫 拴劳 ( 中国水利水电建设工程咨询西北公 司, 西安7 1 0 0 6 5 ) 摘要: 柬埔寨甘再水电站工程拦河重力坝是百米级全断面碾压混凝土坝, 由于当地无粉煤灰、 火山灰等掺合料, 参 照中国石灰石硅酸盐水泥研究成果, 进一步试验研究石灰岩粉代替粉煤灰, 并逐步实施。探索出一条用石灰岩石粉 替代粉煤灰的新路子。
2、经实践证明技术经济效果明显。 关键词: 石灰岩石粉 ; 粉煤灰; 碾压混凝土; 甘再水电站 中图分类号 : T V 4 2 3 文献标识码 : A App l i c a t i o n o f l i me s t o n e p o wd e r i n Ka mc h a y RCC da m i n s t e a d o f fly a s h HUANGPU Sh a an l a o ( N o r t h w e s t Wa t e r a n d Hy d r o p o w e r E n g i n e e ri n g C o n s u l t i n g& S u
3、 p e r v i s i o n C o m p a n y , X i a n 7 1 0 0 6 5 , C h i n a ) Ab s t r a c t : T h e o v e r 1 0 0 m h i g h K a mc h a y g r a v i t y d a m i s a f u l l s e c t i o n RC C d a m i n C a mb o d i a I n v i e w o f n o mi x e d ma t e r i a l s o f fl y a s h a n d v o l c a n i c a s h i n
4、l o c a l ,r e s e a r c h a n d t e s t s a r e ma d e o n r e p l a c i n g fl y a s h wi t h l i me s t o n e p o w d e r a c c o r d i n g t o t h e r e s e a r c h r e s u l t s o f p o a l a n d l i me s t o n e c e me n t i n Ch i n a I t i s p r o v e d t h a t t h e r e p l a c e me n t o f
5、 fly a s h wi t h l i me s t o ne po wd e r h a s r e ma r k a b l e t e c h ni c a l a n d e c o n o mi c r e s u i t s Ke y wor d s: l i me s t o ne p o wd e r ;fly a s h;RCC;Ka mc ha y hy d r o p o we r s t a t i o n 1 问题 的提 出 甘再水 电站工程碾压混凝土重力坝设计方量是 1 5 9万 m 。9 1 是碾压 混凝土 , 约需胶 凝材料 2 7 万 t , 其 中水泥
6、1 1万 t , 掺合料 1 6万 t 。混凝土原材 料选择如下。 1 1 水 泥 本工程初期选用泰 国 大象 牌水泥。2 0 0 8年 2月 2 1日开始使用泰 国大象集 团参股 的柬埔寨 贡 布 K T C 水泥 。新建水泥厂与泰 国大象牌水泥所执 行的水泥标准都是美 国 A S T M 波特 兰水 泥技术规 范 ( C 1 5 0 0 5 ) , 相当于中国的6 2 5 M P a 纯熟料硅 酸盐水泥。 水泥物理力学试验检测成果见表 1 。 收稿 日期 : 2 0 1 1 - 0 9 - 0 3 作者简 介: 皇甫拴 劳 ( 1 9 5 2 一) , 男 , 西 安市人 , 高 级工程师
