火山灰在越南松邦水电站碾压混凝土中的应用

火山灰在越南松邦4水电站大坝碾压混凝土中的应用【摘要】本文介绍了天然火山灰作为掺合料在越南松邦4水电站工程大坝碾压混凝土中的成功应用。通过对大坝的混凝土取芯检测，表明碾压混凝土均匀密实、层间结合良好，坝体内部温升在控制范围内，混凝土抗压强度和抗拉性能满足设计要求。本工程的成功，拓展了碾压混凝土掺合料的来源，为类似的缺乏粉煤灰作为掺合料的地区使用碾压混凝土提供了成功范例。【关键词】松邦4水电站，碾压混凝土，火山灰，配合比设计APPLICATIONOFPOZZOLANINSONGBUNG4RCCDAMABSTRACTTHISPAPERMAINLYINTRODUCESTHEUSEOFNATURALPOZZOLANBEINGASRCCADMIXTUREINSONGBANG4HYDROPOWERPROJECTVNSB4INVIETNAMTHECORETESTSOFDAMCONCRETESHOWTHATTHERCCISUNIFORMANDDENSEWITHWELLJOINTEDLAYERS,THEINNERTEMPERATUREOFDAMBODYISINALLOWABLESCOPE,COMPRESSIVESTRENGTHANDTENSILESTRENGTHOFCONCRETEMEETSREQUIREMENTSOFCONTRACTUALSPECIFICATIONTHESUCCESSINTHEVNSB4SURELYEXPANDSTHESOURCEOFADMIXTUREFORRCCANDPROVIDESUCCESSFULEXAMPLEFORRCCCONSTRUCTIONINSIMILARREGIONSWHICHLACKFLYASHKEYWORDSSONGBANG4HYDROPOWERPROJECT,ROLLERCOMPACTEDCONCRETE,POZZOLAN,MIXDESIGN1工程概况松邦4水电站位于越南广南省南江县境内的BANG河上，距离越南中部著名的旅游城市岘港96公里。该工程主要由碾压混凝土大坝、引水隧洞、发电厂房、开关站等建筑物组成，总装机容量为156MW（2X78MW），年发电量590亿千瓦时。大坝为碾压混凝土重力坝，坝顶设计高程为2290米，最大坝高114米，坝顶长度345米，坝顶宽8米。项目业主为越南国家电力公司，资金来源为85亚洲银行贷款，15为业主自筹资金。2原材料选择及其特性21水泥采用越南顺化省LUKSCEMENTVIETNAMLTD生产的金鼎（KIMDINH）牌普通硅酸盐水泥。该水泥满足越南TCVN28892009PC40水泥标准。检验结果表明该水泥早期强度较高，近似中国国家标准GB1752007中的425R早强水泥。表1水泥物理化学性能凝结时间MIN抗压强度MPA项目不溶物MGOSO3烧失量比表面积CM2/G安定性MM初凝终凝3D28D检测结果02324241483411096134171336523TCVN28891550353028001045375214022掺合料前期考察混凝土掺合料时调查了在越南唯一能提供合格粉煤灰的河内一家火电厂PHALAI，但粉煤灰产量和储量满足不了大坝浇筑高峰期的需要，因此改用来源更为稳定的火山灰。为了与火山灰掺合料做性能对比，取得更为充分的试验成果，在碾压混凝土配合比设计阶段同时做了火山灰和粉煤灰作掺合料的混凝土试验。粉煤灰质量满足美国标准ASTMC618F类矿物外加物的技术要求。火山灰产自越南南部头顿省的GIAQUI，开挖天然的火山灰矿石经过磨细筛选而成。质量满足美国标准ASTMC618F类矿物外加物的技术要求。表2粉煤灰物理化学性能矿物组成化学成分检测结果SIO2AL2O3FE2O3SO3烧失量PHALAI粉煤灰573255543011344GIAQUI火山灰SIO2AL2O3FE2O3737/33物理性能强度比安定性MM细度含水量密度KG/M3需水比7D28DPHALAI粉煤灰00628001251695888911GIAQUI火山灰/22509310410285386723外加剂采用SIKA的TM25，减水率1012，混凝土初凝时间1518小时，适合碾压混凝土施工。