我国水工混凝土骨料技术的发展

[摘 要]我国是世界上占地面积最大的国家，也是人口数目最多的国家，这就使得我国有了“地大物博”的称号。而在这广阔的九百六十万平方米的土地上，含量最多的就是水资源。我国的水能资源居世界第一，蕴藏量十分巨大，且水能资源是可再生能源，所以国家对水能资源的开发和利用十分的重视。自改革开放以来我国就大力实施各种水利水电工程，而在这些工程中，水工混凝土的应用十分普及，所以其配料的合理使用值得我们研究和探索。

[关键词]水利水电工程 水工混凝土 骨料技术

中图分类号：TV 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）45-0085-01

前言：近年来，随着三峡大坝的顺利竣工，我国的水利水电工程上升到了一个新的高度，同时也带动了更多的水利水电工程的兴起和发展。在这些大大小小的水利水电工程中，不可忽略的就是水工混凝土的应用，它在整个水利水电工程中量大而集中，占有相当大的比重，而其中的水工混凝土骨料的配置也经历了较大的提升，在发展过程中形成了自己的特点。

1.水电资源在能源结构中的地位

就目前统计资料显示，我国的水能资源理论蕴藏量已达6.9亿kw，居世界第一位。众所周知，水资源是可再生的清洁能源，再加上我国的能源结构中最重要的就是煤炭资源，而仅次于煤炭资源的就是水资源，因此国家对水资源的开发极为重视。在改革开放以来的三十多年时间里，我国大部分的大江大河上都兴建了水电和水利工程，使我国的水利水电工程规模迅速扩大，成为名副其实的“水电王国”。而在这些工程快速发展的同时，其周围的环境也因为这些工程而得到了显著改善，这样一来水利水电工程既将水资源合理利用又对环境改善做出了巨大贡献。

2.水利水电工程中水工混凝土的介绍

水工混凝土，经常或周期性地受环境水作用的水工构筑物所用的混凝土。根据构筑物的大小，可分为大体积混凝土（如大坝混凝土）和一般混凝土。大体积混凝土又分为内部混凝土和外部混凝土。水工混凝土常用于水上、水下和水位变动区等部位。因其用途不同，技术要求也不同：常与环境水相接触时，一般要求具有较好的抗渗性；在寒冷地区、特别是在水位变动区应用时，要求具有较高的抗冻性；与侵蚀性的水相接触时，要求具有良好的耐蚀性；在大体积构筑物中应用时，为防止温度裂缝的出现，要求具有抵热性和低收缩性；在受高速水流冲刷的部位使用时，要求具有抗冲刷、耐磨及抗气蚀性等。水工混凝土是水利工程中，尤其是大型水利工程中最主要的建筑材料。

近二十年来，三峡工程和其后在我国西部地区的金沙江、雅砻江、澜沧江、大渡河等大江大河上一批大型、特大型水电工程迅速兴起，这使得水工混凝土骨料技术遇到空前挑战并获得快速发展，在发展过程中形成了自身的特点。

水工混凝土，特别是最关键的大坝混凝土的骨料，不论体积或重量都要占到混凝土的85%以上，而骨料是混凝土组成材料中唯一在现场生产的当地建筑材料，其料源选择、生产工艺、设备选型以至生产管理、质量控制决定着砂石骨料的品质。由于水电工程的特殊性，历来对大坝混凝土骨料料源勘探选择及骨料加工技术极其重视，在长期工程建设实践中探索、积累了许多宝贵经验教训。

3.水工混凝土骨料的料源选择采取的措施

3.1 重视水工混凝土骨料的综合性能

水电工程重视料源母岩的稳定性和骨料的综合性能要求（如骨料强度、有害物质的影响、坚固性和吸水率、骨料级配、粒形等），同时更重视骨料对混凝土性能的影响（如混凝土工作性、强度、弹模、极限拉伸、干缩、自身体积变形、徐变、热学性能等）。如金沙江白鹤滩水电站可研前期曾考虑采用玄武岩开挖料作为粗骨料，系统研究后发现开挖料玄武岩可细分为多种岩性，存在较大差异，部分岩性（角砾熔岩和凝灰岩）必须剔除，后选用稳定性好、混凝土综合性能较优的距坝址30余公里的旱股地灰岩料场。

