不同石粉含量对面板混凝土性能影响研究

不同石粉含量对面板混凝土性能影响研究

阿尔塔什水利枢纽工程是叶尔羌河干流山区下游河段的控制性水利枢纽工程，是叶尔羌河干流梯级规划中“两库十四级”的第11个梯级，在保证塔里木河生态供水条件下，具有防洪、灌溉、发电等综合利用功能。

阿尔塔什大坝坝体为混凝土面板堆石坝，混凝土面板主要起到承受库区水压力及防止库区水渗透进入坝体的作用，因此，混凝土面板的浇筑质量直接影响坝体整体稳定性。面板混凝土中砂石骨料原材料中的细骨料为机制砂，机制砂中的石粉含量的变化对面板混凝土的各项性能均有影响，对拌合性能和强度的影响尤为明显。

在水利工程中，机制砂中的石粉含量是指小于0.16mm 的颗粒含量。因此，为了降低机制砂中石粉含量对面板混凝土的影响，找到适合阿尔塔什水利枢纽工程大坝面板混凝土的机制砂最优石粉含量，采用试验方法，在面板混凝土配比中掺配不同比例的石粉含量，通过试验结果的对比来确定最优石粉含量。

01原材料试验

在进行试验前，首先要对面板混凝土所使用原材料进行检验，确保所使用的原材料满足设计和规范要求，排除其他原材料对混凝土性能的干扰。大坝面板混凝土所使用的原材料分别为普硅42.5 水泥、I 级粉煤灰、现场骨料加工系统生产的细骨料（机制砂）和粗骨料、外加剂（减水剂和引气剂）和纤维。

02试验方法

根据SL352-2006《水工混凝土试验规程》，按照阿尔塔什面板混凝土施工配合比，石粉含量分别按6%、9%、12%、15%和18%掺配，在室内进行拌合。按规程要求观察记录混凝土拌合物和易性，检测坍落度及含气量，混凝土抗压强度以150 mm×150 mm×150 mm 立方体试块标准养护28d 后的抗压强度为试验结果。

03试验结果

按照不同石粉掺量所测得的混凝土和易性和抗压强度结果见表1和图1。

表1 混凝土拌合物性能及28天抗压强度试验结果

图1 立方体抗压强度随石粉含量变化曲线
 

3.1 不同石粉含量对面板混凝土拌合物和易性的影响

由表1中的试验结果可以看出，随着石粉含量不断增加，粘聚性先增强后减弱，保水性不断增强，含气量逐渐变小，坍落度逐渐降低，流动性也随石粉含量增加而降低。石粉含量在6%时，有轻微泌水现象，石粉含量在6%～18%范围变化时，混凝土拌合物的工作性能都较好，均可通过振捣成型。经分析，产生上述结果的原因，主要是由于机制砂表面较粗糙，空隙率大，而石粉颗粒较小，比表面积大，与水泥形成浆体可以填充混凝土中的空隙，从而改善混凝土的和易性，减少混凝土的泌水性和离析反应。而当石粉含量超过一定量后，由于石粉颗粒小，比表面积增大，对混凝土中自由水的吸附量增大，导致混凝土拌合物流动性降低，坍落度随之减小，从而使混凝土内部气泡形成数量减少，导致含气量的降低。

3.2 不同石粉含量对面板混凝土立方体抗压强度的影响

由表1和图1可以看出，石粉含量在6%～15%范围变化时，混凝土立方体抗压强度的变化幅度很小，在石粉含量达到18%时，混凝土立方体抗压强度明显下降。经分析，产生上述结果的原因：一方面是由于石粉颗粒小，比表面积大，当石粉含量超过一定值时，会过多的吸附混凝土中的自由水，从而使水泥浆液减少，不能有效包裹骨料，降低骨料之间的粘结力，使混凝土抗压强度降低；另一方面，由于机制砂中石粉含量增大，使机制砂颗粒级配变得不合理，从而使骨料与水泥浆之间的骨架作用减小，使混凝土的密实度变小，最终使混凝土的立方体抗压强度降低。

结语

通过室内混凝土掺配不同石粉含量试验结果可知：

石粉含量在6%时，混凝土拌合物和易性较好，流动性好，粘聚性较好，轻微泌水；

石粉含量在9%～15%范围变化时，混凝土拌合物和易性好，流动性、粘聚性及保水性好，不泌水；

当石粉含量为18%时，混凝土拌合物的和易性较好，流动度有所降低，粘聚性较好，保水性好，不泌水。

石粉含量在6%～15%范围内时，混凝土立方体28d抗压强度变化幅度不大；

石粉含量为18%时，混凝土立方体28d抗压强度明显降低。

综上，在阿尔塔什大坝混凝土面板过程中，建议将原材料中的机制砂石粉含量控制在9%~15%范围内，既可以保证混凝土拌合物性能，又可以满足混凝土强度要求。

来源：砼话；朱海波；刘忠富等