人工骨料的特性与高拱坝混凝土人工骨料的选择.docx

人工骨料的特性与高拱坝混凝土人工骨料的选择李光伟( 中国水电顾问集团成都勘测设计研究院 , 四川 成都 610072)摘 要 : 骨料是混凝土的主要组成材料 , 骨料的品质对拱坝混凝土的技术性能及经济效益均产生重要影响。本文结合溪洛渡水电站及锦屏一级水电站的实际 , 对人工骨料的强度特性、耐久特性以及热力学特性等对拱坝混凝土性能的影响进行了试验研究 , 对 两电站拱坝混凝土人工骨料的选择进行了分析和探讨。关键词 : 拱坝; 砼; 人工骨料; 强度特性; 耐久特性; 热力学特性中图法分类号 : tv41 ; tv42文献标识码 :b文章编号 :1003 - 9805 (2008) 03 - 0001 - 07少夹层充填和岩脉充填 。( 3) 岩石组织致密 , 细粒或微粒 , 不等粒结晶 , 结构完整或很少裂隙次生充填胶 结 。( 4) 岩石的化学组成均匀 、变化小且无有害物质 等 。人工骨料的基本特性直接影响着所配制混凝土 的性能 , 对于水工大体积混凝土而言 , 人工骨料最重要的特性是强度特性 、耐久特性及热力学特性等 。211 人工骨料的强度特性人工骨料的强度特性主要取决于其矿物组成 、 结构致密性 、质地均匀性及物化性能的稳定性等 。对于水工大体积混凝土来说 , 骨料的强度特性直接 影响着混凝土的强度性能 。人工骨料的强度一般都 要高于混凝土的设计强度 , 这是因为骨料在混凝土 中主要起骨架作用 , 在承受荷载时骨料的应力会大大超过混凝土的抗压强度 。目前一般采用岩石强度 、压碎指标及跌落损失等指标评价人工骨料的强 度特性 。21111 岩石强度岩石强度一般采用立方体或圆柱体试样测得 。 通常要求岩石强度与混凝土的强度之比不应小于115 。一 般 说 来 , 火 成 岩 的 岩 石 强 度 不 宜 低 于80m pa , 变质岩的岩石强度不宜低于 60m pa , 沉积岩 岩石强度不宜低于 30m pa 。采用溪洛渡水电站当地的玄武岩 、角砾熔岩 、灰 岩以及锦屏一级水电站当地的大理岩加工成人工骨 料配制的混凝土强度试验结果见图 1 2 。试验结果表明 :在相同条件下 , 随着人工骨料的岩石强度增加 , 混凝土的强度将提高 。21112骨料的压碎指标 由于岩石强度试验具有加工复杂 、强度变异性前言1由于拱坝具有优良的力学性能和造价的经济性 , 全世界已建坝高超过 15m 的拱坝近 2 000 座 , 其 中中国约有 800 座。随着西部大开发 , 使拱坝特别 是高拱坝在水电工程中得以大量应用 , 其中已建和 在建坝高为 300m 级的高拱坝就有二滩 、小湾 、溪洛 渡 、锦屏一级以及大岗山等 。在水工大体积混凝土 中 , 骨料的重量约占混凝土的 85 % 左右 , 骨料的性 能直接影响着混凝土的性能 1 , 骨料的品质对混凝 土的技术性能及经济效益均产生重要影响 。目前水电工程大多地处深山峡谷 , 河流坡降较 陡 , 推移质承受较大的启动流速 , 即使上游有充足的 补给区 , 砂砾也不能沉积形成 , 缺乏充足的天然骨料 资源 , 一般只能考虑利用当地天然岩石 , 用机械破碎 的方法制造成人工骨料 。选择性能优良的人工骨料 是保证拱坝大体积混凝土具有良好的耐久性能及高 抗裂能力的先决条件 。因此在拱坝大体积混凝土设 计时 , 必须结合工程区域的实际情况 , 对用于拱坝混 凝土的人工骨料的种类进行认真的选择 。人工骨料的基本特性2人工骨料的原岩按岩石的地质成因分类 , 可以分成火成岩 、沉积岩和变质岩 。大部分的火成岩都 是优良的骨料原料 , 沉积岩变化范围较大 , 变质岩则介于火成岩和沉积岩之间 。