人工砂石骨料在碾压混凝土坝的应用和探讨

人工砂石骨料在碾压混凝土坝的应用和探讨

许勇

 中国水利水电第三工程局有限公司  陕西西安  710000

摘要:人工砂石骨料作为一种替代天然骨料的建筑材料，在碾压混凝土坝的建设中展现出巨大的潜力。本文旨在探讨人工砂石骨料在碾压混凝土坝应用中的技术特点、施工工艺以及质量控制措施，分析其在实际工程中的优势与挑战。揭示了人工砂石骨料在提高混凝土坝工程质量、降低成本、促进可持续发展方面的积极作用，并对未来的技术发展趋势提出了展望。

关键词：人工砂石骨料；碾压混凝土坝；应用

引言

随着建筑行业的快速发展，天然骨料资源的日益紧张，人工砂石骨料作为一种可持续的建筑材料，其在碾压混凝土坝中的应用越来越受到关注。碾压混凝土坝因其施工速度快、成本低廉等优点，在全球范围内得到了广泛应用。然而，人工砂石骨料的引入给碾压混凝土坝的施工带来了新的技术挑战。

1.人工砂石骨料的特性与制备

1.1人工砂石骨料的定义与分类

人工砂石骨料，是指通过机械破碎、筛分等工艺处理天然岩石或废弃混凝土等原料，制备成符合一定规格和性能要求的砂石材料。根据原料来源和制备工艺的不同，人工砂石骨料可分为再生骨料和机制砂两大类。再生骨料主要来源于建筑废弃物，如废弃混凝土、砖瓦等，经过破碎、清洗、筛分等工序制成；机制砂则是通过破碎机、制砂机等设备对天然岩石进行加工而成。人工砂石骨料因其可控性强、资源利用率高、环境友好等特点，在现代建筑工程中得到了广泛应用。

1.2人工砂石骨料的物理力学特性

人工砂石骨料的物理力学特性是评价其质量的重要指标，主要包括粒度分布、密度、吸水率、抗压强度等。粒度分布决定了骨料在混凝土中的填充效果和流动性；密度和吸水率影响混凝土的密实度和耐久性；抗压强度则是衡量骨料承载能力的关键参数。与天然砂石骨料相比，人工砂石骨料的粒形较为规则，表面粗糙，有利于提高混凝土的粘结力和强度。

1.3目前人工砂石骨料的制备工艺

目前,大多数投人运行的和正在建设中的水电站人工砂石生产系统的制砂工艺,均沿用20世纪60至70年代的棒磨机制砂工艺,仅在部分大型水电工程中采用国外先进的制砂设备。国外先进的制砂设备虽然生产强度高,但生产出来的砂的细度模数偏大(较粗)仍需采用棒磨机或其他办法进行补充,且有生产成本增加、细砂流失量大、耗钢量大及对环境污染严重等问题。

2.人工砂石骨料在碾压混凝土坝中的应用

2.1人工砂石骨料在混凝土配合比设计中的应用

2.1.1配合比设计原则

在混凝土配合比设计中，人工砂石骨料的应用需遵循一定的原则。首先，要确保骨料的粒度分布与混凝土的工作性能相匹配，以达到良好的和易性和密实度。其次，骨料的级配应满足混凝土强度和耐久性的要求，通过合理搭配粗细骨料的比例，优化混凝土的内部结构。此外，考虑到人工砂石骨料的吸水率和表面特性，需要在配合比设计中适当调整水泥浆体的用量，以保证混凝土的粘结力和抗裂性能。最后，经济性也是配合比设计的重要考量因素，应尽可能选用性价比高的骨料，降低混凝土的总体成本。

2.1.2人工砂石骨料对混凝土性能的影响

人工砂石骨料对混凝土性能的影响主要体现在强度、耐久性和工作性能等方面。由于人工砂石骨料的粒形较为规则，表面粗糙，能够提供更好的机械咬合力，从而提高混凝土的抗压和抗折强度。同时，人工砂石骨料的吸水率较低，有助于减少混凝土的收缩和开裂，增强其耐久性。然而，人工砂石骨料的表面特性也可能导致混凝土的和易性下降，因此在实际应用中需要通过调整配合比和添加适量的外加剂来改善混凝土的工作性能。

