磷渣粉在官地水电站中的应用研究
（长江水利委员会长江科学院、水利部水工程安全与病害防治工程技术研究中心，湖北 武汉430010）
摘要：本文研究了官地水电站掺磷渣粉碾压混凝土的性能。试验结果表明，磷渣粉与混凝土其他组成材料之间适应性良好，未见产生有害的相互作用。掺磷渣粉混凝土的基本性能与掺粉煤灰混凝土无明显差别，可作为粉煤灰的替代品用作官地水电站碾压混凝土的掺合料；但与粉煤灰混凝土相比，掺磷渣粉混凝土的干缩与自生体积收缩较大，有可能对混凝土的早期开裂产生不利影响。
关键词：磷渣粉；官地水电站；碾压混凝土；早期开裂
1 引言
官地水电站位于雅砻江干流中下游，四川省凉山彝族自治州西昌市和盐源县交界的打罗村境内，系雅砻江卡拉至江口河段规划五级开发的第三个梯级电站。在官地水电站建设过程中，充分考虑到周边经济条件与区域环境，拟利用附近的磷渣资源作为混凝土掺合料，开展了磷渣粉对混凝土性能影响的试验研究。
官地水电站为碾压混凝土，其掺合料掺量为50%～60%，为保证工程质量，急需开展掺磷渣粉碾压混凝土的性能研究。本文以Ⅱ级粉煤灰为比较对象，试验分析了磷渣粉对碾压混凝土性能的影响规律，为官地水电站的施工建设提供技术指导。
2 原材料与试验方法
2.1 原材料
（1）水泥：峨胜42.5中热硅酸盐水泥，其化学成分和物理力学性能均满足《中热硅酸盐水泥 低热硅酸盐水泥 低热矿渣硅酸盐水泥》（GB 200—2003）的要求。
（2）粉煤灰：曲靖方圆环保建材有限公司Ⅱ级粉煤灰，其化学成分和物理力学性能均满足《水工混凝土掺用粉煤灰技术规范》（DL/T 5055-2007）的要求。
（3）磷渣粉：川投电冶公司生产的磷渣粉，其品质均满足《水工混凝土掺用磷渣粉技术规范》（DL/T 5387—2007）的要求。
（4）外加剂：浙江龙游五强ZB-1Rcc15缓凝高效减水剂与江苏博特GYQ引气剂。
（5）骨料：官地水电站打罗砂石加工系统生产的竹子坝料场玄武岩骨料，其各项指标均符合《水工混凝土施工规范》（DL/T 5144—2001）对骨料的技术要求。
2.2 试验配合比与试验方法
为分析研究磷渣粉对官地碾压混凝土性能的影响，设计了几组不同水胶比、不同骨料级配的碾压混凝土配合比，列于表1。碾压混凝土的拌和、成型和养护均按《水工混凝土试验规程》（DL/T 5150—2001）[1]有关方法进行。采用强制式搅拌机拌和；拌和时间为干拌30s、再拌120s。
表1 官地水电站碾压混凝土配合比及拌和物性能
碾压混凝土性能试验包括拌和物性能、力学性能、耐久性能及热学性能等，试验方法均按DL/T 5150—2001的有关规定进行。
3 试验结果及分析
3.1 拌和物性能
当掺合料掺量相同时，在保持碾压混凝土VC值和含气量相当的情况下与曲靖Ⅱ级粉煤灰相比，掺磷渣粉RCC拌和物的单位用水量增加2kg/m3左右，见表1。
3.2 强度与极限拉伸值
碾压混凝土强度与极限拉伸值的试验结果见表2。从表2可以看出，与Ⅱ级粉煤灰相比，掺磷渣粉碾压混凝土的早期强度较低，但后期增长较快。如图1所示，强度增长率的趋势可见，至90d龄期时，掺磷渣粉混凝土的抗压强度已全面超过掺Ⅱ级粉煤灰的抗压强度。
表2 碾压混凝土强度与极限拉伸值试验结果
图1 碾压混凝土的强度增长率趋势
表2试验结果表明，碾压混凝土180d和360d龄期与90d龄期相比，极限拉伸值略有增加，试验结果表明，即使强度增长快，极限拉伸值并不会随之线性增加。比较而言，掺粉煤灰和掺磷渣粉碾压混凝土的极限拉伸值相差较小。
3.3 干缩与自变
由于本工程采用玄武岩骨料，其干缩率远高于其他工程采用灰岩、花岗岩骨料[2-3]碾压混凝土的干缩率，如图2所示。磷渣粉对碾压混凝土的干缩有不利影响，掺磷渣粉碾压混凝土的干缩率大于掺粉煤灰混凝土的干缩率。
图2 碾压混凝土干缩发展趋势
碾压混凝土自生体积变形的试验结果见图3，试验结果表明，官地碾压混凝土的自生体积变形呈收缩状态，且收缩变形较大。自生体积变形随着水胶比减小，胶凝材料用量增加而有所增加。与掺粉煤灰混凝土相比，掺磷渣粉混凝土的早期自生体积收缩略小，但后期收缩较大。
图3 碾压混凝土自生体积变形发展趋势
3.4 抗冻与抗渗
碾压混凝土耐久性试验结果见表3。试验结果表明，无论单掺粉煤灰或单掺磷渣粉，混凝土的抗冻等级均能满足F50和F100的设计要求。为使碾压混凝土抗冻性能达到设计要求，需根据原材料的适应情况和环境条件调整引气剂掺量，以控制碾压混凝土拌和物的含气量在3%以上。
表3 碾压混凝土抗冻试验结果
4 结语
（1）掺入磷渣粉与混凝土的其他组成材料之间适应性良好，未见产生有害的相互作用，混凝土配合比参数和拌和物性能与掺粉煤灰相比没有明显差别。
（2）在大掺量（超过50%）时，掺入磷渣粉的混凝土早期强度较低，水化热温升较慢，后期强度增长较快，与掺粉煤灰的混凝土强度基本相当；较低掺量时，掺粉煤灰和掺磷渣粉的混凝土强度无明显差别。
（3）与掺粉煤灰相比，掺磷渣粉混凝土的干缩与自生体积收缩较大，有可能对混凝土的早期开裂产生不利影响。
（4）掺磷渣粉混凝土的其他性能，包括抗压弹模、抗冻、抗渗、自生体积变形等，与掺粉煤灰混凝土无明显差别，可作为粉煤灰的替代品用作官地水电站碾压混凝土的掺合料。
参考文献
[1] 电力工业部．DL/T 5150—2001，水工混凝土试验规程 [S]．北京：中国电力出版社，2002.
[2] 杨华全，李文伟．水工混凝土研究与应用 [M]．北京：中国水利水电出版社，2005.
[3] 杨华全，陈如华，等．三峡工程大坝混凝土的配合比设计．长江科学院院报，2001,18（5）:41-45.