人工骨料原岩的选择应充分考虑如下因素 : ( 1) 岩石应新鲜未经风化 , 致密 且坚硬 。(2) 岩石节理和解理极少 , 岩石呈厚层 , 较收稿日期 :2008 - 04 - 01作者简介 : 李光伟(1962 - ) , 男 , 湖北武汉人 , 教授级高级工程师 , 主要从事于水工混凝土原材料及混凝土性能试验研究。1图 1 骨料岩石强度与混凝土强度之间的关系较大 , 不能代表骨料在混凝土中的真正受力状态 , 因此采用骨料的压碎指标来评价骨料的强度特性 。骨 料的压碎指标是以粒径为 1020mm 的骨料 , 装在直径为 152mm 的圆筒内 , 捣实后加压 200kn , 压碎 后的小于 215mm 细颗粒部分所占的重量百分比 。采用溪洛渡水电站当地的玄武岩以及锦屏一级水电站当地的大理岩加工成人工骨料进行的骨料压碎指标试验结果见图 2 。试验结果表明 : 骨料压碎 指标值与岩石强度之间有着很好的相关关系 , 即随 着人工骨料的岩石强度增大 , 骨料的压碎指标将减 小 。骨料的压碎指标越小 , 其强度特性越好 。21113 骨料的跌落损失图 2 骨料压碎指标与岩石强度之间的关系骨料的跌落损失是评价骨料强度特性的一种简捷而快速的方法 。跌落试验是将一定质量的某种粒 径人工骨料提升到预定高度 , 然后将其自由跌落 。 跌落损失为此种粒径的骨料经跌落后 , 小于该粒径 的骨料质量占跌落前该粒径骨料质量的百分比 。采用溪洛渡水电站当地的玄武岩以及锦屏一级 水电站当地的砂岩加工成人工骨料进行的骨料跌落 损失试验结果见图 3 3 。试验结果表明 : 骨料的跌落损失与岩石强度有着一定的线性关系 , 即随着人工骨料的岩石强度增加 , 人工骨料的跌落损失减小 。 骨料的跌落损失越小 , 其强度特性越好 。212骨料的耐久特性混凝土的耐久性除取决于胶结材料 水泥石 的耐久性外 , 骨料的耐久性是决定混凝土耐久性的关键之一 。骨料的耐久性 , 概括地是指骨料的物理作用的体积稳定性和化学作用的体积稳定性 。前者图 3 骨料跌落损失与岩石强度之间的关系2指由于骨料颗粒内部含水量 , 因冻融 - 干湿 - 温差变化等引起骨料体积变化 , 导致混凝土体积失稳而 降低耐久性 , 以及由于骨料的磨损对混凝土抗冲磨能力的影响 。后者则指碱骨料反应的化学破坏作用等 。目前一般采用坚固性 、耐磨性及碱活性等指标 评价人工骨料的耐久特性 。21211 骨料的坚固性骨料的坚固性反映骨料在气候 、外力或其他物 理因素作用下抵抗崩解的能力 , 与原岩的节理 、解理发育程度和原岩的孔隙率 、孔分布及其吸水能力等 因素有关 。当水进入到这些弱面及孔穴后 , 受冻产 生结冰膨胀 。交变的结晶膨胀压 , 导致岩石沿弱面崩裂 。在试验室内一般使用硫酸盐浸泡法和冻融 法 , 即利用水结冰或硫酸钠在岩石内部缝隙中结晶 膨胀形成应力来鉴定骨料的抗胀裂能力 。采用锦屏一级水电站当地的大理岩和砂岩进行 的人工骨料坚固性试验以及相应的混凝土冻融试验 结果见图 4 , 其中大理岩人工骨料的坚固性指标为2215 % , 砂岩的坚固性指标为 515 % 。由试验结果可以看出 : 在相同的冻融次数下 , 大理岩人工骨料混凝 土的动弹性模量损失要大于砂岩人工骨料混凝土的 动弹性模量损失 。大理岩人工骨料混凝土经过 150次冻融后 , 其动弹性模量损失已达到 4514 % , 混凝 土已经被冻融破坏 。而砂岩人工骨料混凝土经过250 次冻融后 , 其动弹性模量损失仅为 2818 % , 满足小于 40 %的规范要求 。