自密实混凝土在黄沙坑水库大坝中的应用.pdf
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1、2 0 1 5年第 2期 自密实混凝土在黄沙坑水库大坝中的应用 郑庆喜 ( 明溪县水利局 ,福建 明溪3 6 5 2 0 0 ) 摘要: 自密实混凝土在水利工程 中的应用是水利工程技术、工艺的重要突破。该文以黄沙坑水 库大坝为例 ,阐述 自密实混凝土特点、应用、施工方法、质量控制等。 自密实混凝土施工过程 中,对原材料 、配合比调整、流变性能、浇筑 时间、养护等进行控 制,施 工后坝体外观质量、 透水率、抗压强度、水化温升等指标均满足设计要求。该施工质量控制技术对 自密实混凝 土堆 石坝在水利工程 中推广应用具有借鉴作用。 关键词 :自密 实混凝土;大坝 ;堆石混凝土 ;质量控制 中图分类号
2、: T V 5 4 4 文献标识码 : B 文章编号 : 1 0 0 2 3 0 1 1 ( 2 0 1 5 ) 0 2 0 0 2 3 0 3 前言 自密 实 昆凝 土( S e l fC o mp a c t i n g C o n c r e t e , 简称 S C C)是指加入一定量 的外加剂 ,使粗细骨料 均匀悬浮在水 泥浆 中,浆体具有高流动性、不离析 性 、不泌水性 ,浇筑时无需振捣而依靠 自重把浆体 填满空隙成型的高性能混凝土。在建筑上 ,对结构 复杂 、浇筑时难于振捣 的构件 ,采用 自密实混凝土 解决 了常规混凝 土不密实 、成型差的问题。 自密实 混凝土由日本冈村普教授
3、在上世纪 8 O年代研制成 功 ,之后在各个 国家得 以推广应用 J 。 自密实混凝 土被称为近几十年混凝土建筑技术具有革命性 的一 个发展 ,已在越来越多工程领域 中得到应用。 2 0 0 3年 ,在 自密实混凝土基础上发展出了一种 新型施 工技 术一堆 石 混凝 土 ( R o c kF i l l e d C o n c r e t e ,简称 R F C) _ 2 J 。该技术 是清华 大学所有 的 国 家专利技术 ,利用 自密实混凝土充填大粒径堆石 的 空隙形成大体积混凝土。 1 工程概况 黄沙坑水库位于福建省三 明市明溪县境 内城岚 溪黄沙坑村河段 ,距 明溪县约 2 0 k m,
4、是一座 以灌 溉为主、供水为辅的综合利用型水库 ,总库容 1 7 1 7 万 m ,是福建省十二五规划的重点工程项 目。水库 主要建筑物包括拦河坝、进水 口及 隧洞等 。拦河坝 分为主坝和副坝 ,主坝坝顶高程 4 4 8 7 0 m,坝顶长 1 9 8 m,宽 5 0 m,最大坝高 4 4 2 0 m;副坝布置在 收稿 日期 :2 0 1 5 0 6 3 0 左岸的垭 口处 ,坝顶高程 4 4 8 7 0 m,坝顶长 8 6 m, 宽 5 0 m,最大坝高 2 0 0 m。主坝及副坝 的坝体材 料均采用 C 2 0自密实堆石混凝土,是福建省第一座 自密实混凝土堆石坝。 2 自密实混凝土在坝体中
