水工材料论文
MB值对苏阿皮蒂水利枢纽工程混凝土性能影响研究
摘要：人工砂中的含泥量对混凝土单位用水量、含气量、抗压强度等有显着的影响。应通过各种措施减少人工砂的含泥量。如在砂石料场四周修筑排水沟, 杜绝雨季泥水污染;将用料爆破区域的表面清理干净, 剔除明显的含泥量大的爆破料、必要对开挖利用料冲洗;在保证水胶比不变的情况下, 增加用水量及外加剂掺量等, 以控制人工砂亚甲蓝MB值不超过1. 4的设计要求, 确保混凝土质量。
关键词：混凝土性能试验; 水胶比; 胶材用量; 料源控制; 成品砂检测;
作者简介： 王冀忠, 男, 工程师, 主要从事水工材料试验方面的工作。;
收稿日期：2019-05-14
Influences of the MB Value on the Concrete Performance in Souapiti Hydropower Station Project
WANG Jizhong ZHANG Liping LUO Xiaoping LIU Chaoqun
Sinohydro Bureau 3 Co., Ltd. China International Water and Electric Corporation
Abstract：The mud content of the produced sand is of obvious influences on the unit water consumption, air content and compressive strength of concrete. As the mud content can be measured by the methylene blue ( MB) value, the relationships between the MB value of the produced sand and the concrete performances are determined by experiments. The results show that the MB value of the produced sand should be controlled below 1. 4 to ensure the concrete quality. Also, various measures should be taken to reduce the influences of the mud content, such as the construction of drainage ditches around the sand yard to prevent sludge pollution in rainy seasons, clearance of the surface of the blasting area, removal of the blasting materials with obvious high mud content, washing of the excavated materials when necessary, and increasing of the water content and admixture dosage with constant water-cement ratio.
Keyword：concrete performance test; water-cement ratio; cement dosage; source control; test of the produced sand;
Received： 2019-05-14
几内亚苏阿皮蒂水利枢纽工程混凝土总量约360万m3，其中大坝碾压混凝土约300万m3，大坝常态混凝土约47万m3，厂房混凝土约13万m3。混凝土浇筑所用的砂石骨料均为项目建设期间的砂石系统所生产，砂石骨料的母岩为辉绿岩，料源绝大多数都是来自石料场，少部分来自基坑开挖料。
1 问题的提出
几内亚苏阿皮蒂水利枢纽工程初期在混凝土拌制过程中，发现现场混凝土单位用水量波动较大，远远超出配合比设计用量，对混凝土的强度及性能有较大的影响。
2 原因分析
针对现场混凝土拌制用水量大的问题，现场试验室首先对原材料进行检测，其次进行最优砂率、最优石粉含量、粗骨料组合密度、不同亚甲蓝MB值[1,2,3]等各种参数的试验，分析影响混凝土拌和物用水量波动大的原因。
2.1 试验的技术路线
采用固定胶凝材料、水胶比，通过调整混凝土用水量、调整引气剂掺量的方法保证混凝土出机口性能满足施工要求。通过对不同MB值的砂进行混凝土性能试验检测结果，直观的分析不同MB值对混凝土单位用水量、引气剂掺量等各项参数的影响。
混凝土基本要求:二级配常态混凝土、坍落度50～70 mm，含气量3%～5%;
方法1、固定水胶比 (0.52) ;
方法2、固定胶凝材料用量 (水泥+粉煤灰=210+90) 。
2.2 试验用原材料
1) 水泥使用CPA CEMI42.5硅酸盐水泥 (欧标) 。
2) 粉煤灰使用山东莱州二级粉煤灰。
3) 砂石骨料使用苏阿皮蒂项目砂石系统生产的辉绿岩人工砂石骨料。