可见 , 人工骨料的坚固性指 标越大 , 所配制混凝土的抗冻融能力越差 。21212 骨料的耐磨性水工建筑物的过水表面都有不同程度的磨蚀 , 尤其在夹砂高速水流和气蚀的联合作用下的磨蚀是 强烈的 。混凝土的抗冲磨特性主要取决于所用骨料 的硬度和韧性 , 一般采用骨料的磨损率作为评价骨料耐磨性的指标 。 骨料磨损率是在一个装有指定数量钢球 ( 按不同骨料级配) 的旋转筒中进行的 。整个磨蚀的过程是骨料与钢球 、骨料与骨料之间的撞击 、研磨和互相 摩擦等联合作用的过程 。采用溪洛渡水电站当地的玄武岩 、角砾熔岩以及灰岩加工的人工骨料进行的骨料磨损率以及混凝土抗冲磨性能试验结果见图5 4 。由试验结果可以看出 : 骨料的磨损率与混凝土 的抗冲磨强度有着明显的线性关系 , 骨料磨损率越 小其混凝土的抗冲磨强度越高 , 即采用耐磨性能好 的骨料配制的混凝土抗冲磨能力较优 。21213 骨料的碱活性碱骨料反应 ( aar) 是指混凝土组成中的可溶性 碱与骨料中能与碱反应的活性成分在混凝土硬化后逐渐发生的一种化学反应 , 反应生成物吸水膨胀使 混凝土产生内应力 , 导致混凝土开裂或破坏 。因对 由 aar 造成的混凝土开裂破坏难以阻止其继续发展和修补而被称为混凝土的“癌症”。 对锦屏一级水电站当地的大理岩和砂岩的碱活性进行检验的结果表明 : 当地的大理岩为非活性骨料 , 而当地大奔流沟的砂岩为具有潜在碱活性的骨 料 。在相同条件下 , 对放在高碱溶液中浸泡的非活 性大理岩和活性砂岩混凝土试件膨胀率进行测试的 试验结果见图 6 5 。试验结果表明 : 采用活性骨料配制的混凝土 1 年膨胀率为非活性骨料混凝土 1 年 膨胀率的 511 倍。由于非活性硅质骨料的匮乏 , 出于工程造价方面的考虑 , 有些工程不得不采用具有潜在碱活性的 骨料 。目前在工程上比较成熟的抑制活性硅质骨料 aar 的措施 , 就是在混凝土中掺入一定量的粉煤灰 。用锦屏一级水电站当地砂岩进行的粉煤灰抑制 碱活性膨胀的试验结果见图 7 6 。试验结果表明 : 随着粉煤灰掺量的增加 , 活性骨料混凝土的膨胀率将减小 。当混凝土中掺入 20 %的粉煤灰时 , 其混凝 土膨胀率低于非活性骨料混凝土的膨胀率 。213 骨料的热力学特性拱坝混凝土的温度应力是拱坝结构设计的主要 应力数据之一 , 是防止施工期和运行期拱坝混凝土产生裂缝而采取温控防裂措施的主要设计依据 。正确计算拱坝混凝土的温度应力的关键就是准确确定 拱坝混凝土的热力学参数 , 而影响混凝土热力学参 数的主要因素之一就是骨料的弹性模量和骨料的线图 4 骨料坚固性与混凝土冻融性能的关系图 5 骨料的耐磨性与混凝土抗冲磨特性的关系3图 6 活性骨料与非活性骨料混凝土的膨胀率比较图 7 粉煤灰掺量对活性骨料混凝土膨胀率的影响膨胀系数 。21311骨料的弹性模量 在一般情况下混凝土的弹性模量以及极限拉伸等变形特性取决于所用骨料的弹性模量及骨料在混凝土中所占的体积 。采用溪洛渡水电站当地的玄武 岩 、角砾熔岩以及灰岩加工的人工骨料进行的混凝土弹性模量以及混凝土极限拉伸试验结果分别见图8 和图 9 。由试验结果可以看出 :混凝土的弹性模量 与混凝土的极限拉伸均与骨料的弹性模量有很好的 相关关系 。当骨料的弹性模量提高时 , 混凝土的弹 性模量将增大 , 混凝土的极限拉伸值将减小 。图 8 骨料弹性模量与混凝土弹性模量的关系图 9骨料弹性模量与混凝土极限拉伸的关系21312 骨料的线膨胀系数在混凝土的热学参数中 , 对混凝土温度应力影 响最大的是线膨胀系数 。