大壩碾壓混凝土施工參數(shù)試驗研究

(中國水利水電第四工程局西南分局，四川 成都 610074)

1 工程概述

永定橋水利工程為瀑布溝水電站移民安置配套工程，由首部樞紐工程及輸水渠系工程兩大部分組成。首部樞紐主要建筑物為碾壓混凝土重力壩，分別由擋水壩段、溢流壩段、中孔壩段和引水壩段組成，壩高123m，壩頂寬度7m，壩頂長度161m。壩體為碾壓混凝土，鄰近模板及壩內(nèi)建筑物周邊對碾壓混凝土加漿、振搗，成變態(tài)混凝土。碾壓混凝土施工最大倉面面積為3410m2，碾壓混凝土總量41.42萬m3。碾壓試驗場地為5m×20m，分Ⅰ、Ⅱ兩個區(qū)，每個區(qū)2個條帶，分別進行RCC9015W4(三)、RCC9020F150W8(二)兩種碾壓混凝土及RCC9020W8(二)變態(tài)混凝土的相關(guān)試驗。

2 原材料檢測及配合比驗證

2.1 水泥

選用P.MH42.5中熱硅酸鹽水泥，通過下頁表1的檢測結(jié)果分析，該水泥滿足《中熱硅酸鹽水泥、低熱硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥》(GB200—2003)的要求。

2.2 粉煤灰

選用Ⅰ級粉煤灰，通過對下頁表2的檢測結(jié)果分析，粉煤灰需水量比不大于100%，其他所檢項目滿足規(guī)范要求。

表1 水泥物理性能試驗結(jié)果統(tǒng)計

表2 粉煤灰品質(zhì)檢測結(jié)果統(tǒng)計

2.3 細骨料

細骨料為白云巖生產(chǎn)的人工砂，根據(jù)表3的檢測數(shù)據(jù)分析，人工砂滿足規(guī)范要求。本次試驗用砂石粉含量適中，當(dāng)石粉含量控制在12%～22%時，碾壓混凝土泛漿的效果較佳。

表3 細骨料品質(zhì)檢測結(jié)果統(tǒng)計

2.4 粗骨料

粗骨料采用白云巖生產(chǎn)的人工骨料，粗骨料檢測滿足規(guī)范要求，檢測結(jié)果見表4。

表4 粗骨料品質(zhì)檢測結(jié)果統(tǒng)計

2.5 外加劑

試驗采用FDN-1型高效減水劑和GRT-AE型(液體)引氣劑，試驗結(jié)果均滿足規(guī)范要求，檢測結(jié)果統(tǒng)計見表5。

表5 混凝土外加劑性能試驗結(jié)果統(tǒng)計

2.6 混凝土配合比

用于本工程的碾壓混凝土施工配合比及變態(tài)混凝土加漿量，已完成室內(nèi)試驗，成果已經(jīng)該工程監(jiān)理批復(fù)，同意使用。本次工藝性試驗選取RCC9015W4(三)、RCC9020F150W8(二)兩種碾壓混凝土配合比進行試驗，變態(tài)混凝土選用RCC9020W8(二)進行試驗。

在工藝試驗中，氣溫比較穩(wěn)定，混凝土從出機口到現(xiàn)場碾壓前的VC值損失較慢，最大損失2s，滿足現(xiàn)場工藝性試驗要求。

3 碾壓混凝土投料順序及拌和時間研究

3.1 投料順序研究

投料順序在第一、二層碾壓工藝試驗中進行，在配合比一定的條件下，相同的拌和時間，對兩種投料順序所產(chǎn)生的碾壓混凝土拌和物進行外觀和均勻性的對比試驗，現(xiàn)場觀察可碾性，確定投料順序。

二級配投料順序?人工砂→中石→小石→水泥→粉煤灰→水→外加劑；?中石→小石→砂子→水泥→粉煤灰→外加劑→水。

三級配投料順序?人工砂→大石→中石→小石→水泥→粉煤灰→水→外加劑；?大石→中石→小石→砂→水泥→粉煤灰→水→外加劑。

通過試驗表明：二級配混凝土投料順序?混凝土均勻性效果一般，用投料順序?時，混凝土均勻性效果較好；三級配混凝土投料順序?混凝土均勻性效果一般，用投料順序?時，混凝土均勻性效果較好。所以，二級配混凝土、三級配混凝土均采用?投料順序。

3.2 拌和時間研究

在確定了投料順序后，對相同配合比，不同拌和時間下，碾壓混凝土拌和物的均勻性對比試驗，試驗選用90s、80s、70s拌和時間。通過現(xiàn)場試驗，二級配和三級配混凝土在90s的拌和時間下，均勻性較好。

4 混凝土性能試驗

4.1 VC值損失試驗

混凝土出機后，經(jīng)過運輸、攤鋪、碾壓這一循環(huán)過程后，VC值有一定量的損失，損失程度與混凝土歷時、環(huán)境溫度、濕度及風(fēng)速等條件有關(guān)。通過表6的試驗成果分析，當(dāng)歷時30min左右時，混凝土的VC值從機口到入倉的損失為1.5～2s，損失率為57%～80%。

表6 混凝土VC值損失檢測結(jié)果

4.2 含氣量損失試驗

通過表7的試驗數(shù)據(jù)分析，當(dāng)歷時30min左右時，含氣量從機口到入倉的損失為0.3%～0.4%，含氣量損失率為6.8%～11.4%，現(xiàn)場含氣量滿足原配合比確定范圍。