7、 , 从 事 水利水 电工程项 目管理工作 试验检测资料表明, 同中国水泥相 比: 该水 泥细度偏细; 1 7 d龄期强度试验检测值偏高 , 属早强型; 按 中国方法检验 2 8 d龄期强度始终维 持在 6 4 M P a以上 , 相对应的美 国波兰特水泥质量标 准( A S T M) 是 4 5 M P a 水泥。 1 2掺合 料 柬埔寨境 内没有所需要的混凝土掺和料及水泥 混合材料 。只能选择与其相邻 的泰国及 中国南部沿 海的粉煤灰。泰国粉煤灰质量指标属于三级灰。工 程初期经过施工技术与经济成本对 比, 结合试验检 测成果选择了广西 田东粉煤灰 ( 二级灰 )。 其活性指标试验检测见表
8、2 。 1 3外加剂 选用中国四川长安育才建 材有 限公 司生产 的 G K 一 4 A 高效缓凝减水剂 , 据检测该外加剂在减水 率 2 0 2 2 , 3 0的环境下 , 混凝土初凝时间大于 8 h 表 2 粉煤灰 2 8 d龄期强度 比成果表 日 煤灰掺量 材料用 量 g 2 8 d 抗压强度 活性指数 廿 ( K T C ) 水泥 煤灰 标准砂 水 M P a 埘 L L 对比 胶砂0 4 5 0 1 3 5 0 2 2 5 5 8 4 一 一 田 东灰 3 0 3 1 5 1 3 5 1 3 5 0 2 2 5 4 8 8 8 4 一 由表 2可见 , 活性指数 7 0 。 1 4研
9、 究课题 的提 出 当地水泥合同价 $ 8 5 , 约合人民币 5 8 0 t 。但 由于粉煤灰运到工地 已达 6 5 0 7 0 0 t 。在中国国 内的通常作法是混凝土中掺人粉煤灰掺合料 , 降低混 凝土水化热而降低工程成本 , 在这里需另辟蹊径 。专 家组提议参照国外 ( 巴西) 经验 , 在混凝土中掺人石粉 代替粉煤灰。由此工程问题提出研究课题。 2 宏观上理论分析掺石粉 的可行性 2 1 满足 水灰 比强度 理论 混凝 土的主要理论之一是水灰 比强度理论 , 其 代表 的公式为 : R=A R ( C+, ) 一B ( 1 ) 修改为 : R=A R ( C+F+P) W B ( 2
10、 ) 式中: R为混凝 土强 度 ; A为系数 , 一 般 取 0 4 6 0 5 2 ; 为水 泥强度 ; R 为水 泥稀 释后 强度 ; ( C+ F ) 为水胶 比的倒数 ( 使用水泥及粉煤灰) ; ( C + F + P) 为式( 1 ) 加入石粉 ; B为系数 , 对于常态混凝 土取 0 5 2 。 掺人石粉 , 相当于水泥被稀释 , 降低了标号。我 们认为石粉是准惰性材料 , 若加入 3 0 5 0 的石 粉 , 相应水泥标号降到原标号的 5 0 7 0 。现水 泥标号6 5 M P a , 稀释降低后仍为 3 2 5 4 5 5 M P a 。 按中国国内经验 P 0 3 2 5
11、水泥配碾压混凝 土是可 行的。例如 , 令 水胶 比为 0 6 , 掺 5 0 石粉代 人上 式 , 则混凝土的强度 为 1 7 1 MP a , 满足大坝基础混 凝土 C 1 5的强度要求 。 2 2 满足 包 裹理 论 混凝土的主要理论之二是包裹理论 。即水泥包 裹湿润砂的空隙 、 水泥砂浆包裹石子 的空 隙。分析 各胶材 的细度 , 中 国国内使 用的水泥 颗粒 2 09 0 t x m, 甘再水 电站工程用水泥 比此细一些。粉煤灰要 求是 4 5 m筛余 , 小于 1 2 时是一级灰 , 小于 2 0 是二级灰 , 石粉宜是 以 4 5 m筛筛余小于 2 0 , 同 二级灰。我们将使用