在混凝土中 , 水泥石的线 膨胀系数取决于它本身的水分含量 , 其变动范围从11 10 - 6/ 20 10 - 6/ , 骨料的线膨胀系数变 动范围从 5 10 - 6/ 13 10 - 6/ 。混凝土的线膨胀系数介于水泥石与骨料的线膨胀系数两者之 间 , 并随着骨料用量的增加而减小 。骨料由于矿物成分及其结构不同 , 线膨胀系数变化较大 。 采用溪洛渡水电站当地的玄武岩和灰岩以及锦屏一级水电站当地的大理岩和砂岩加工成人工骨料 进行的不同种类骨料混凝土的线膨胀系数试验结果 见表 1 。由试验结果可以看出 : 溪洛渡水电站拱坝 大体积混凝土采用灰岩人工砂代替玄武岩人工砂 , 其混凝土的线膨胀系数较全玄武岩混凝土的减少2017 % ; 锦屏一级水电站拱坝混凝土采用大理岩人 工砂代替砂岩人工砂 , 其混凝土的线膨胀系数较全 砂岩混凝土的减少 1615 % 。这表明在相同条件下 ,采用低线膨胀系数的人工骨料作为人工砂 , 可以有 效地减少拱坝混凝土的温度应力 。4表 1不同种类人工骨料混凝土的线膨胀系数项目溪洛渡水电站锦屏一级水电站粗骨料细骨料玄武岩玄武岩玄武岩灰岩砂岩砂岩砂岩大理岩线膨胀系数/ 10 - 6- 1812615917811拱坝混凝土人工骨料的选择3以下就溪洛渡水电站和锦屏一级水电站拱坝混凝土人工骨料的选择进行分析和探讨 。311 溪洛渡水电站拱坝混凝土人工骨料的选择溪洛渡水电站装机 12 600mw , 混凝土双曲拱坝 的最大坝高为 273m , 大坝混凝土总量约为 774 万m3 , 共需砂石成品骨料约 1 400 万 t 。由于工程所在河段为深山峡谷 , 阶地不发育 , 天然砂砾石料贫乏储 量少 , 不能满足工程需要 , 因此大坝混凝土所需骨料 主要由工程区域内的灰岩和玄武岩加工而成 。31111人工骨料的基本特性 对当地两种岩石特性进行的检测表明 ( 见表2) : 两种岩石均为非活性 , 都能满足大坝混凝土对母岩强度的要求 , 其中玄武岩的密度大于灰岩 , 吸水率 小于灰岩 , 表明当地的玄武岩较灰岩致密 , 具有高强度和高弹性模量的特性 。表 2 人工骨料母岩基本特性水工混凝土施工规范对骨料性能的要求 。玄武岩人工骨料的压碎指标与跌落损失均小于 灰岩人工骨料 , 表明玄武岩人工骨料的强度特性高 于灰岩人工骨料 。其中灰岩人工骨料的跌落损失比 玄武岩人工骨料跌落损失大 50 %左右 , 这是由于当 地灰岩裂隙较发育 、强度较低 、易于破碎的缘故 。玄 武岩人工骨料的坚固性指标以及磨损率均小于灰岩 人工骨料 , 表明玄武岩人工骨料的耐久性能优于灰 岩人工骨料 。31112人工骨料混凝土的基本性能饱和密度/ g1cm - 3抗压强度/ mpa岩石名称吸水率/ %弹性模量/ gpa碱活性干湿玄武岩灰 岩非活性非活性2198217101520175841875111951611618149159414对人工骨料的基本特性检测结果表明 ( 见表3) : 由两种岩石加工的人工骨料的性能指标均符合表 3 人工骨料基本特性%粗 骨 料细 骨 料骨料名称吸水率针片状压碎指标坚固性跌落损失磨损率吸水率石粉含量玄武岩灰 岩014001606198114191017019421184612701213152415017001759141213 dl / t5144 - 2001 215 1510 2010 510 618 对用当地的玄武岩和灰岩 , 按其粗 、细骨料不同组合进行人工骨料混凝土基本性能的试验研究结果 表明 ( 见表 4) : 在水胶比相同的情况下 , 玄武岩人工骨料混凝土的强度高于灰岩人工骨料混凝土 , 变形性能逊于灰岩人工骨料混凝土 , 这是由于玄武岩的 岩石弹性模量高于灰岩岩石的缘故 。