MB值對蘇阿皮蒂水利樞紐工程混凝土性能影響研究

王冀忠，張利平，羅小平，劉超群

(1. 中國水利水電第三工程局有限公司，陜西 西安 700024；2.中國水利電力對外有限公司，北京 100120)

幾內亞蘇阿皮蒂水利樞紐工程混凝土總量約360萬m3，其中大壩碾壓混凝土約300萬m3，大壩常態混凝土約47萬m3，廠房混凝土約13萬m3。混凝土澆筑所用的砂石骨料均為項目建設期間的砂石系統所生產，砂石骨料的母巖為輝綠巖，料源絕大多數都是來自石料場，少部分來自基坑開挖料。

1 問題的提出

幾內亞蘇阿皮蒂水利樞紐工程初期在混凝土拌制過程中，發現現場混凝土單位用水量波動較大，遠遠超出配合比設計用量，對混凝土的強度及性能有較大的影響。

2 原因分析

針對現場混凝土拌制用水量大的問題，現場試驗室首先對原材料進行檢測，其次進行最優砂率、最優石粉含量、粗骨料組合密度、不同亞甲藍MB值[1-3]等各種參數的試驗，分析影響混凝土拌和物用水量波動大的原因。

2.1 試驗的技術路線

采用固定膠凝材料、水膠比，通過調整混凝土用水量、調整引氣劑摻量的方法保證混凝土出機口性能滿足施工要求。通過對不同MB值的砂進行混凝土性能試驗檢測結果，直觀的分析不同MB值對混凝土單位用水量、引氣劑摻量等各項參數的影響。

混凝土基本要求：二級配常態混凝土、坍落度50～70 mm，含氣量3%～5%；

方法1、固定水膠比(0.52)；

方法2、固定膠凝材料用量(水泥+粉煤灰=210+90)。

2.2 試驗用原材料

1)水泥使用CPA CEMI42.5硅酸鹽水泥(歐標)。

2)粉煤灰使用山東萊州二級粉煤灰。

3)砂石骨料使用蘇阿皮蒂項目砂石系統生產的輝綠巖人工砂石骨料。

4)外加劑使用浙江龍游生產減水劑及引氣劑。

5)不同MB值人工砂。

采用砂1(MB值為2.0)、砂2(水洗后MB值0.25)按照一定比例進行混合，配制出石粉含量、細度模數基本相同的砂，配置后的試驗用砂MB值檢測結果見表1。

2.3 混凝土性能試驗

2.3.1 固定水膠比混凝土試驗檢測結果

固定水膠比混凝土試驗檢測結果見表2。

表1 不同MB值細骨料配制表

表2 固定水膠比混凝土試驗檢測成果表

試驗結果表明：

1)隨著MB值增大，混凝土單位用水量增加，MB值對混凝土單位用水量有比較顯著的影響。當MB值大于1.2時，混凝土單位用水量增加趨勢變大。MB值每增加0.4，混凝土單位用水量增加10 kg以上(見圖1)。

圖1 不同MB值與用水量關系圖

2)隨著MB值增大，在確保混凝土工作度基本不變，混凝土引氣劑摻量逐步增加。當MB值大于1時摻量增加較為明顯；當MB值為1.4時，引氣劑摻量較MB值為1時增加20%；當MB值為1.8時，引氣劑摻量較MB值為1時增加60%，MB值對混凝土含氣量影響較大(見圖2)。

3)當MB值大于1時，確保混凝土工作度基本不變，混凝土引氣劑摻量隨著MB值的增大而增大。

4)MB值小于1.0時，混凝土抗壓強度變化不大；當MB值大于1.0時，混凝土強度隨著MB值增大而降低；當MB值大于1.2時，降幅增大(見圖3)。

固定膠凝材料用量混凝土試驗檢測結果見表3。

圖2 不同MB值與引氣劑摻量關系圖

圖3 不同MB值與抗壓強度(28 d)關系圖

表3 固定膠凝材料總量混凝土試驗檢測成果表

試驗結果表明：

1)隨著MB值逐步增大，混凝土單位用水量隨著增加；當MB值大于1.4時，混凝土用水量增幅較大(見圖4)。

2)在混凝土工作度一致的條件下，隨著MB值增大，混凝土引氣劑摻量逐步增加，增加量在0.5～2.0/萬；隨著MB值增大，引氣劑摻量逐步增加，當MB值大于1.4時，混凝土引氣劑摻量增增幅較大(見圖5)。