4) 外加剂使用浙江龙游生产减水剂及引气剂。
5) 不同MB值人工砂。
采用砂1 (MB值为2.0) 、砂2 (水洗后MB值0.25) 按照一定比例进行混合，配制出石粉含量、细度模数基本相同的砂，配置后的试验用砂MB值检测结果见表1。
2.3 混凝土性能试验
2.3.1 固定水胶比混凝土试验检测结果
固定水胶比混凝土试验检测结果见表2。
表1 不同MB值细骨料配制表
表2 固定水胶比混凝土试验检测成果表
试验结果表明:
1) 随着MB值增大，混凝土单位用水量增加，MB值对混凝土单位用水量有比较显着的影响。当MB值大于1.2时，混凝土单位用水量增加趋势变大。MB值每增加0.4，混凝土单位用水量增加10 kg以上 (见图1) 。
图1 不同MB值与用水量关系图
2) 随着MB值增大，在确保混凝土工作度基本不变，混凝土引气剂掺量逐步增加。当MB值大于1时掺量增加较为明显;当MB值为1.4时，引气剂掺量较MB值为1时增加20%;当MB值为1.8时，引气剂掺量较MB值为1时增加60%，MB值对混凝土含气量影响较大 (见图2) 。
3) 当MB值大于1时，确保混凝土工作度基本不变，混凝土引气剂掺量随着MB值的增大而增大。
4) MB值小于1.0时，混凝土抗压强度变化不大;当MB值大于1.0时，混凝土强度随着MB值增大而降低;当MB值大于1.2时，降幅增大 (见图3) 。
2.3.2 固定胶凝材料用量混凝土试验检测结果
固定胶凝材料用量混凝土试验检测结果见表3。
图2 不同MB值与引气剂掺量关系图
图3 不同MB值与抗压强度 (28 d) 关系图
表3 固定胶凝材料总量混凝土试验检测成果表
试验结果表明:
1) 随着MB值逐步增大，混凝土单位用水量随着增加;当MB值大于1.4时，混凝土用水量增幅较大 (见图4) 。
2) 在混凝土工作度一致的条件下，随着MB值增大，混凝土引气剂掺量逐步增加，增加量在0.5～2.0/万;随着MB值增大，引气剂掺量逐步增加，当MB值大于1.4时，混凝土引气剂掺量增增幅较大 (见图5) 。
3) 混凝土工作度一致的条件下，当MB值小于1.2时，混凝土抗压强度基本一致，变化范围在1.0～1.6 MPa;当MB值大于1.2时，MB值每增加0.4，混凝土强度降低5.0～5.9 MPa。
4) 图6表明，混凝土工作度一致的条件下，当MB值小于1.2时，MB值对混凝土强度的影响不大;当MB值大于1.2时，对混凝土强度影响较大。随着MB值增大，混凝土强度值减小幅度加大。
通过以上对试验结果分析比对，说明人工砂中含泥量过大是混凝土用水量增加的主要原因，故控制含泥量不超过规定的允许值是保证混凝土拌和物性能稳定的重要措施。
3 控制措施
3.1 确定MB值的指标
根据试验比对结果，并参照国内行业内的规定，确定人工砂中亚甲蓝检测的MB值≤1.4。
图4 不同MB值与用水量关系图
图5 不同MB值与引气剂掺量关系图
图6 不同MB值与抗压强度 (28 d) 关系图
3.2 砂石骨料原材料控制
3.2.1 石料场控制
1) 石料场四周修筑排水沟，杜绝雨季期间的泥水污染石料场。
2) 在石料场选取有代表性的爆堆取样，用亚甲蓝检测该料源中的MB值是否超标，确定可用料的范围。
3) 对剥离层进行严格验收，确保剥离彻底。
4) 每次爆破前，将爆破区域的表面清理干净，对节理裂隙中含泥较多的已爆破料，要剔除明显的含泥量大的料。
3.2.2 基坑开挖料控制
当采用基坑开挖料加工砂石骨料时，必须要对开挖利用料彻底冲洗干净后，才能进入砂石系统进行加工生产。
3.2.3 砂石系统控制
当发现毛料含泥较大时，开启砂石系统的弃料筛分，将2 cm以下的细料筛除。
3.2.4 成品砂的检测控制
拌制混凝土前，对砂石骨料中的成品砂进行检测，若MB值超过1.4而又无法弃料时，在保证水胶比不变的情况下，增加用水量及外加剂掺量等，以保证拌和物性能指标满足设计要求。
3.2.5 加密各环节检测频次，发现问题及时进行整改
采取上述控制措施后，混凝土拌和物用水量很快稳定，拌合楼的生产效率得到保证和提高。
4 结语
1) 影响混凝土拌和物用水量因素较多，MB值是因素之一，控制MB值是确保现场机制砂质量的有效途径，采取多项措施确保成品骨料含泥量等指标满足规范要求，是确保混凝土质量的必要条件。
2) 机制砂MB值对混凝土的用水量、含气量、强度等性能有一定的影响，随着MB值的逐步增大，影响趋势逐步变大。
3) 在确保混凝土工作度不变的条件下，随着MB值增大，混凝土单位用水量逐步增加，当MB值大于1.4时，混凝土单位用水量增加较为明显，MB值对混凝土单位用水量有显着影响。
4) 在确保混凝土工作度不变的条件下，随着MB值增大，混凝土引气剂掺量逐步增加，当MB值大于1.4时，混凝土引气剂掺量有增大趋势。
5) 在确保混凝土工作度不变的条件下，MB值小于1.2时对混凝土强度影响较小，当MB值大于1.2时，对混凝土强度影响较大，随着MB值增大，强度下降趋势增大。
参考文献
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[3]滕爱国, 杨海成, 范志宏, 等.泥粉对砂岩机制砂MB值及砂浆性能的影响[J].水运工程, 2017 (9) :48-52