以玄武岩作为 粗骨料和以灰岩作细骨料混凝土的力学特性居于两者之间 。灰岩混凝土的线膨胀系数为 514 10 - 6/ , 比玄武岩混凝土小 35 % 左右 。用灰岩人工砂代替玄 武岩人工砂 , 其混凝土线膨胀系数将降低 2017 % 。灰岩混凝土的抗渗性能优于玄武岩混凝土 , 但其抗冻性能及抗冲磨强度均逊于玄武岩混凝土 。采用玄 武岩粗骨料和灰岩人工砂配制的混凝土耐久性能均居于两者之间 。详见表 5 。31113人工骨料混凝土抗裂能力的评价表 4 人工骨料混凝土力学性能抗压强度 / mpa 劈拉强度 / mpa 弹性模量 / gpa 极限拉伸/ 10 - 4骨料种类 水胶比 粗细28d 90d28d90d28d 90d28d 90d01483318 36192153123710 40120162 0191玄武岩 玄武岩 0154 2714 3214 213 218 3410 3812 0155 0182 01482912 31192132193314 35160175 1100灰 岩 灰 岩 0154 2311 2717 210 215 2918 3218 0165 0192 01483112 34182153123512 38140164 0192玄武岩 灰 岩 0154 2518 3014 213 217 3214 3712 0157 0183 表 5 人工骨料混凝土热学及耐久性能骨料种类绝热温升/ 线膨胀系数渗透系数相对抗冻等级(90d)相对冲磨强度(90d)/ 10 - 6- 1/ 109cms - 1粗骨料细骨料玄武岩灰 岩 玄武岩玄武岩灰 岩 灰 岩241024152416812514615011010108301087160100106221100128影响混凝土抗裂能力主要是混凝土的抗拉强度rp 、弹性模量 e 、徐变 c 、自生体积变形 g、干缩变形 、线膨胀系数和水化温升 tr 等因素 , 采用混凝土 的抗裂变形指数 b 对不同骨料组合混凝土抗裂能 力进行评价 , 抗裂变形指数越大 , 说明混凝土的抗裂 能力越强7 。b 的计算公式为 :表 6 显示 , 灰岩人工骨料混凝土的抗裂变形指数为 1107 , 玄武岩人工骨料混凝土抗裂变形指数0182 。以玄武岩作粗骨料和灰岩作细骨料的混凝土 抗裂变形指数为 0194 , 表明灰岩人工骨料混凝土的抗裂能力最高 , 采用灰岩人工砂可以降低玄武岩人表 6 人工骨料混凝土的抗裂变形指数粗骨料细骨料玄武岩玄武岩灰 岩灰 岩玄武岩灰 岩1骨料种类rp e + cb =混凝土抗裂变形指数 b( t - g - )018211070194r5工骨料混凝土的弹性模量和线膨胀系数 , 提高玄武岩人工骨料混凝土的抗裂能力 。31114拱坝混凝土人工骨料的选择 溪洛渡水电站工程存在着大量的玄武岩硐挖渣料。利用玄武岩硐挖料作为人工骨料 , 可以减少弃渣堆存 ,有利于保护环境和节约工程投资。对当地灰岩 进行的试验表明 :当地灰岩裂隙较发育、易破碎、跌落 损失较大 ,将其作为大体积混凝土粗骨料很难满足级配的要求 ,而用来加工细骨料则较为理想。鉴于溪洛 渡水电站的实际情况 ,大坝混凝土采用玄武岩作粗骨 料、灰岩作细骨料 ,既利用玄武岩强度高、耐磨性能好 的骨架作用 ,又利用灰岩变形性能及热学性能较佳的优势 ,从而提高混凝土的耐久性能和抗裂能力 , 同时 还可以节约工程投资 ,利于环境保护 8 。312 锦屏一级水电站拱坝混凝土人工骨料的选择锦屏一级水电站装机 3 600mw , 为一等工程 ,混凝土拱坝高 305m , 为世界第一高拱坝 。