3.2 重视碱骨料反应试验的分析

所有大中型工程料源都经过这一试验分析，我国水电界从上世纪50年代开始即注意避免使用碱活性骨料并控制水泥含碱量，因此在已建成的大中型水电工程中，迄今尚未发现一例碱骨料反应。如金沙江向家坝水电站双河灰岩料场具有潜在危害性碳酸盐活性，后选为距坝址59km（直线距离30km）的太平灰岩料场。有时工程受技术、经济条件限制，不得不采用活性骨料，如四川雅砻江锦屏一级和青海黄河拉西瓦水电站两个高拱坝；《防止新建混凝土结构发生碱硅反应的指南》曾用于雅砻江锦屏二级水电站论证结构混凝土能否采用砂岩活性骨料，取得了较好的效果。

3.3 不断深入研究砂石粉含量的影响

大理岩是一种碳酸盐变质岩，化学组成与石灰岩石粉相近，需水量比96%，接近1级粉煤灰，经试验80%，微细颗粒可当掺合料用，改善以水泥为主的胶凝材料的颗粒级配，降低混凝土单位用水量，改善混凝土性能。

3.4 重视岩石加工性能的研究

许多水利水电工程的变质砂岩在加工性能上都得到了很大教训，使人们开始重视对岩石的加工性能，并且逐渐认识到前期料源选择中进行岩石小型试验（岩石功指数和磨蚀性指数）的重要性，传统大型试验的局限性，在新编制的水电砂石系统设计规范中已明确料源必需做小型试验。

3.5 重视骨料料源选择时的环保问题

我国砂石年生产量约100-110亿吨，反推混凝土浇筑量约为50亿m3，大型水电工程生产的砂石产品指标基本能达到现行国家规范要求，浇筑的混凝土也是合格的。但是大量民用砂石厂生产的砂石产品不能保证都达到国家规范要求，有的甚至采挖海砂不经处理直接拌制混凝土，存在严重的质量隐患，混凝土结构寿命难以保证。为使我国砂石生产能按国家规范生产供应，特别是大型水电和重要基建工程（如高速铁路、大型桥梁、核电等）更应向精细化生产方向努力，力争生产出优 质砂石骨料，为优质长寿命混凝土打下坚实的原料基础。

目前砂石生产技术的发展，已能生产质量较好的粗、细骨料，其中细骨料细度模数及其变化在2.4-3.0范围内任选，波动值可控制在±0.06以内，机制砂 的级配和粒形、石粉含量、含水率等能做到较精确控制，其性能可以保持较高的稳定性。优质骨料对降低混凝土单位用水量和胶材用量，提高混凝土的工作性和密实度极为有利，从而可提高混凝土耐久性。建议大力推广能够生产优质骨料的精细化、环保生产成套技术。

3.6 重视砂的含水率控制

我国混凝土施工规范要求砂的含水率小于6%，不少工程没有完全做到，特别是有的工程料源开采过程中出现难透水的夹层，即使长时间堆放成品砂，含水率还大大超标。混凝土的研究表明，混凝土中含水量及其波动对混凝土耐久性极为不利，作为骨料加工工艺就要从制砂工艺上思考，采用环保型干法生产可以有效控制砂的含水率稳定在2-3%之内。

4.结束语

水利水电工程是我国对于水资源开发利用的一个平台，通过大力发展水利水电工程来实现对水资源的合理和再生利用。因此，对于水利水电工程的研究不可忽视。而对于其中最重要的水工混凝土的研究更是要投入精力，只有更加深入的探索水共混凝土的最佳组成，研究水工混凝土骨料的配比，才可以实现水利水电工程的质量提高，才能使节约水资源、合理利用水资源的目标得以实现。

参考文献：

[1] 王立军.混凝土强度无损检测试验及人工智能系统模拟研究[D].武汉理工大学，2009.

[2] 刘广生，王天江.关于水工混凝土配合比设计试配及调整方法研究初探[J].黑龙江交通科技.2010（05）.