高自密實混凝土質(zhì)量控制
——以重慶綦江黃沙水庫大壩為例

李 軼，李行文，徐代強(qiáng)

（1.重慶正源水務(wù)工程質(zhì)量檢測技術(shù)有限責(zé)任公司，401147，重慶；2.重慶市水利工程質(zhì)量中心站，401147，重慶；3.重慶市綦江旅游度假區(qū)建設(shè)管理委員會，401420，重慶）

高自密實混凝土能夠依靠自重在堆石體空隙等狹小曲折空間內(nèi)長距離流動充填并可充填細(xì)小孔隙尖端，其流動性、抗離析性和穩(wěn)定性的要求均高于常規(guī)的自密實混凝土。本文主要針對高自密實混凝土在重慶市綦江區(qū)黃沙水庫堆石混凝土重力壩的運用，證明該項技術(shù)在水利工程中具有質(zhì)量可靠性、經(jīng)濟(jì)成本節(jié)約性和施工進(jìn)度高效性，可推廣運用。

一、工程概況

黃沙水庫位于重慶市綦江區(qū)永城鎮(zhèn)永和村養(yǎng)生河右岸支流可樂槽溝下游，是一座以城鎮(zhèn)供水、農(nóng)業(yè)灌溉為主兼有灌區(qū)農(nóng)村飲水等綜合利用功能的中型骨干水利工程。工程由水庫樞紐工程、借水工程、灌區(qū)工程三部分組成，其中水庫樞紐工程由主壩、副壩、取水塔、放空管及生態(tài)放空管和附屬工程組成。主壩壩頂高程376.50 m，最大壩高30 m，壩頂長209 m；副壩壩頂高程376.50 m，最大壩高15 m，壩頂長109.5 m。主副壩壩體均采用C15（90d）W6F50堆石混凝土。

二、高自密實混凝土施工質(zhì)量控制

1.原材料質(zhì)量控制

黃沙水庫工程堅持“適材適構(gòu)”的現(xiàn)代筑壩理念，即充分利用當(dāng)?shù)夭牧?，根?jù)不同材料特性，合理選擇壩型，調(diào)整壩體結(jié)構(gòu)及分區(qū)，以滿足筑壩要求，在壩基適應(yīng)性、壩型選擇、結(jié)構(gòu)分區(qū)中充分體現(xiàn)工程安全、經(jīng)濟(jì)合理、施工便捷、生態(tài)環(huán)保等方面優(yōu)勢。

細(xì)骨料選用當(dāng)?shù)攸S沙村何家灣灰?guī)r料生產(chǎn)的人工砂，運輸距離6.5 km，經(jīng)檢測其主要指標(biāo)為：表觀密度2 670 kg/m3，細(xì)度模數(shù)2.64，石粉含量17.1%，堅固性1%，硫化物及硫酸鹽含量0.24%，堆積密度1 660 kg/m3，飽和面干表觀密度2 650 kg/m3，飽和面干吸水率1.1%，無有機(jī)質(zhì)。

粗骨料選用當(dāng)?shù)攸S沙村何家灣灰?guī)r料生產(chǎn)的5～20 mm碎石，運輸距離6.5 km，經(jīng)檢測其主要指標(biāo)為：壓碎指標(biāo)9%，表觀密度2 670 kg/m3，吸水率1.43%，含泥量0.4%，堅固性1%，針片狀顆粒含量6.5%，硫化物及硫酸鹽含量0.24%，堆積密度1550kg/m3，飽和面干表觀密度2660kg/m3，飽和面干吸水率1.41%，無軟弱顆粒和泥塊。

堆石料選用采用當(dāng)?shù)攸S沙村何家灣灰?guī)r生產(chǎn)的塊石料，運輸距離6.5 km，經(jīng)檢測其主要指標(biāo)為：飽和狀態(tài)單軸抗壓強(qiáng)度31.6 MPa，干燥狀態(tài)單軸抗壓強(qiáng)度33.9 MPa，軟化系數(shù)0.93，塊體密度2.64 kg/m3，自然吸水率1.85%，塊徑0.3～1.0 m。

水泥選用重慶綦江西南水泥有限公司生產(chǎn)的P.O42.5普通硅酸鹽水泥，運輸距離13 km，經(jīng)檢測其主要指標(biāo)為：比表面積366 m2/kg，初凝時間162 min，終凝時間263 min，3 d抗折強(qiáng)度4.1 MPa，28 d抗折強(qiáng)度8.1 MPa，3 d抗壓強(qiáng)度22.1 MPa，28 d抗壓強(qiáng)度47.0 MPa，燒失量2.61%，三氧化硫2.78%，氧化鎂1.58%，氯離子0.014%，安定性合格。