整个枢纽 工程混凝土总量为 761 万 m3 , 需混凝土骨料约 1 828 万 t , 其中大坝混凝土约 528 万 m3 , 需要骨料约 1 275万 t 。由于当地天然骨料的匮乏 , 大坝混凝土只有采用人工骨料 , 所需人工骨料主要采用当地三滩右岸 料场的大理岩和大奔流沟料场的砂岩加工 。31211 人工骨料的基本特性三滩右岸料场的大理岩岩石为非活性 , 其强度满 足人工骨料对母岩强度的要求 , 但富裕度不高。大奔流沟料场的砂岩岩石强度满足人工骨料对母岩的强 度要求 ,但对其碱活性进行检验的结果表明 , 该料场 砂岩为具有潜在危害性反应的活性骨料。详见表 7 。表 7 人工骨料母岩基本特性饱和密度/ g1cm - 3抗压强度/ mpa岩石名称吸水率/ %弹性模量/ gpa碱活性干湿大理岩砂 岩非活性活性21702172011701323218391878141201166109917对人工骨料的基本特性检测结果表明 ( 见表8) : 采用大奔流沟砂岩加工的人工骨料的性能指标 符合水工混凝土施工规范对骨料性能的要求 。而采 用三滩右岸的大理岩加工的粗骨料的坚固性以及压 碎指标均没有达到规范对粗骨料的性能指标要求 , 不能作为混凝土的粗骨料使用 。表 8 人工骨料基本特性%粗 骨 料细 骨 料骨料名称吸水率针片状压碎指标坚固性跌落损失磨损率吸水率石粉含量大理岩砂 岩014001757149102512121871111157164015631628131190210727111513 dl / t5144 - 2001 215 1510 2010 510 宜 618 砂岩人工骨料的压碎指标与跌落损失均小于大理岩人工骨料 , 表明砂岩人工骨料的强度特性要高 于大理岩人工骨料 。这主要是由于三滩右岸的大理 岩岩石强度偏低 、岩石的均一性较差的缘故 。砂岩 人工骨料的坚固性指标以及磨损率均小于大理岩人 工骨料 , 表明砂岩人工骨料的耐久性能要优于大理 岩人工骨料 。31212人工骨料混凝土的基本性能 考虑当地三滩右岸的大理岩不适合加工粗骨料的实际情况 , 分别进行了全砂岩和砂岩粗骨料及大理岩细骨料组合的混凝土基本性能的试验研究 。试验研究结果表明 ( 见表 9) : 采用砂岩粗骨料和大理 岩细骨料组合骨料的混凝土强度高于全砂岩人工骨 料混凝土 , 表明组合骨料混凝土的强度特性优于全 砂岩人工骨料混凝土 。与全砂岩人工骨料混凝土相 比 , 采用砂岩粗骨料和大理岩细骨料组合骨料混凝 土的弹性模量要大 , 极限拉伸要小 , 表明组合骨料混 凝土的变形特性逊于全砂岩人工骨料混凝土 。组合 骨料混凝土的耐久性能与全砂岩人工骨料混凝土的 耐久性能差异不大 。表 9 人工骨料混凝土的力学性能极限拉伸/ 10 - 4抗压强度 / mpa 劈拉强度 / mpa 弹性模量 / gpa 骨料种类 水胶比 粗细28d90d28d90d28d90d28d90d01380143321725154310371721632126315021972314221428142617124121133124砂岩砂岩 0148 1919 3017 1168 2164 2015 2514 105 120 013801433410 43133119 38182182 31552164 21972417 30102314 2814106101125120砂岩大理岩 0148 2312 3310 1184 2190 2118 2717 100 113 采用大理岩人工砂代替砂岩人工砂可以降低混凝土的绝热温升值 016 , 减小混凝土的线膨胀系 数 1615 % 。可见 , 采用组合骨料可以有效地改善混 凝土的热学性能 。