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1、魏建忠 （中国水利水电第十六工程局有限公司）（中国水利水电第十六工程局有限公司）1.工程概况工程概况 光照水电站位于贵州省关岭县和晴隆县交界光照水电站位于贵州省关岭县和晴隆县交界的北盘江中游，是北盘江干流的龙头梯级电站。的北盘江中游，是北盘江干流的龙头梯级电站。工程以发电为主，其次航运，兼顾灌溉，供水及工程以发电为主，其次航运，兼顾灌溉，供水及其它等任务。工程枢纽由碾压混凝土重力坝、坝其它等任务。工程枢纽由碾压混凝土重力坝、坝身泄洪表孔、放空底孔、右岸引水系统及在面厂身泄洪表孔、放空底孔、右岸引水系统及在面厂房等组成。电站装机房等组成。电站装机1040MW1040MW（4260MW4260MW
2、），水库），水库正常蓄水位正常蓄水位745m745m，死水位，死水位691m691m，总库容，总库容32.4532.45亿亿m3m3，调节库容，调节库容20.3720.37亿亿m3m3，为不完全多年调节水库。，为不完全多年调节水库。工程等级为大（工程等级为大（1 1）型工程，坝顶全长）型工程，坝顶全长410m410m，最大，最大坝高坝高200.5m200.5m，坝顶宽，坝顶宽12m12m，共分，共分2020个坝段，坝体混个坝段，坝体混凝土量凝土量280280万万m3m3，其中碾压混凝土量约，其中碾压混凝土量约240240万万m3m3。2.2.混凝土原材料混凝土原材料 2.1水泥 本工程配合比试
3、验时推荐使用的水泥为畅达本工程配合比试验时推荐使用的水泥为畅达42.542.5普通硅酸盐水泥，该水泥化学分析结果见表普通硅酸盐水泥，该水泥化学分析结果见表2.1.12.1.1，物理力学性能检测结果见表，物理力学性能检测结果见表2.1.22.1.2。 表表2.1.1 2.1.1 畅达畅达P.O42.5P.O42.5水泥化学分析结果水泥化学分析结果 样品批号烧失量(%)SO3 (%)CaO (%)Fe2O3 (%)Al2O3 (%)TiO2 (%)SiO2 (%)fCaO(%)MgO (%)碱 含 量(%)水化热( kJ/kg)3d7d28d畅达P.O42.51.752.2254.965.845.
4、990.8923.261.132.600.84175275338表表2.1.2 2.1.2 畅达畅达P.O42.5P.O42.5水泥物理力学性能检测结果水泥物理力学性能检测结果 项目品种细度(%)标稠(%)安定性凝结时间抗折抗压初凝终凝3天28天3天28天畅 P.O42.51.026.2合格5:026:184.78.723.151.7 从以上检测结果可知,畅达P.O42.5水泥各项指标都能满足规范要求，其3天、7天水化热均低于中热硅酸盐水泥的标准，且初凝时间超过3h，利于碾压混凝土的浇筑，水泥脆性系数较低为5.9，水泥自身的抗裂性和抗磨性较好。 2.22.22.22.2粉煤灰粉煤灰粉煤灰粉煤灰
5、 采用安顺采用安顺级灰和盘县准级灰和盘县准级灰进行配合比试验。级灰进行配合比试验。两种灰的检测结果见表两种灰的检测结果见表2.2.12.2.1和表和表2.2.22.2.2。表表2.2.12.2.1粉煤灰物理力学性能检测结果粉煤灰物理力学性能检测结果项目品种细度(%)需水量比(%)含水率(%)烧失量(%)SO3 (%)28d抗压强度比(%)密度（g/cm3）安顺级灰14.888.90.156.800.9067.22.43盘县准级灰7.796.30.55.85/72.02.37表表2.2.2 2.2.2 粉煤灰化学分析结果粉煤灰化学分析结果 从以上两种粉煤灰检测结果可知两种灰都能满足级灰指标，安顺
6、灰需水量比较低，对减少混凝土用水量和胶凝材料用量有利。 成份品种SO3 (%)Fe2O3 (%)TiO2 (%)Al2O3 (%)CaO (%)MgO (%)fCaO (%)SiO2 (%)烧 失量(%)碱 含 量(%)不溶物(%)安顺级灰0.8014.902.3324.082.861.420.0643.477.323.0980.34盘县准级灰0.428.442.2123.963.911.210.4454.864.511.1584.952.32.3粗骨料粗骨料 本工程使用的粗骨料为水电八九联营体生产的灰本工程使用的粗骨料为水电八九联营体生产的灰岩碎石三档料，检测结果见表岩碎石三档料，检测结果见
7、表2.32.3。 表表2.3 2.3 粗骨料物理、力学性能检测结果粗骨料物理、力学性能检测结果粗骨料物理、力学性能检测结果粗骨料物理、力学性能检测结果 项目粒径（mm）表观密度（kg/m3）堆集密度（kg/m3）紧密密度（kg/m3）饱和面干密度（g/cm3）饱和面干吸水率（%）裹粉量（%）泥块含量（%）针片状（%）压碎指标（%）5202720152016702.710.450.5402.86.320402730146016202.720.220.3302.140802730144015802.720.180.2207.7DL/T5144- 2001 2550/2.5不允许15162.4 2.