3)混凝土工作度一致的條件下，當MB值小于1.2時，混凝土抗壓強度基本一致，變化范圍在1.0～1.6 MPa；當MB值大于1.2時，MB值每增加0.4，混凝土強度降低5.0～5.9 MPa。

4)圖6表明，混凝土工作度一致的條件下，當MB值小于1.2時，MB值對混凝土強度的影響不大；當MB值大于1.2時，對混凝土強度影響較大。隨著MB值增大，混凝土強度值減小幅度加大。

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通過以上對試驗結果分析比對，說明人工砂中含泥量過大是混凝土用水量增加的主要原因，故控制含泥量不超過規定的允許值是保證混凝土拌和物性能穩定的重要措施。

圖4 不同MB值與用水量關系圖

圖5 不同MB值與引氣劑摻量關系圖

圖6 不同MB值與抗壓強度(28 d)關系圖

3 控制措施

3.1 確定MB值的指標

根據試驗比對結果，并參照國內行業內的規定，確定人工砂中亞甲藍檢測的MB值≤1.4。

3.2 砂石骨料原材料控制

3.2.1 石料場控制

1)石料場四周修筑排水溝，杜絕雨季期間的泥水污染石料場。

2)在石料場選取有代表性的爆堆取樣，用亞甲藍檢測該料源中的MB值是否超標，確定可用料的范圍。

3)對剝離層進行嚴格驗收，確保剝離徹底。

4)每次爆破前，將爆破區域的表面清理干凈，對節理裂隙中含泥較多的已爆破料，要剔除明顯的含泥量大的料。

3.2.2 基坑開挖料控制

當采用基坑開挖料加工砂石骨料時，必須要對開挖利用料徹底沖洗干凈后，才能進入砂石系統進行加工生產。

3.2.3 砂石系統控制

當發現毛料含泥較大時，開啟砂石系統的棄料篩分，將2 cm以下的細料篩除。

3.2.4 成品砂的檢測控制

拌制混凝土前，對砂石骨料中的成品砂進行檢測，若MB值超過1.4而又無法棄料時，在保證水膠比不變的情況下，增加用水量及外加劑摻量等，以保證拌和物性能指標滿足設計要求。

3.2.5 加密各環節檢測頻次，發現問題及時進行整改

采取上述控制措施后，混凝土拌和物用水量很快穩定，拌合樓的生產效率得到保證和提高。

4 結 語

1)影響混凝土拌和物用水量因素較多，MB值是因素之一，控制MB值是確保現場機制砂質量的有效途徑，采取多項措施確保成品骨料含泥量等指標滿足規范要求，是確保混凝土質量的必要條件。

2)機制砂MB值對混凝土的用水量、含氣量、強度等性能有一定的影響，隨著MB值的逐步增大，影響趨勢逐步變大。

3)在確保混凝土工作度不變的條件下，隨著MB值增大，混凝土單位用水量逐步增加，當MB值大于1.4時，混凝土單位用水量增加較為明顯，MB值對混凝土單位用水量有顯著影響。

4)在確保混凝土工作度不變的條件下，隨著MB值增大，混凝土引氣劑摻量逐步增加，當MB值大于1.4時，混凝土引氣劑摻量有增大趨勢。

5)在確保混凝土工作度不變的條件下，MB值小于1.2時對混凝土強度影響較小，當MB值大于1.2時，對混凝土強度影響較大，隨著MB值增大，強度下降趨勢增大。