碾壓混凝土工藝性試驗(yàn)過程及施工參數(shù)的取定

周昌云

摘 要：通過現(xiàn)場(chǎng)施工工藝性試驗(yàn)確定碾壓混凝土拌和參數(shù)、碾壓施工參數(shù)、骨料分離控制措施、層間結(jié)合和層面處理技術(shù)措施、變態(tài)混凝土施工工藝等。同時(shí)，驗(yàn)證室內(nèi)配合比的可碾性和合理性，實(shí)測(cè)碾壓混凝土各項(xiàng)物理力學(xué)指標(biāo)，評(píng)定其強(qiáng)度、抗?jié)B、抗凍等特性，驗(yàn)證和確定碾壓混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)和措施。本文通過桐梓河圓滿貫水電站工程實(shí)例，對(duì)碾壓混凝土工藝性試驗(yàn)過程及施工參數(shù)的取定敘述如下：

關(guān)鍵詞：碾壓混凝土;工藝試驗(yàn);配合比;混凝土取芯

1、工程概況

興仁縣打魚凼水利樞紐工程位于北盤江一級(jí)支流麻沙河上，是麻沙河梯級(jí)規(guī)劃開發(fā)的龍頭水庫，工程規(guī)模為中型水庫，工程等別為Ⅲ等，該水利樞紐工程建筑物由攔河大壩、副壩、溢洪道、沖砂放空底孔組成，建筑物等級(jí)為3級(jí)。水庫總庫容為6060萬m3，調(diào)節(jié)庫容為3570萬m3;正常蓄水位EL1248m，相應(yīng)庫容為5410萬m3;死水位EL1230m，死水庫容為1840萬m3。水庫設(shè)防洪水標(biāo)準(zhǔn)按100年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)按1000年一遇。攔河大壩為碾壓混凝土雙曲拱壩，壩底建基面高程EL1170m，壩底結(jié)構(gòu)寬22m，長(zhǎng)40m。壩頂高程EL1250.50m，最大壩高80.50m，壩頂結(jié)構(gòu)寬5m，最大壩長(zhǎng)355m。

2、試驗(yàn)要求

為盡可能模擬壩體施工實(shí)際工況，工藝試驗(yàn)混凝土采用混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)強(qiáng)制式拌和樓生產(chǎn)，混凝土拌和原材料采用與壩體混凝土施工相同的材料（人工砂石料、P.O42.5R普通硅酸鹽水泥、鴨溪II級(jí)粉煤灰和外加劑），自卸汽車運(yùn)輸，平倉機(jī)倉內(nèi)施工（攤鋪、噴漿、碾壓、振搗）設(shè)備與計(jì)劃用于大壩碾壓混凝土倉面施工的設(shè)備相同。

3、試驗(yàn)主要內(nèi)容

3.1 混凝土基本性能檢測(cè)試驗(yàn)

試驗(yàn)混凝土的品種：C20二級(jí)配、C15三級(jí)配以及相應(yīng)強(qiáng)度等級(jí)兩種變態(tài)混凝土。

（1）園滿貫水電站碾壓混凝土筑壩原材料：水泥、粉煤灰、外加劑、骨料等的品質(zhì)檢驗(yàn);

（2）園滿貫水電站碾壓混凝土壩室內(nèi)試驗(yàn)推薦的混凝土配合比驗(yàn)證及調(diào)整;

（3）混凝土拌和樓出機(jī)口碾壓混凝土拌和物質(zhì)量控制檢測(cè)，碾壓混凝土性能試驗(yàn)（VC值、含氣量、容重、凝結(jié)時(shí)間、溫度）;

（4）倉面碾壓混凝土拌合物質(zhì)量控制監(jiān)測(cè)，碾壓混凝土性能試驗(yàn)（VC值、含氣量、容重、凝結(jié)時(shí)間、溫度）;

（5）出機(jī)口碾壓混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)（包括容重，7d、28d、90d抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗壓彈模、抗凍、抗?jié)B性能），并進(jìn)行28d、90d極限拉伸值測(cè)定;