8、4 2.4 2.4 人工砂人工砂人工砂人工砂 人工砂采用半干法生产，人工砂物理性能检人工砂采用半干法生产，人工砂物理性能检测结果见表测结果见表2.42.4表表2.4 2.4 人工砂物理性能检测结果人工砂物理性能检测结果人工砂物理性能检测结果人工砂物理性能检测结果 项目取样日期表观密度(kg/m3)饱和面干密度(g/cm3)饱和面吸水率(%)堆积密度(kg/m3)细度模数(%)石粉含量(%)设计院检测27102.671.5216002.7914.18（0.15mm）2006.02.1126902.651.5815702.9411.82006.04.1226902.651.5815702.8811
9、.12006.03月/3.07（平均）9.1（平均）2.5 2.5 外加剂外加剂 本工程碾压混凝土使用南京瑞迪高新技术公司生产的HLC-NAF缓凝高效减水剂、山西黄河新型化公有限公司的HJUNF-2C缓凝高效减水剂及HJAE-A引气剂。贵阳院前期试验时，减水剂进行了系统试验，使用的引气剂为上海麦斯特的AIR202。减水剂和引气剂物理力学性能检测结果见表2.5。表表2.5 2.5 减水剂和引气剂性能检测结果减水剂和引气剂性能检测结果注：HLC- NAF (1)、 HJUNF-2C 和 AIR- 202 为设计院配合比设计时检测结果。试验项目HLC- NAF (1)HJUNF-2C (1)HLC-
10、 NAF (2)HJUNF- 2C (2)AIR- 202HJAE-A国家标准（GB8076-1997）一等品(缓凝高效减水剂)一等品 (引气剂)减水率(%)18.318.020.021.27.28.1126泌水率比(%)55.257.266.725.354.030.710070含气量(%)2.31.94.53.24.56.04.53.55.5凝结时间(min)初凝+387+392+566+966+88-4+909090120120 终凝+440+451+650+1043+62-37+909090120120抗压强比(%)3d1351361301359590125957d13113913614
11、596891259528d125140130140928712090收缩率比(%) 28d120124135掺量0.6%0.6%0.5%0.6%0.01%0.005%3 3碾压混凝土配合比优化碾压混凝土配合比优化 光照水电站大坝是一座高光照水电站大坝是一座高200.5m200.5m世界级碾压世界级碾压混凝土大坝，大坝的质量能否满足首先取决用于混凝土大坝，大坝的质量能否满足首先取决用于碾压混凝土的质量。在碾压混凝土性能满足各项碾压混凝土的质量。在碾压混凝土性能满足各项指标条件下，尽可能降低混凝土单位体积用水量，指标条件下，尽可能降低混凝土单位体积用水量，减少水泥用量，降低混凝土绝热温升，提高混凝
12、减少水泥用量，降低混凝土绝热温升，提高混凝土防裂性能。根据试验结果，每立方混凝土减少土防裂性能。根据试验结果，每立方混凝土减少10kg10kg水泥用量，混凝土绝热温升可降低水泥用量，混凝土绝热温升可降低1.21.2左右。左右。同时降低同时降低VcVc值，采用合适的浆砂比，使混凝土有值，采用合适的浆砂比，使混凝土有较好的可碾性及层间结合能力。较好的可碾性及层间结合能力。 光照水电站设计院推荐及第二次工艺试验使用的碾压混凝土配合比见表3.1。3.1 设计院推荐及第二次工艺试验使用的碾压混凝土配合比3表表3.13.1光照水电站设计和工艺试验采用的碾压混凝土配合比光照水电站设计和工艺试验采用的碾压混凝
13、土配合比序号设计强度等级级配水胶比灰掺量(%)粉煤灰代砂(%)砂率(%)单位体积材料用量(kg/m3)外加剂Vc 值 (s)理论容重kg/m3备注水泥粉煤灰灰替砂砂520 mm2040 mm4080mm水减水剂(%)引气剂 1C9025W12F150二0.4545安顺灰38105.18681760974486JG-3 0.7AIR202 25/万3.92447设计推荐配合比2C9025W8F100三0.4550安顺灰3284.584.570345553053076JG-3 0.7AIR202 20/万3.724633C9020W6F100二0.4855安顺灰3880.698.681961174