24拌和用水拌和用水取自大坝坝址附近的地表溪水。经检验符合MS281985混凝土拌和用水要求。25砂石骨料砂石加工厂离大坝约5KM，母岩为花岗岩，岩石性能如下表3。表3松邦4采石场岩石性能岩石类别压碎指标坚固性吸水率CLSO32洛杉矶磨耗值比重G/CM3花岗岩9525020010042252753混凝土配合比设计31大坝混凝土性能要求碾压混凝土强度，在365天龄期150MMX300MM圆柱体抗压强度大于15MPA，抗拉强度大于115MPA，混凝土层间结合抗拉强度大于075MPA。抗渗性能大坝现场混凝土渗透系数小于1X106CM/S碾压混凝土的骨料级配应符合以下表4要求维勃稠度（VC值）812秒表4碾压混凝土的骨料级配筛孔直径MM重量比的通过率50MM100100375MM8910025MM748519MM6475125MM526495MM4556475MM3443236MM2735118MM202806MM142203MM1017015MM6120075MM4832配合比试验基于以上材料和混凝土性能要求，在试验室内做了配合比设计试验。配合比的单位用水量按越南习惯以骨料绝干状态为计算基础，混凝土VC值9秒，初凝时间16小时。配合比及混凝土硬化发性能见下表5。粉煤灰后期强度的发展优势较为显著。经过经济技术比较和施工高峰期供需对比，采用了火山灰。表5配合比试验成果抗压强度MPA抗拉强度MPA水泥KG/M火山灰KG/M外加剂水KG/M粗骨料KG/M细骨料KG/M28D90D180D365D90D365D8012008135138278310914718121313217860140粉煤灰0813013827831162462873512062914混凝土质量检验及分析41混凝土生产质量控制在混凝土生产过程中，试验室在拌和楼进行生产控制，以确保严格按照施工配合比生产，任何必要的调整都要经过试验人员的认可，并且在拌和楼出机口取样混凝土成型150MMH300MM的试块，以监控和掌握硬化混凝土的力学性能和发展规律。42混凝土芯样试验在大坝混凝土浇筑完成90天后，在现场钻取直径150MM的混凝土芯样，转移到试验室养护室养护到365天龄期。到期后用金刚石切割机切割成高300MM的试验样品，在样品两端用硫磺粉找平，然后进行芯样的抗压试验。对于层间（每3M为一浇筑层）的结合强度试验，把芯样切割成高300MM试样时保持结合面在试样中间位置，然后两端用环氧树脂粘在抗拉铁帽上进行直接拉伸试验（如下图）。43试验结果分析成型检测混凝土性能和大坝取芯混凝土性能统计结果如下表8。其中拌和楼取样抗压试验各龄期组数均为593组，90天和365天抗拉试验均为95组；大坝取芯抗压强度试验526组，母体抗拉强度试验446组，层间抗拉强度试验911组。从大量结果来看，芯样强度为同龄期成型试块强度的75左右，抗拉强度为同龄期成型强度的70左右，层间结合面的抗拉强度为其母体抗拉强度的73左右。人工成型与大坝取芯样品差异的成因可能有1）密实程度不同，人工成型作业更能保证混凝土密实度，而大规模仓面碾压施工时各种因素的干扰可能导致部分密实度不均匀；2）人工成型时往往剔除了粒径过大的骨料，混凝土较为均质；3）钻芯取样时的机械震动及芯样运输和加工过程中可能对样品产生没有觉察的破坏。表8碾压混凝土力学性能类别抗压强度MPA母体拉伸强度层间拉伸（MPA）（MPA）7D28D90D365D90D365D365D拌和楼取样100147188228159189/强度发展532782100121/大坝取芯170/13109544碾压混凝土内部温度监测大坝内部最高允许温度421C。碾压混凝土浇筑时的温度220C，浇筑后第5天达到最高温度390C，之后在上层混凝土没有覆盖之前由于散热温度下降到37C，在上层混凝土覆盖后逐渐回升到395C并趋于稳定。坝体内部中心温度变化如图所示。5结语从拌和楼机口取样试验数据和大坝取芯试验