（6）現(xiàn)場(chǎng)90d碾壓混凝土鉆孔取芯樣物理力學(xué)性能試驗(yàn)（包括容重、抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、靜力彈性模量、抗?jié)B、抗凍等），并進(jìn)行28d、90d極限拉伸值測(cè)定;

（7）碾壓混凝土內(nèi)部溫升，自身體積變形觀測(cè);

（8）碾壓混凝土層間及自身抗?jié)B的壓水性試驗(yàn)。

3.2 碾壓混凝土層面結(jié)合和施工縫面結(jié)合影響因素及控制方法試驗(yàn)

（1）不同級(jí)配和強(qiáng)度等級(jí)碾壓混凝土的層面的抗剪（斷）強(qiáng)度試驗(yàn);

（2）不同級(jí)配和強(qiáng)度等級(jí)碾壓混凝土初凝后層面處理（鋪砂漿、凈漿）與不處理的層面抗剪（斷）強(qiáng)度試驗(yàn)。

3.3 施工工藝

（1）混凝土拌和樓運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)（碾壓混凝土拌和投料次序、拌和時(shí)間、生產(chǎn)能力等）;

（2）骨料系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)（包括砂石料成品質(zhì)量試驗(yàn)、系統(tǒng)生產(chǎn)能力及配套試驗(yàn)）;

（3）碾壓混凝土倉面霧化狀態(tài)的建立和養(yǎng)生試驗(yàn);

（4）碾壓混凝土施工工藝和機(jī)具協(xié)調(diào)配合試驗(yàn);

（5）碾壓混凝土現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制、標(biāo)準(zhǔn)研究;

（6）變態(tài)混凝土加漿的施工設(shè)備及工藝;

（7）研究碾壓參數(shù)與壓實(shí)度的關(guān)系，確定碾壓混凝土的最佳壓實(shí)密度。

4、試驗(yàn)場(chǎng)地布置

（1）試驗(yàn)塊尺寸為長(zhǎng)×寬為20×15m，上、下游設(shè)置50cm變態(tài)混凝土。試驗(yàn)塊（采用普通硅酸鹽水泥）分成四個(gè)區(qū)，分別為R1（C15三級(jí)配碾壓混凝土）和R2（C20二級(jí)配碾壓混凝土）自然入倉區(qū)，C1（二級(jí)配變態(tài)砼）、C2（三級(jí)配變態(tài)砼）。

5、混凝土配合比校正及原材料適應(yīng)性試驗(yàn)

5.1 室內(nèi)混凝土配合比校正試驗(yàn)

配合比校正：包括原材料檢測(cè)和配合比校正兩部分，原材料的檢測(cè)項(xiàng)目在前面“試驗(yàn)項(xiàng)目及組數(shù)”里提到;配合比校正保持混凝土水膠比與配合比設(shè)計(jì)時(shí)一致，用現(xiàn)場(chǎng)原材料驗(yàn)證碾壓混凝土用水量、砂率、含氣量，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

5.2 試驗(yàn)項(xiàng)目及組數(shù)

（1）混凝土原材料檢測(cè)

5.3 拌和物均勻性試驗(yàn)

在現(xiàn)場(chǎng)工藝試驗(yàn)前，進(jìn)行均勻性試驗(yàn)，確定拌和時(shí)間，確保拌合物的均勻性和工作性。

選擇90S、120S、150S、180S四種不同的拌和時(shí)間的Vc值、含氣量正常條件下進(jìn)行混凝土均勻性試驗(yàn)。擬訂的兩種投料順序?yàn)椋旱谝环N方式C20二級(jí)配：砂+水泥+粉煤灰→水+外加劑→小石+中石;C15三級(jí)配：砂+水泥+粉煤灰→水+外加劑→小石+中石+大石;第二種方式C20二級(jí)配：水泥+粉煤灰+砂→水+外加劑→小石+中石;C15三級(jí)配：水泥+粉煤灰+砂→水+外加劑→小石+中石+大石。采用洗分析法檢測(cè)骨料含量;采用砂漿密度分析法檢測(cè)砂漿密度。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定砼拌和投料順序拌和時(shí)間。