14、686JG-3 0.7AIR202 20/万4.224414C9020W10F100三0.4855安顺灰3271.287.170545653253276JG-3 0.7AIR202 20/万3.824595C9015W6F50三0.50 60安顺灰3360.891.273845352952976JG-3 0.7AIR202 15/万3.924776C9025W12F150二0.45 50盘县灰 4%3410710632.477759472696HLC-NAF/ HJUNF-2C 0.8HJAE-A 8/万352438第二次工艺试验配合比7C9025W8F100三0.4555盘县灰 5%3890
15、1103770042957242990HLC-NAF/ HJUNF-2C 0.8HJAE-A 8/万3524573.2.1 3.2.1 提出水泥熟料矿物成份及早期水化热指标提出水泥熟料矿物成份及早期水化热指标 众所周知，水泥中众所周知，水泥中C C3 3A A在四种水泥主要矿物成在四种水泥主要矿物成份中水化速度最快，份中水化速度最快，C C3 3A A 含量高，不仅水泥早期含量高，不仅水泥早期水化热高，且水泥收缩大，脆性指数也较高；水化热高，且水泥收缩大，脆性指数也较高；C C3 3S S含量高，水化热也较高；而含量高，水化热也较高；而C C2 2S S和和C C4 4AFAF水化速度较水化速
16、度较慢，水化热也较低。因此必须限制慢，水化热也较低。因此必须限制C C3 3A A和和C C3 3S S的含量。的含量。对用于光照大坝的使用的畅达水泥，提出如下指对用于光照大坝的使用的畅达水泥，提出如下指标：标： 水泥熟料中水泥熟料中 C C3 3S S60%60%，C C3 3A A6%6%，C C4 4AFAF14%14%； 水泥水泥:3d:3d水化热水化热 251kJ/kg251kJ/kg，7d7d水化热水化热293kJ/kg293kJ/kg。3.2碾压混凝土配合比设计优化3.2.2 采用低需水量比的粉煤灰,降低胶凝材料用量 前期混凝土试验主要采用安顺灰和盘县灰。安顺灰在安顺电厂使用风送
17、系统后，粉煤灰需水量比降至约90%。相对于盘县灰，当安顺灰的掺量为50%、水胶比为0.45时，碾压混凝土用水量减少了13kg/m3，混凝土中水泥用量减少14.4kg/m3。根据有关资料表明，每减少10kg水泥用量，混凝土绝热温升降低约1.2，则减少14.4kg/m3水泥可降低绝热温升约1.73。3.2.3使用缓凝高效减水剂和高性能引气剂 a. 采用缓凝高效减水剂能显著减少混凝土单位用水量，提高混凝土的可塑性，延长混凝土的凝结时间，推迟混凝土水泥水化热峰，满足高温季节混凝土施工的需要，加快施工进度；同时可提高混凝土容重、耐久性、抗裂性。 b. b. 提高缓凝高效减水剂的质量，合理调整缓凝提高缓凝
18、高效减水剂的质量，合理调整缓凝减水剂掺量减水剂掺量 在碾压混凝土性能满足要求的条件下，增加在碾压混凝土性能满足要求的条件下，增加缓凝高效减水剂的掺量虽可降低碾压混凝土的胶缓凝高效减水剂的掺量虽可降低碾压混凝土的胶凝材料用量，但减水率过高，混凝土胶凝材料用凝材料用量，但减水率过高，混凝土胶凝材料用量较低，浆砂比较小，影响了混凝土可碾性。根量较低，浆砂比较小，影响了混凝土可碾性。根据专家意见，对于据专家意见，对于C C90902525碾压混凝土，胶凝材料宜碾压混凝土，胶凝材料宜控制在控制在180kg/m3180kg/m3左右。将减水剂掺量调整至左右。将减水剂掺量调整至0.5%0.5%，既可满足碾压
19、混凝土凝结时间及，既可满足碾压混凝土凝结时间及VCVC值的要求，值的要求，又能满足混凝土性能，同时又降低了成本。又能满足混凝土性能，同时又降低了成本。C. C. 使用高性能引气剂使用高性能引气剂 使用高性能引气剂，在相同混凝土含气量下，能使用高性能引气剂，在相同混凝土含气量下，能有效降低引气剂的掺量。在使用山西黄河有效降低引气剂的掺量。在使用山西黄河HJAE-AHJAE-A引气引气剂后，引气剂掺量降至胶凝材料用量的剂后，引气剂掺量降至胶凝材料用量的3/3/万。万。3.2.4 采用粉煤灰代替部分砂提高浆砂比 光照电站人工砂石粉含量较低，石粉含量在光照电站人工砂石粉含量较低，石粉含量在10%10%