表7 混凝土含氣量損失檢測結(jié)果

4.3 碾壓遍數(shù)與壓實度的關(guān)系

采用雙點疊壓法卸料，推土機平倉，攤鋪厚度35cm，雙鋼輪振動碾碾壓，振動頻率51～67Hz。振動碾行走速度1.0～1.5km/h，本次試驗取1.3km/h和1.5km/h，進行無振2遍加有振4、6、8遍再加無振2遍的組合碾壓遍數(shù)試驗。通過對表8的試驗分析，碾壓混凝土三級配、二級配在有振碾4遍時，碾壓混凝土泛漿效果及壓實度都達不到要求，碾壓混凝土三級配、二級配在有振碾6遍時，混凝土的壓實度滿足設(shè)計要求，泛漿較好；當(dāng)行走速度為1.3km/h時，碾壓混凝土泛漿效果較為理想，當(dāng)行走速度為1.5km/h時，碾壓混凝土泛漿效果一般；當(dāng)有振碾壓達到8遍時，壓實度達到最大。最終確定碾壓遍數(shù)為2+6+2，行走速度為1.3km/h。二級配碾壓混凝土碾壓遍數(shù)與壓實度關(guān)系曲線(RCC9020F150W8)見下頁圖1，三級配碾壓混凝土碾壓遍數(shù)與壓實度關(guān)系曲線(RCC9015W4)見下頁圖2。

表8 碾壓遍數(shù)與壓實度關(guān)系試驗結(jié)果

圖1 RCC9020F150W8(二)混凝土碾壓遍數(shù)與壓實度關(guān)系曲線

圖2 RCC9015W4(三)混凝土碾壓遍數(shù)與壓實度關(guān)系曲線

4.4 混凝土凝結(jié)時間

對第一層面RCC9020F150W8二級配碾壓混凝土進行室內(nèi)凝結(jié)時間試驗，初凝時間歷時16h45min，終凝時間歷時20h50min，對第一層面RCC9015W4三級配碾壓混凝土進行了室內(nèi)凝結(jié)時間試驗，初凝時間歷時17h10min，終凝時間歷時21h20min。

5 混凝土強度及耐久性試驗

5.1 碾壓混凝土強度及耐久性試驗

本次試驗采用RCC9015W4(三)和RCC9020F150W8(三)碾壓混凝土，通過表9可以看出，三級配及二級配碾壓混凝土加入粉煤灰后，抗壓強度、劈拉強度早期較低，后期增長較大，抗?jié)B、抗凍性能滿足設(shè)計要求。

5.2 變態(tài)混凝土強度及耐久性試驗

本次試驗采用RCC9020F150W8 二級配變態(tài)混凝土，配合比要求加漿量為5%、6%和7%，采用掏槽法加漿，當(dāng)加漿量為5%時，泛漿量較差，無法滿足施工要求；當(dāng)加漿量為6%時，泛漿效果較好，能夠滿足施工要求；當(dāng)加漿量為7%時，泛漿量較好，但表層漿液明顯富余。因此，最終加漿量為6%，變態(tài)混凝土強度及耐久性試驗結(jié)果見表10。

表9 碾壓混凝土強度及耐久性試驗結(jié)果匯表

表10 變態(tài)混凝土強度及耐久性試驗結(jié)果統(tǒng)計

6 結(jié) 語

通過碾壓混凝土生產(chǎn)性工藝試驗研究，結(jié)合試驗數(shù)據(jù)分析，當(dāng)石粉含量控制在12%～22%時，碾壓混凝土泛漿的效果會更佳，推薦機口VC值按1～5s進行控制，可根據(jù)氣候環(huán)境的變化做適當(dāng)?shù)膭討B(tài)調(diào)整。

二級配混凝土采用：中石→小石→砂子→水泥→粉煤灰→外加劑→水的投料順序，三級配混凝土采用:大石→中石→小石→砂→水泥→粉煤灰→水→外加劑的投料順序，經(jīng)過90s的拌和，混凝土均勻性較好。

倉面采用雙點疊壓式卸料，平倉后每層厚度35cm，雙鋼輪振動碾碾壓10遍，即：2(無振)+6(有振)+2(無振)，行走速度為1.3km/h，壓實度可滿足設(shè)計要求。變態(tài)混凝土采用掏槽法加漿，加漿量為6%，泛漿較好。

生產(chǎn)性碾壓試驗雖模擬現(xiàn)場進行，但試驗場地小，環(huán)境易控制，各項指標可控。在現(xiàn)場施工時，倉面面積增大，施工設(shè)備增多，不可預(yù)見的因素也會時刻出現(xiàn)，影響施工。所以在施工過程中通過加強控制，以碾壓試驗的相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合現(xiàn)場實際情況適時調(diào)整，可指導(dǎo)現(xiàn)場施工。

碾壓混凝土降低了混凝土用水量及膠凝材料用量，減少了混凝土的絕熱溫升，具有顯著的經(jīng)濟效益，并且施工速度快。通過對本工程碾壓混凝土施工工藝的試驗研究，得出碾壓混凝土最佳施工工藝及相關(guān)參數(shù)，在確保大壩碾壓混凝土施工質(zhì)量的同時，進一步加快施工進度、節(jié)省工程投資，可為同類工程的施工提供借鑒。