对现行水工规范细骨料含水率和粗骨料超逊径问题的分析及建议

对现行水工规范细骨料含水率和粗骨料超逊径问题的分析及建议

【摘要】现行水工规范对水工混凝土细骨料饱和面干含水率、粗骨料的超逊径质量标准以及试验方法给予了明确的规定。在工程实际应用中,这些规范存在着一些问题,本文对存在的问题进行分析并提出建议。

【关键词】水工混凝土;细骨料饱和面干含水率;超逊径;分析及建议

1. 约定

为了叙述的简便,约定如下:

(1)现行《水工混凝土施工规范DL/T 5144-2001》,简称《施工规范》。

(2)现行《水电水利基本建设工程单元工程质量等级标定标准DL/T 5113.1-2005》,简称《质量评定标

准》

(3)现行《水工混凝土砂石骨料试验规程DL/T 5151-2001》简称《试验规程》

(4)含水率、表面含水率等,均指饱和面干含水率。

2. 细骨料的含水率

2.1 规范规定。

《施工规范》第5.2.7明确,“人工砂饱和面干的含水率不宜超过6%”。

《质量评定标准》中,“表A.34 混凝土拌和质量评定表”和“表B3 混凝土拌和质量的检查项目和质量标准”均规定,“砂子饱和面干含水率≤6%的频率”,不小于70%时,拌和质量评定为“合格”,不小于90%时,拌和质

量评定为“优良”。

2.2 问题分析。

显然,规范和标准均认为,混凝土细骨料的含水率相当重要,饱和面干含水率一般应当不大于6%,如果大于6%的比例较高,例如大于30%时,《质量评定标准》甚至认为混凝土拌和物质量不合格。

如何理解混凝土细骨料含水率对混凝土性能产生什么样的影响,是正确解决上述问题的关键所在。

细骨料的含水率是否一定需要进行如此严格的限制,应当考虑两方面的问题:

(1)普适性:即这一要求是否可以普遍适用于众多水电工程,也就是通常所说的是否具有广泛的可操作

性。

(2)必要性:即这一要求是否为工程质量控制所必须,如果不满足这一要求,是否会对混凝土的施工和质量

产生不良影响。

2.2.1 普适性的讨论。

目前,水电工程混凝土已经很少使用天然骨料,主要使用人工破碎骨料。近年我国大型水电工程大多集中于西南地区,地势狭窄,地貌陡峭,骨料生产系统难以布置,有的工程只得将骨料贮存仓布置于地下。例如四川二滩电站、云南小湾电站的大坝混凝土骨料生产系统,由于地形、地貌的限制,大坝混凝土骨料均贮存于典型

的地下深井式贮料仓内。

过去,水工混凝土施工相关规范规定细骨料中的石粉含量(小于0.16mm)为6%～12%,实际使用时,一般大约8%左右,微细颗粒(小于0.08mm)的含量一般约为3%～5%。现行《施工规范》规定,细骨料中石粉含量为6%～18%。实际使用时,一般大约为13%～15%左右,微细颗粒(小于0.08mm)的含量大约为6%～8%左右。实践证明,对于水工混凝土而言,这样的石粉含量是很适合的。

水工混凝土人工骨料一般为湿法生产,即骨料在生产过程中,采用大量水对骨料进行冲洗。刚刚生产的成品砂,含水率大约为12%～15%%左右,过多的自由水需要脱除。新规范对石粉含量以及微细颗粒含量的大幅增加,造成了细骨料脱水难度的巨大变化。在石粉含量约为15%,微细颗粒含量约为8%的情况下,饱和面干含水率达到约为6.3%～6.5%左右后,依靠重力进一步脱水是相当困难的。

小湾工程中,通过认真观察及检测,发现:处于地下深井式贮砂内的细骨料,脱水时间12～15天,细骨料含水率也只能降到大约6.3%～6.5%左右,此后基本稳定在这一状态。即自由水已经基本达到了稳定状态。

另一方面,现在的水电工程建设速度很快,混凝土月浇筑量很大,例如二滩电站和小湾电站,大坝混凝土施

工高峰期月浇筑量就超过20万方。这样,限于细骨料的生产能力,以及存放场地的限制,要求细骨料含水率不

大于6%的比例达到70%,是难以实现的。

四川二滩电站和云南小湾电站工程细骨料的含水率实测情况如表1所示。

2.2.2 必要性的讨论。

一般认为,之所以要求,“人工砂”的饱和面干含水率“不宜”大于6%,其原因在于:(1)一般情况下,自然状态下的细骨料,饱和面干含水率可稳定在2%～6%之间。如果大于6%,则细骨料表面的自由水,由于重力作用原因,易于发生迁移,造成细骨料的含水率不稳定,从而导致混凝土质量不稳定。(2)对于水工大体积混凝土,由于具有严格的出机口混凝土温度控制要求,需要加冰拌和,即用一定量的冰代替部分水拌和混凝土。如果细骨料含水率过大,将不能掺入足够的冰。从而不能有效控制出机口混凝土温度。

2.2.2.1 含水率稳定问题。

含水率大于6%时,细骨料的含水率就不稳定,这种认识是不全面的。这一认识,主要是基于过去混凝土施

工的经验,以及过去细骨料的级配构成情况。

很明显,细骨料中的自由水是否易于发生迁移,不仅仅取决于其含水率,而且还取决于细骨料的级配情况,尤其是微细颗粒含量的多少,将直接影响细骨料的脱水情况。

近年,水工混凝土相关规范对细骨料级配,尤其是小于0.16mm和小于0.08mm含量的巨大改变,以及大多数水电工程位于南方潮湿多雨地区,必然须要对细骨料的含水率作出相应的改变,不能再简单地延用6%的

规定。工程实践已经证明:

(1)基于目前水工混凝土相关规范对细骨料级配情况的改变,以及实际使用的细骨料级配情况,即便饱和

面干含水率大于6%,甚至约为7%时,仍不会导致细骨料含水率的明显不稳定情况的发生。

(2)即便含水率超过6%,甚至为7%以上,只要石粉含量适当,细骨料含水率也是稳定的,从而同样可以保

证出机口混凝土的质量稳定。

例如二滩电站,大坝混凝土细骨料实际含水率平均值约为7.1%,地下洞室混凝土细骨料实际含水率平均值约为8.6%,但是其混凝土质量却是很优秀的。小湾电站混凝土的细骨料含水率也不满足规范要求,但是混凝土的质量很稳定,依据现行《施工规范》和《质量评定标准》,无论是出机口拌和物性能,还是硬化混凝土性能指标,均满足《施工规范》和《质量评定标准》的最高质量等级要求。(说明,《施工规范》的质量最高等级标准为“优秀”,《质量评定标准》的最高质量等极标准为“优良”)