详见表 10 。31213 人工骨料混凝土抗裂能力的评价6表 10 人工骨料混凝土的热学及耐久性能绝热温升/ 抗冻等级(180d)骨料种类线膨胀系数抗渗等级(180d)- 6 - 1/ 10 粗骨料细骨料砂岩砂岩砂岩大理岩26162610917811 w30 w30 f250 f250采用混凝土的抗裂变形指数 b 对不同骨料组合混凝土抗裂能力进行评价 。全砂岩人工骨料混凝 土的抗裂变形指数为 0141 , 采用大理岩人工砂替代砂岩人工砂后混凝土的抗裂变形指数为 0146 , 表明采用大理岩人工砂替代砂岩人工砂后 , 可以有效地 降低混凝土的绝热温升和线膨胀系数 , 减少混凝土的干缩变形 , 提高混凝土的抗拉强度 , 从而提高了砂 岩人工骨料混凝土的抗裂能力 。见表 11 。表 11 人工骨料混凝土的抗裂变形指数数 ,减少混凝土的干缩变形 ,提高混凝土的抗拉强度 ,从而提高砂岩人工骨料混凝土的抗裂能力。结语4骨料是混凝土的主要组成材料 ,在水工大体积混凝土中骨料占其总体积的 3/ 4 以上。骨料的强度特 性、耐久特性以及热力学特性对水工大体积混凝土的性能将产生重要影响 ,正确选用骨料对保证水工大体积混凝土的质量、提高经济效益等是非常重要的。 在对拱坝混凝土的人工骨料进行选择时 , 应结合工程的实际 , 对工程区域可供选择的岩石及所加工的人工骨料的基本性能进行试验研究 , 选择强度 适中 、耐久性能优越及热力学性能较佳的骨料 , 配制出耐久寿命长 、强度等级高 、抗裂能力优越的拱坝高性能混凝土 。 在工程区域内无法选择单一品种满足拱坝高性能混凝土要求的人工骨料时 , 采用组合人工骨料不失为拱坝混凝土人工骨料一种较佳的选择 。粗骨料细骨料砂岩砂岩砂岩骨料种类大理岩混凝土抗裂变形指数 b0141014631214 骨料种类对碱活性膨胀的影响鉴于三滩右岸的大理岩料场的大理岩无法加工 出满足水工混凝土施工规范要求的粗骨料的实际情况 , 锦屏一级水电站拱坝混凝土采用具有一定潜在 碱活性的大奔流沟的石英砂岩作人工骨料实属不得 已 。为了降低大坝混凝土中活性骨料的成分 , 减少砂岩碱骨料反应的膨胀变形 , 确保工程长期运行的 安全 , 进行了采用大理岩人工砂替代砂岩人工砂对 混凝土碱活性膨胀变形影响的试验研究 。试验研究 结果表明 : 在碱含量为 1125 % 时 , 掺大理岩人工砂可以降低砂岩混凝土 1 年的膨胀率 718 %814 % ; 在碱含量为 210 % 时 , 掺大理岩人工砂可以降低砂 岩混凝土 1 年的膨胀率 1417 % 1819 % 。由此可见 , 在砂岩混凝土中掺用大理岩人工砂 , 有利于减少 砂岩混凝土的碱活性膨胀变形 。31215 拱坝混凝土人工骨料的选择锦屏一级水电站三滩右岸料场的大理岩存在着 岩石强度偏低、岩石的均一性较差无法加工出满足水 工混凝土施工规范要求的粗骨料的弊端 , 大奔流沟料场的砂岩则存在着具有一定潜在碱活性的不足 , 鉴于 这一实际情况 ,拱坝混凝土人工骨料采用砂岩作粗骨 料、大理岩作细骨料的人工骨料组合 , 既能降低大坝 混凝土中活性骨料的成分 ,减少砂岩混凝土的碱活性膨胀 , 又能有效降低混凝土的绝热温升和线膨胀系参考文献 :水利水电科学研究院结构材料研究所. 大体积混凝土m . 北京 : 水利电力出版社 , 1990 .李光伟 , 吴政. 溪洛渡水电站人工骨料全级配混凝土性能试验 研究j . 水电站设计 , 1999 (2) .沈胡 , 李光伟. 人工骨料跌落性能试验研究 j . 水电站设计 ,2004 ( 1) .李光伟 , 杨元慧. 人工骨料耐磨性及混凝土抗冲耐磨性