周兴朝 路明 赵可新
中国水利水电第九工程局有限公司， 贵州省 550081
摘 要：砂石骨料是混凝土的主要组成材料，占混凝土总体积的3/4以上，优质砂石骨料对混凝土性能有着重要的影响。结合工程实际情况，西藏大古水电站采用花岗岩制备人工砂石料，在加工过程中，受其物理硬脆及天然特性的影响，骨料粒形、石粉及云母等均较难控制。为此在混凝土工程中使用花岗岩作为砂石骨料生产源料，通过在砂石的生产初期对母材进行质量选控，生产加工工艺的选择及可控制的检测手段，降低骨料存在的不利因素，加工生产出合格优质砂石料。优质砂石是保障混凝土工程质量的前提，本文拟以花岗岩加工砂石料对混凝土质量影响与生产成本风险控制进行综合论述。
关键词：优质砂石骨料 骨料粒形 降低混凝土成本 配合比设计优化选择、质量与经济平衡
中图分类号：TV4 文献标志码：A
Summary of quality sand aggregate for concrete quality and cost control
Zhou Xingdynasty, Lu Ming, Zhao Kexin
(Sinohydro No. 9 Engineering Bureau Co., Ltd., Guiyang 550081, China)
Abstract: Sand aggregate is the main composition of concrete materials, accounting for more than 3/4 of the total volume of concrete, high quality sand aggregate has an important impact on the performance of concrete. Combined with the actual situation of the project, the artificial sand and stone materials are made from granite in Dagu Hydropower Station in Xizang, but it is difficult to control the shape of aggregate, stone powder and mica due to the influence of its physical hardness and brittleness and natural characteristics during the processing. For this reason, granite is used as the production source material of sand and stone aggregate in concrete engineering. Through quality selection and control of base material in the early production stage of sand and stone, selection of production and processing technology and controllable detection means, the adverse factors of aggregate can be reduced and qualified high-quality sand and stone can be produced. High quality sand and gravel is the premise to guarantee the quality of concrete engineering. This paper will comprehensively discuss the influence of granite processing sand and gravel on the quality of concrete and the risk control of production cost.
Key words: high-quality sand aggregate; Aggregate grain shape; Reducing concrete cost; Optimal selection, quality and economic balance of mix design
1.工程概述
大古水电站位于西藏自治区山南地区桑日县境内，为二等大（2）型工程，以发电为主，水库正常蓄水位3447.00m，相应库容0.5528亿m3，电站坝址控制流域面积15.74万km2，多年平均流量1010m3/年，电站装机容量为660MW，电站装机容量为660MW。大坝坝顶高程EL.3451m，最大坝高117m，是目前在建的海拔最高的碾压混凝土坝，西藏在建最高大坝，坝顶长385m，大坝碾压混凝土93.7万m3，常态混凝土50.5万m3。
大古水电站主体砂石加工及混凝土生产系统规划布置于坝址左岸下游1.2km处的达古村Ⅱ期场地，主要承担导流隧洞和大坝、厂房等主体工程280.0万m3混凝土生产任务，主要以导流隧洞、大坝和厂房等工程开挖料作为料源，其岩性主要为黑云母花岗闪长岩。