5.4 現(xiàn)場(chǎng)碾壓砼試驗(yàn)參數(shù)的確定

（1）碾壓混凝土施工工藝流程

混凝土拌和→汽車運(yùn)輸→車輪沖洗→車輪脫水→卸料→攤鋪→碾壓→壓實(shí)度檢測(cè)?；炷涟韬陀?×2m3強(qiáng)制式拌和樓拌和。采用自卸汽車運(yùn)輸，要求駕駛室內(nèi)掛牌標(biāo)明砼的級(jí)配、強(qiáng)度等級(jí)。為防止混凝土拌和物在接料過程中骨料過于集中，要求汽車在拌和樓接料時(shí)，必須堅(jiān)持多點(diǎn)下料。砼運(yùn)輸汽車入倉之前，必須沖洗輪胎和汽車底部粘著的泥土、污物，沖洗時(shí)汽車需在沖洗點(diǎn)走動(dòng)1～2次，同時(shí)要求脫水道路（碎石填鋪道路）長(zhǎng)度不得小于30m。汽車駛?cè)肽雺喉艂}面后，應(yīng)平穩(wěn)慢行，避免在倉內(nèi)急剎車，急轉(zhuǎn)彎等有損已施工砼質(zhì)量的操作。汽車在倉面的卸料采用兩點(diǎn)卸料法，即汽車駛上條帶后開始卸料，卸過一半后在車斗門不關(guān)的情況下前行2m～4m左右繼續(xù)卸料。同時(shí)要求每層起始條帶料堆位置距端模板4～5m，距側(cè)模板1.5m。每層第一條帶卸料完后，人工將料堆周邊集中的粗骨料分散到料堆頂部，平倉機(jī)再將混凝土拌合物向端頭模板側(cè)推平達(dá)到平倉厚度，最后調(diào)頭開始平倉，并保持條帶前部略低，以降低汽車卸料落差，達(dá)到減少骨料分離的目的。倉面平倉后要求做到基本平整，無顯著坑洼。攤鋪完成后，進(jìn)行碾壓，碾壓后10min壓實(shí)度檢測(cè)。

（2）每層碾壓參數(shù)的確定

本次試驗(yàn)共分為十層，第一層檢測(cè)鋪筑厚度為35cm時(shí)，以確定碾壓遍數(shù)與壓實(shí)容重的最優(yōu)結(jié)合，對(duì)鋪筑厚度35cm的碾壓層的砼采取兩次下料;第二層試驗(yàn)在摻入不同用量的高效緩凝減水劑時(shí)，測(cè)定出碾壓砼的初、終凝時(shí)間與倉面溫度的變化關(guān)系;第三層、第四層試驗(yàn)確定兩種碾壓混凝土的Vc值與壓實(shí)容重及可碾性的關(guān)系，以檢驗(yàn)施工配合比的可行性。設(shè)計(jì)碾壓混凝土的Vc值分別為3″、7″、9″、12″4個(gè)點(diǎn)，由拌和樓控制Vc值，并用確定的鋪料厚度、碾壓遍數(shù)等工藝參數(shù)在8個(gè)單元內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)，通過觀測(cè)陷碾、粘碾、檢測(cè)容重等分析確定碾壓混凝土的Vc值與容重γ和可碾性的關(guān)系，確定碾壓混凝土Vc值的使用范圍;第五層、第六層分別設(shè)計(jì)不沖毛鋪砂漿、沖毛鋪砂漿、灑凈漿和不鋪砂漿或凈漿四個(gè)工況進(jìn)行層間結(jié)合碾壓試驗(yàn)，間隔時(shí)間暫定為八小時(shí);第七層、第八層分別設(shè)計(jì)不沖毛鋪砂漿、沖毛鋪砂漿、灑凈漿和不鋪砂漿或凈漿四個(gè)工況進(jìn)行層間結(jié)合碾壓試驗(yàn)，間隔時(shí)間暫定為十二小時(shí);第九層、第十層分別測(cè)定鋪筑厚度為25cm、45cm時(shí)，碾壓遍數(shù)與壓實(shí)容重的關(guān)系。變態(tài)砼從第一層至十層采取各層不同的加槳量（3%—12%），測(cè)出合理最優(yōu)加槳量。從第一層至十層由測(cè)量控制組測(cè)定不同鋪料厚度的壓實(shí)厚度，通過試驗(yàn)計(jì)算出壓實(shí)度，滿足設(shè)計(jì)提出的98%壓實(shí)度要求。