2.2施工工艺与质量控制

2.2.1碾压混凝土施工技术

碾压混凝土（RCC）施工技术是一种高效、经济的混凝土坝施工方法，其特点是通过重型振动碾压设备对混凝土进行分层摊铺和压实。在应用人工砂石骨料时，施工技术的关键在于确保骨料的均匀分布和混凝土的充分密实。首先，要精确控制每层混凝土的摊铺厚度，通常在30-50厘米之间，以适应碾压设备的作业要求。其次，碾压过程中应采用适当的振动频率和压实力度，以达到最佳的压实效果。此外，施工现场的环境条件，如温度、湿度等，也会影响碾压混凝土的质量，因此需要采取相应的保护措施。

2.2.2质量检测与评价标准

在施工过程中，需要对人工砂石骨料的质量进行严格检测，包括粒度分析、含泥量、吸水率等指标。对于碾压混凝土本身，则要进行抗压强度、抗渗性能、抗冻性能等多项测试，以验证其是否符合设计要求。评价标准通常包括国家和行业的相关规范，如《混凝土结构设计规范》、《碾压混凝土坝设计规范》等。通过建立完善的质量管理体系和实施严格的质量检测，可以有效监控施工质量，及时发现并解决潜在问题，确保工程的安全性和耐久性。

3.存在的问题与改进措施

3.1人工砂石骨料应用中存在的问题

人工砂石骨料的来源多样，质量参差不齐，可能导致混凝土性能的不稳定。例如，再生骨料中可能含有较多的杂质和有害物质，影响混凝土的耐久性和强度。人工砂石骨料的制备工艺复杂，生产过程中的能耗和排放问题不容忽视，这与可持续发展的要求存在一定的矛盾。此外，人工砂石骨料的表面特性可能导致混凝土的和易性下降，增加了施工难度。由于缺乏统一的标准和规范，人工砂石骨料的市场监管存在漏洞，可能导致劣质产品的流入，威胁工程质量。这些问题需要在未来的研究和实践中得到重视和解决。

3.2改进措施与技术发展趋势

3.2.1提高人工砂石骨料的质量稳定性

为了解决人工砂石骨料质量参差不齐的问题，需要从源头抓起，加强对原料的选择和预处理。采用先进的破碎、筛分和清洗技术，确保骨料的粒度分布、含泥量和有害物质含量符合标准。同时，建立严格的质量控制体系，对生产过程中的每一个环节进行监控，确保产品质量的稳定性。此外，推动行业标准的制定和实施，加强对人工砂石骨料市场的监管，打击劣质产品，保障工程质量。

3.2.2发展绿色制备技术

针对人工砂石骨料制备过程中的能耗和排放问题，应积极探索和推广绿色制备技术。例如，采用节能型破碎设备和高效筛分系统，减少能源消耗。利用先进的除尘和废水处理技术，降低生产过程中的环境污染。同时，鼓励企业采用循环经济模式，将生产过程中产生的废料和副产品进行回收利用，减少资源浪费。

3.2.3优化混凝土配合比设计

为了改善人工砂石骨料对混凝土和易性的影响，需要对混凝土配合比设计进行优化。通过试验研究，确定最佳的骨料级配和水泥浆体用量，以提高混凝土的工作性能。同时，引入高性能外加剂，如减水剂、增稠剂等，调整混凝土的流变性能，降低施工难度。此外，结合现代信息技术，如BIM（建筑信息模型）技术，实现混凝土配合比的智能化设计和管理，提高设计效率和准确性。通过这些技术手段，不断提升混凝土的综合性能，满足日益严格的工程要求。

结束语

综上所述，人工砂石骨料在碾压混凝土坝的应用中具有显著的技术和经济优势，能够有效提升工程质量和施工效率。然而，其应用过程中也存在一些问题和挑战，需要通过技术创新和质量管理来解决。未来，随着绿色建筑和可持续发展理念的深入人心，人工砂石骨料在碾压混凝土坝中的应用将更加广泛，相关技术也将不断进步和完善。

参考文献

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