粉煤灰選用重慶松藻煤電有限公司（安穩(wěn)電廠）生產(chǎn)的F類Ⅱ級粉煤灰，運輸距離80 km，經(jīng)檢測其主要指標(biāo)為：細(xì)度18.5%，需水量比102%，燒失量5.32%，密度2.33 g/cm3。

外加劑選用北京華石納固科技有限公司生產(chǎn)的聚羧酸高性能減水劑，含固量17%，密度1.06 g/ml，pH值5.75，摻量為3.0%的減水率27%、坍落度1 h經(jīng)時變化量30 mm、28 d收縮率比106%、凝結(jié)時間差210 min、7 d抗壓強(qiáng)度比152%、28 d抗壓強(qiáng)度比137%。

2.高自密實混凝土生產(chǎn)性試驗

進(jìn)行生產(chǎn)性試驗是確保壩體高自密實混凝土生產(chǎn)質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要目的是驗證混凝土配合比、機(jī)具設(shè)備可靠性以及澆筑生產(chǎn)工藝流程等。

（1）試驗場地設(shè)計

為避免試驗失敗導(dǎo)致壩體質(zhì)量受到影響，試驗段位置定于主壩上游的鋼筋制作場地。試驗段長10 m、寬7m，施工時模擬壩體分倉高度1.5m/層澆筑，共計1層，共計堆石混凝土體積105 m3，計劃堆石率50%，所需堆石料52.5 m3，計重143 t（按檢測數(shù)據(jù)2.72 g/cm3）；純混凝土約為52.5 m3。

（2）主要施工設(shè)備

JS1000型混凝土料拌和站2套，30 m3/h；QTZ5013型塔吊2臺；320B型KT反鏟挖掘機(jī)1臺；ZL30型裝載機(jī)1臺；CQ3260型15 t自卸汽車4臺；7.5 kW水泵3臺；110-80型混凝土輸送泵1臺，80 m3/h。

（3）生產(chǎn)性試驗初擬配合比

初擬配合比采用實驗室室內(nèi)試配成果，每1 m3的C15（90d）W6F50自密實混凝土，P.O42.5普通硅酸鹽水泥用量為122 kg；Ⅱ級粉煤灰387 kg，替代率76%，水灰比為0.31；細(xì)骨料1 022 kg，砂率63.3%；5～20mm粗骨料592kg；水160kg；聚羧酸高性能減水劑5.85kg。坍落度為280mm，塌落擴(kuò)展度為670mm，V型漏斗通過時間為17s。

（4）試驗過程控制

采用2臺20 m3高壓水泵人工沖洗料石，水量、壓力滿足沖洗要求。采用SEM655D型裝載機(jī)（50型）裝運料石，斗容3.0 m3，裝載重量5 t（約2.5 m3松散料），最大運距250 m，來回用時10 min，每小時6趟，每小時堆石料入倉效率為15 m3/臺。2臺JS1000型攪拌機(jī)生產(chǎn)自密實混凝土，機(jī)械正常情況下每臺每小時產(chǎn)量30～35 m3，混凝土輸送泵每小時輸送量（高壓狀態(tài)）50～60 m3，攪拌機(jī)生產(chǎn)效率滿足混凝土不停輸送的要求?；炷翝仓r管口離澆筑點自由下落距離0.2～1 m，分6個澆筑點進(jìn)行灌注，第1點至表面出現(xiàn)混凝土用時25 min，擴(kuò)散范圍為7 m（滿倉）。完成后倉面呈傾斜狀，表面較平整。施工配合比調(diào)整用時30 min；前期混凝土澆筑38 m3用時50 min；停泵觀察時間30 min；剩余工作量用時15 min；清理機(jī)械15 min；合計用時2 h 20 min?；炷脸跄箝_始進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間21 d。

（5）混凝土抗壓強(qiáng)度檢測

取2組混凝土試塊作7 d抗壓強(qiáng)度檢測，結(jié)果分別為12.6 MPa、12.1 MPa；取3組混凝土芯樣檢測，混凝土致密且包裹石料密實，抗壓強(qiáng)度檢測分別為26.6MPa、53.7MPa（石料包裹）、59.6 MPa（石料包裹）。

（6）試驗結(jié)果

生產(chǎn)性試驗后,推薦配合比為每1 m3的C15（90d）W6F50自密實混凝土，使用P.O42.5普通硅酸鹽水泥122 kg，Ⅱ級粉煤灰356 kg，細(xì)骨料1 015 kg，5～20 mm粗骨料646 kg，水156 kg，聚羧酸高性能減水劑5.7 kg。