5.5 碾壓混凝土試驗(yàn)檢測(cè)

在進(jìn)行各層工況試驗(yàn)時(shí)，及時(shí)進(jìn)行碾壓混凝土的各項(xiàng)試驗(yàn)檢測(cè)，具體試驗(yàn)檢測(cè)項(xiàng)目列于下表。

5.6 室內(nèi)層面抗剪試驗(yàn)

5.7 變態(tài)混凝土性能檢測(cè)

變態(tài)混凝土施工是在已攤鋪好的碾壓混凝土拌和物中，摻入適量水泥煤灰漿液，然后用高頻振動(dòng)棒振搗密實(shí)。水泥粉煤灰漿的摻量通過試驗(yàn)確定。本次變態(tài)混凝土施工試驗(yàn)采用不同的施工工藝進(jìn)行，選用底部加漿、底部及中部15cm加漿、挖槽至底部和挖槽至中部15cm加漿以及表層加漿，加漿量按混凝土體積的6%～8%進(jìn)行試驗(yàn)。施工現(xiàn)場(chǎng)有專人負(fù)責(zé)漿液計(jì)量、鋪灑和漿液質(zhì)量控制。檢測(cè)項(xiàng)目有漿液比重，坍落度，相應(yīng)的性能取樣和強(qiáng)度取樣。

6、鉆孔取芯

在上述工況的碾壓混凝土達(dá)到一定齡期后，在典型單元內(nèi)進(jìn)行鉆孔取芯試驗(yàn)，鉆芯試驗(yàn)根據(jù)試驗(yàn)內(nèi)容和試件的要求進(jìn)行選取，通過鉆取芯樣試驗(yàn)對(duì)本工程碾壓混凝土施工配合比和施工質(zhì)量進(jìn)行全面評(píng)價(jià)。在鉆取芯樣的同時(shí)對(duì)不同工況下的碾壓混凝土進(jìn)行壓水試驗(yàn)，并檢驗(yàn)層間結(jié)合的抗?jié)B能力情況進(jìn)行鉆孔取芯，從外觀上觀察芯樣的質(zhì)量，并且結(jié)合芯樣抗剪、抗壓試驗(yàn)檢驗(yàn)混凝土不同層間結(jié)合的情況，2013年6月項(xiàng)目部對(duì)大壩進(jìn)行了取芯，最長(zhǎng)單根芯樣長(zhǎng)10.35米，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)芯樣試驗(yàn)各項(xiàng)性能參數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求。

7、結(jié)論

通過現(xiàn)場(chǎng)工藝試驗(yàn)取定的參數(shù)為：碾壓混凝土鋪料層厚度：35cm，碾壓遍數(shù)：2無+6振+2無;Vc值：機(jī)口2～3s，倉面5～7 s;拌和時(shí)間：120 s，改變拌和樓后為45 s，投料次序：砂+水泥+粉煤灰→水+外加劑→小石+中石+大石;變態(tài)砼加凈漿比重：1.65（按砼體積比的6%摻入）;砼凝結(jié)時(shí)間：8～12h。

通過對(duì)90d試件強(qiáng)度檢測(cè)，機(jī)口試件強(qiáng)度≥設(shè)計(jì)強(qiáng)度，現(xiàn)場(chǎng)芯樣90d試件強(qiáng)度≥設(shè)計(jì)強(qiáng)度，90d抗?jié)B指標(biāo)≥設(shè)計(jì)抗?jié)B指標(biāo)。機(jī)口、現(xiàn)場(chǎng)芯樣強(qiáng)度保證率，P=82%為合格?，F(xiàn)場(chǎng)芯樣外觀表面光滑，斷口面骨料分散均勻且膠結(jié)致密，濕表觀密度大于配合比設(shè)計(jì)值97%。芯樣獲得率為85%，水壓試驗(yàn)：?jiǎn)挝晃蕿?.92Lu。完全滿足設(shè)計(jì)、規(guī)范要求。室內(nèi)提出的施工配合比是合理可行的，對(duì)正式的大壩碾壓混凝土施工提供了依據(jù)。