12、石粉代替粉煤灰 , 物理上满足 包 裹 理论 。 进一步比较石粉和粉煤灰 , 众所周知 , 粉煤灰在 混凝土中有 3种效应 : 微珠效应 、 活性效应和微集料 效应。石粉仍有微集料效应 , 无活性效应 。故称其 为准惰性材料。没有微珠效应 , 故用水量稍大一些。 在水化热方面 , 粉煤灰在常态混凝土 中水化热是水 泥的4 5 , 在碾压混凝 土中是水泥 的 3 0 , 而石粉 是准惰性 , 基本不起化学反应 , 水化热为零。 总之 , 石粉掺人混凝土满足包裹理论, 粒度同水泥 粉煤灰 , 同粉煤灰相比, 仅有微集料效应, 无水化热。 2 3混凝 土耐 久性 的分 析 由于石粉是准惰性材料 ,
13、基本不与其他材料起 化学反应 , 故不会影响混凝土的性 能。不放心的是 会不会有碱骨料反应 , 故做试验后验证无碱活性反 应 。 2 4可借 鉴的 应用 成果 中国有石灰石硅酸盐水泥 ( 1 9 9 5年标 准) 内掺 石灰岩石粉 1 0 2 5 ; 欧洲有此水泥标准 , 内掺 石粉量最 大 3 0 , 此水泥 等 同普通硅 酸盐水 泥使 用 。国内外已有此水泥标 准, 可借 鉴。至于掺量借 鉴粉煤灰的应用也是可行的。在粉煤灰水泥标准里 粉煤灰最大掺量是 4 0 , 而甘再工地 已掺到 6 0 6 5 ( 碾 压 混凝 土 ) 。石粉 在 水 泥标 准里 最 大是 2 5 3 0 , 在 工地
14、 3 0 5 0 也 应 可行 。 浙江省长兴县煤山水泥厂生产的石灰石硅酸盐 水泥相对与普通水泥早强 , 模板拆 除早 , 被宁波市广 泛使用 , 已有 1 0多 a 。 西北 水 电 2 0 1 1年 增 刊 2 9 3 国 内外石灰石硅 酸盐水 泥与混凝 土 发展及研究成果 国外现行的石灰石硅酸盐水泥已列入欧洲试行 标准 E N V 一 1 9 7 , 属于通用水泥。中国在 1 9 9 5年制 定 了石灰石硅酸盐水泥建材行业标 准 C 6 0 0 1 9 9 5 , 经过多年的使用总结 , 修订为 C 6 0 0 2 0 0 2 。 欧洲试行标准 E N V一 1 9 7规定石灰岩石粉最大
15、 掺量 为 3 0 。比 中国标 准 C 6 0 01 9 9 5及 C 6 0 0 2 0 0 2高 5 。并 且 增 加 了 “ 亚 甲兰 ” 试 验 检 测 方 法 及质量标准 , 其 目的在于试验检测石灰岩石粉中的 黏土成分。黏土成份超过 1 4 对 混凝土抗冻的指 标有影响。中 国石灰石硅 酸盐水泥建 材行业标准 C 6 0 0 1 9 9 5规 定 : 石 灰岩石 粉达 到 C a C O 7 5 , A 1 , O 2 , 比表 面积 3 5 0 13 q k g , 就可以 1 0 2 5 的比例掺入水泥熟料 中。 中国国内研究成果表明石灰石硅酸盐水泥有以 下特点 : ( 1
16、)塑态混凝土和易性好 、 早期强度增长快 、 泌 水率降低 、 标准稠度用水量减少 ; ( 2 )干硬性混凝土的干缩 、 抗碳化 、 抗冻 同普通 硅酸盐水泥混凝土相当, 抗渗 、 抗硫酸盐优于普通硅 酸盐水泥混凝土 ; ( 3 )石灰石与水泥 中铝酸盐生成碳铝 酸盐产 物。 4 掺石灰 岩石粉 的碾压混凝土性能 试 验研究 为进一步落实使用 , 在专家咨询小组王圣培老 司长与方坤河教授指导下 , 中国水电第八工程局有 限公司科研设计 院对石灰岩石粉应用于碾压混凝土 中的性能进行了试验与研究 , 成果如下 J 。 4 1碾压 混凝 土力 学及 变形 性能试 验 结果 碾压混凝土力学及变形性能试
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