20、13%13%之间。根据专家意见，人工砂中石粉含量之间。根据专家意见，人工砂中石粉含量应达到应达到16%16%20%20%、砂中、砂中0.08mm0.08mm细粉含量大于细粉含量大于8%8%比比较合适。为提高碾压混凝土浆砂体积比较合适。为提高碾压混凝土浆砂体积比【浆砂体积浆砂体积比比= =（水泥（水泥+ +水水+ +灰灰+ +0.08mm0.08mm细粉细粉+ +混凝土含气量）混凝土含气量）的体积的体积（砂浆（砂浆+ +混凝土含气量）的体积混凝土含气量）的体积】，使混，使混凝土碾压后泛浆充分，提高碾压混凝土层间结合及凝土碾压后泛浆充分，提高碾压混凝土层间结合及密实性，采用密实性，采用2%2%粉煤
21、灰代替（后因人工砂石粉含量粉煤灰代替（后因人工砂石粉含量降低提高至降低提高至3%3%）人工砂，提高人工砂中细颗粒含量。）人工砂，提高人工砂中细颗粒含量。根据计算（见表根据计算（见表3.2.43.2.4），掺入），掺入3%3%粉煤灰替代人工粉煤灰替代人工砂后，浆砂体积比提高了砂后，浆砂体积比提高了0.020.02。从现场碾压效果看，。从现场碾压效果看，采用粉煤灰替砂后，混凝土泛浆充分、密实性好。采用粉煤灰替砂后，混凝土泛浆充分、密实性好。表表3.2.43.2.4光照水电站碾压混凝土浆砂体积比光照水电站碾压混凝土浆砂体积比光照水电站碾压混凝土浆砂体积比光照水电站碾压混凝土浆砂体积比混凝土设计等级级
22、配浆砂比灰替石粉0%灰替砂2%灰替砂3%含气量按2%计算含气量按3%计算含气量按2%计算含气量按3%计算含气量按2%计算含气量按3%计算C9025W12F150二0.410.420.420.430.430.44C9025W8F100三0.410.420.420.430.420.44C9020W8F100二0.390.410.410.42C9020W6F100三0.390.400.410.42C9015W6F50三0.380.400.400.413.2.5提高水胶比，降低胶凝材料用量 根据设计院试验研究成果、结合第一二次工根据设计院试验研究成果、结合第一二次工艺试验结果、专家的咨询意见以及室内混
23、凝土试艺试验结果、专家的咨询意见以及室内混凝土试验结果，验结果，C C90902020和和C C90901515混凝土超强较多，在混凝土混凝土超强较多，在混凝土的性能满足设计要求下，适当提高水胶比，降低的性能满足设计要求下，适当提高水胶比，降低了胶凝材料用量。了胶凝材料用量。 3.2.6优化后的碾压混凝土配合比 优化后的碾压混凝土配合比见表优化后的碾压混凝土配合比见表3.2.63.2.6表3.2.6光照水电站优化后的大坝碾压混凝土配合比光照水电站优化后的大坝碾压混凝土配合比序号设计强度等级级配水胶比灰掺量(%)粉煤灰代砂(%)砂率(%)单位体积材料用量(kg/m3)外加剂Vc 值 (s)理论容
24、重kg/m3备注水泥粉煤灰灰替砂砂520 mm2040 mm4080mm水HLC-NAF/ HJUNF-2C (%) HJAE-A 1C9025W12 F150二0.4550238929215799545818830.53/万3524442006年4月12日之前使用2C9025W8 F100三0.4550235838314732448599449750.53/万3524833C9025W12 F150二0.4550338929222791545818830.76/万3524432006年4月13日后使用4C9025W8 F100三0.4550335838321729448599449750.7
25、4/万3524875C9020W6 F100三0.50 55335688221755447596445750.73/万3524896C9020W10 F100二0.50 55339759123822546820830.73/万3524607C9015W6F50三0.5560335558222768454606453750.73/万352515注：进入夏季后VC损失较快，为调整混凝土凝结时间，减水剂掺量增至0.7%；C9025W12F150、 C9020W6F100配合比抗冻要求较高，引气剂掺量分别提高至0.06%和0.04%。 4.结束语光照水电站大坝碾压混凝土配合比通过采用了水化热较低的水泥、需水量比较低的优质粉煤灰、粉煤灰替代部份砂以及使用缓凝高效减水剂和优质引气剂、调整外加剂掺量等优化措施，降低了水泥和外加剂用量，既提高了混凝土部份性能，又获得了良好的经济效益。谢谢！谢谢！欢迎大家观看！