2.花岗岩砂石混凝土配合比设计及优选
2.1配合比设计理念
在规范允许的条件下，试验室设计配合比应从质量与经济平衡方面综合考虑，择优选用，现从以下几方面对水工混凝土配合比的设计理念进行阐述：
1）、最小单位用水量：在满足现场施工的条件下，如果胶凝材料用量维持不变，用水量越少水胶比就越小，混凝土的抗压强度越高；如果保持水胶比不变，用水量越少，胶凝材料用量也就越少，既经济又可以降低混凝土的水化热，体积变化小，对耐久性愈有利。因此，在满足现场施工的条件下，力求单位用水量最小。
2）最大骨料粒径：骨料粒径越大，骨料的总比表面积越小，所需的胶凝材料就越少，密实性更高。骨料最大粒径在设计配合比时应根据构物断面尺寸及施工设备等条件而决定。
3）最多骨料用量：混凝土的组成是以骨料为主体的，砂主要是填充石子的空隙，胶凝材料把砂、石胶结为一个整体。石子用量越多，密实性越高需要的胶凝材料就越少，为使混凝土拌合物具有一定的流动性，胶凝材料体积应大于石子的空隙体积。
应当选择最优的石子用量。
4）最佳骨料级配：要使石子用量最多，应当使砂石骨料混合物的级配达到最佳，即骨料密度最大，孔隙率最小。在混凝土中砂子与石子的比例达到最佳才能获得最密实、最经济的混凝土。
5）经济合理的选用水泥标号，优先采用优质、经济的粉煤灰、外加剂等原材料。
2.2工程配合比设计及应用
通过对工程混凝土设计指标及参数、工地原材料、施工方法、施工环境气候的综合考虑和分析，对本工程所使用混凝土配合比进行设计，主要设计理念如上3.1章所述，主要步骤如下：
1）、原材料性能检测。
2）、根据规范及设计指标确定配制强度。
3）、确定粗骨料最佳级配，首选容重最大、空隙率最小的级配使用，必要时进行混合级配筛分析，以备泵送混凝土设计提供更多选择。
4）、确定最优砂率。
5）、确定最小单位用水量。
6）、根据粉煤灰检测情况，结合规范对掺合料在混凝土使用的限值要求，通过试验确定粉煤灰最佳掺量。
7）、外加剂适应性试验。
8）、通过确定的以上参数，选数个合适的水胶比，进行混凝土试拌，根据坍落度或VC值、含气量、泌水、离析等情况判断混凝土拌和物的工作性，存在偏离，应及时调整初步确定的用水量、砂率、外加剂掺量等，满足混凝土拌和物的工作性，并对硬化性能进行检测。
9）、水胶比确定：建立大坝常态、泵送混凝土抗压强度与胶水比的回归关系，总结回归方程式及相关系数。计算出相应的水胶比。
10）、根据确定的水胶比、拌和物性能及硬化性能成果、试拌参数计算出满足混凝土设计要求的计算配合比，经复核试验检测其施工工作性及硬化性能满足设计要求，得出推荐施工配合比。
3.工程技术创新推广应用
本项目主要研究利用复杂料源加工出质量完全满足规范并优于规范的优质砂石骨料工艺技术，其研究成果需要满足扩大有瑕疵石料的使用范围，又需要达到不降低砂石骨料质量的目的，同时需要满足运行经济指标的要求。其关键技术和创新点如下：
3.1关键技术
（1）源料快速检测及质量判断技术
（2）装车选料与料源搭配质量平衡技术研究
（3）粗碎无用原料分离工艺技术研究
（4）中碎无用原料分离及夹杂软弱颗粒骨料整形工艺技术
（5）人工砂石骨料连续级配调控技术
（6）人工砂衡量粉量智能调控技术
3.2技术创新点：
（1）检测预判、破壳留心、多级分离、弃劣留优
本工艺技术通过对源料检测进行预判，针对不同料源，调节工艺参数，无用料剔除工艺贯穿整个加工过程，充分利用软弱岩石及泥土的物理特性，研制针对性增加砂石生产工艺的无用料剔除，实现多级分离，最终达到软弱岩石及泥土最大程度的分离剔除，同时最大限度保留有用料。其生产工艺必须满足优质高效、经济合理的技术要求。
（2）密实整形、智能调粉、级配可调、优质价廉
本工艺技术研究需要克服以往利用有瑕疵石料加工砂石骨料过程中，粗骨料整形不到位，石（泥）粉含量波动大，骨料、砂级配不好等质量瑕疵。达到生产工艺经济合理，产品质量优良的目的。
4.结语
综上所诉，优质的砂石骨料是保证混凝土工程质量的前提，本工程通过工艺技术研究，利用复杂料源加工出质量完全满足规范并优于规范的优质砂石骨料，其研究成果不仅达到不降低砂石骨料质量的目的，同时需要满足运行经济指标的要求 ，从而达到了混凝土生产质量要求与经济成本平衡的目的。在广阔的市场机遇和激烈竞争并存的局面中，企业要想谋求生存和发展，需把握住质量成本与经济效益的平衡杠杆，才能取得或保持在市场竞争中的优势地位。
参考文献：
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[3]唐玉超,罗作球,袁启涛等骨料级配对混凝土工作性能及企业综合成本的影响研究[J].混凝土,2018(02):107-111.
[4] DL/T5151-2014,水工混凝土砂石骨料试验规程.
[5] DL/T5330-2015,水工混凝土配合比设计规程规程.
作者简介：周兴朝（1993-），男，助理工程师，大学本科，主要从事试验检测工作。E-mail:751895771@qq.com
路 明（1989-），男，助理工程师，大学本科，主要从事试验检测工作。E-mail:245937416@qq.com
赵可新（1969-），男，高级工程师，大学本科，主要从事试验检测工作。E-mail:941902426@qq.com