3.高自密實混凝土施工

石料堆碼控制的核心是確保孔隙暢通，自密實混凝土澆筑的控制重點在于配合比調(diào)整控制、混凝土拌合物性能、澆筑點布置以及確保澆筑連續(xù)性。

（1）堆石料堆碼

堆石料采取人工配合液壓反鏟篩選，同時利用高壓水沖洗干凈后，置于儲料場將游離水控干。堆石料入倉主要采用人工配合50鏟車倒退法堆碼，對局部不均勻及預(yù)埋件保護(hù)部位輔以QTZ63（5013）塔吊吊運入倉補填。倉內(nèi)塊石體積應(yīng)“下大上小、中大外小”，模板附近堆石盡量選用粒徑小的塊石且需離開模板30～100 cm。堆石完成后做好防雨（水）措施，防止雨（水）沖刷導(dǎo)致泥漿沉積于接觸面。

（2）混凝土澆筑

以自密實混凝土生產(chǎn)性試驗確定的配合比為依據(jù)，根據(jù)現(xiàn)場原材料檢測結(jié)果進(jìn)行調(diào)整修正，但水膠比變化不得超過±0.01～0.02，砂石用量±5%、水 泥用 量±10～20 kg，粉 煤灰用量±10～20 kg。為保證混凝土均勻良好的和易性與流動性，攪拌時間不宜小于2 min，坍落度控制在250～280 mm?；炷恋奶涠?、坍落擴(kuò)展度、V漏斗通過時間應(yīng)每4 h檢測不少于1次，出泵口自密實性能指標(biāo)必須滿足坍落度250～280 mm，坍落擴(kuò)展度550～720 mm，V漏斗通過時間4～20 s。引氣混凝土的含氣量，每班應(yīng)檢測1次。含氣量的范圍應(yīng)滿足5.0%±1.0%。混凝土拌和物的溫度、氣溫和原材料溫度，每4 h應(yīng)檢測1次?；炷吝\輸采用拌和機(jī)出料后直接進(jìn)入混凝土輸送泵，再沿管道泵送至倉面，用塔機(jī)配合布料機(jī)布料，確?；炷脸鰝}質(zhì)量與澆筑過程的連續(xù)性。具體操作時先以0.5～0.8 m3清水潤濕和清潔泵管，在灌注自密實混凝土之前用0.5 m3（視管道長短靈活確定）同配比水泥砂漿潤泵。 采用分點連續(xù)澆筑，即按照“多個澆筑點，一次注滿，循序漸進(jìn)”的方法實施，既可方便澆筑施工操作，又可利用混凝土層面散熱，對降低大體積自密實性混凝土的溫升有利。兩個澆筑點距離不超過3 m，遵循單向逐點澆筑的原則，從上游側(cè)開始，沿短邊澆筑，盡量單向循環(huán)。如圖1。

圖1 混凝土澆筑布點圖

（3）混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土在澆筑完畢6～18 h內(nèi)開始灑水養(yǎng)護(hù)。混凝土應(yīng)連續(xù)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期內(nèi)始終使混凝土表面保持濕潤。養(yǎng)護(hù)時間不宜小于28 d。

三、高自密實混凝土質(zhì)量檢驗

黃沙水庫大壩工程高自密實堆石混凝土施工未出現(xiàn)一條裂縫，實體質(zhì)量檢驗采取了三種方式，即制作混凝土試塊作抗壓、抗凍和抗?jié)B檢測，鉆孔作電視成像檢查以及鉆孔作壩體壓水試驗。

（1）混凝土試塊檢測情況

共取樣C15（90d）W6F50混凝土試塊130組檢測抗壓強(qiáng)度，試塊抗壓強(qiáng)度Ri為17～25.1 MPa，Rmin為17 MPa>0.9R，匯總統(tǒng)計計算平均強(qiáng)度Rn為20.84MPa，均方差S為1.32MPa，離差系數(shù)Cv為0.06，保證率系數(shù)t為4.67，保證率P為100%；抗凍和抗?jié)B各檢測36組，達(dá)到設(shè)計要求。

（2）鉆孔電視成像檢查情況

每一壩段布置2個孔，共計22孔，鉆孔總進(jìn)尺295.78 m，采用CCD攝像頭在孔中攝像，觀測平面反光鏡反射的孔壁圖像，觀測范圍為360°，采用1∶1比例顯示，鉆孔電視成像成果圖顯示混凝土與塊石膠結(jié)密實。

（3）鉆孔作壩體壓水試驗情況

對壩體鉆16孔作壓水試驗，試驗段長5.0 m，共計37段，試驗壓力1.0 MPa，透水率0.35～1.9 Lu，滿足設(shè)計指標(biāo)要求。 ■