5、应用的特点 水利工程大坝采用 自密实混凝土 ,坝体 中可以 堆砌大量的堆石 ,降低 了大坝大体 积混凝土水化温 升 ,节省了投资 ,施工机械化程度较高 ,施工进度 快 ,工程质量受人为的干扰小 3 J 。 ( 1 )减少水化温升:坝体中堆石体积可达 5 0 5 5 ,自密实混凝土本身水泥用量较 常规混凝土 少并掺入粉煤灰 ,单位堆石体 的水泥含量少 ,水化 温升小 ,温控简单。 ( 2 )施工工艺简单、机械化程度较高、进度 快 :与常规砌 石坝相 比,可缩短 工期 2 0 3 0 。 块石用后八轮汽车直接入仓 ,挖掘机平仓 ,自密实 混凝土采用泵送入仓 ,无需振捣。 ( 3 )密实性好 ,质量
6、受人为干扰小 :自密实混 凝土具有 良好的流动性能、充填性能和抗离析性能 , 避免 了混凝土与块石胶结面薄弱区的产生 。自密实 混凝土质量控制 主要在配合 比,一旦配合 比确定 , 密实度不受人工影响。 3 自密实混凝土对原材料的要求 原材料 品质是确保混凝 土质 量 的最重要一环 。 自密实混凝土 的原材料应满足 胶结颗粒料筑坝技 术导则 ( S L 6 7 8 2 0 1 4 )及 国家 、水 利水 电行 业 23 2 0 1 5年第 2期 HS K 0 1 坝基开挖料0 9 5 4 5 0 2 4 0 1 9 4 3 2 1 8 8 6 6 4 1 1 9 4 6 5 5 ( 1 3 )
7、原状灰 HS K 0 2 。 7 2 4 2 s 2 s 4 7 8 钾6 2 8 6 8 2 ( )原状灰 H S K 0 3 洞碴料0 9 8 4 5 1 2 3 5 6 1 8 6 3 1 0 8 9 3 6 2 2 1 9 7 7 2 8 ( 1 5 )磨细灰 H S K 0 4 块石料场0 9 4 4 4 1 2 4 6 2 1 7 9 3 2 2 8 6 1 6 5 0 1 9 2 9 7 ( 1 9 ) 磨细灰 的相关技术标准。 ( 1 )粗骨料 :连续 级配、粒径 52 0 m m。黄 沙坑水库大坝所用粗骨料采用当地石料轧制而成 。 ( 2 )细骨料 :选用中砂或 中粗砂 ,细
8、度模数在 2 7 3 3之间。黄沙坑水库大坝采用与粗骨料生产 同一设备生产的人工细骨料。 ( 3 )水泥 :水泥的选用应考虑与专用外加剂的 相容性 ,一般选用普通硅酸盐 水泥和硅酸盐水泥 , 不宜便用铝酸盐 、硫铝酸盐水泥或早强型水泥,因 为后者水泥凝结速度较快 ,产生流动 困难 ,无法达 到 自密实 目的。黄沙坑水库大坝水泥采用福建三 明 金牛水 泥 有 限公 司 生 产 的散 装 普 通 硅 酸 盐 水 泥 P O 4 2 5。 ( 4 )掺合料 :掺加适量矿物掺合料能调节混凝 土的流变性能 ,提高塑性 粘度 。自密实混凝土的掺 合料有粉煤灰、矿渣粉 、硅粉等 ,其 中使用粉煤灰 较普遍
9、,粉煤灰的品质标 准为 级灰及 以上。黄沙 坑水库大坝采用福建省永安市瑞祥粉煤灰科技有限 公司生产的级粉煤灰。 ( 3 )外加剂 :除应符合规范要求外 ,还应对特 定工程采用专用外加剂 。黄沙坑水库大坝外加剂采 用北京华石纳固科技有限公司生产的堆石混凝土专 用外加剂。 4 自密实混凝土配合比及调整 自密实混凝土在配合 比设 计上用粉体取代了相 2 4 当数量的石子 ,通过高效减水剂的分散和塑化作用 , 使浆体具有优 良的流动性和粘聚性 ,能够有效包裹 输运石子 ,达到 自密实的效果 。 配合比是自密实混凝土质量控制的重点和难点, 选择合适的骨料级配比例是制备 自密实混凝土关键 技术之一。黄沙坑
10、水库大坝 自密实混凝土现场配合 比因粗细骨料 发生变 化及加工设 备更 新 ( 详见表 1 ) ,经历了三次较大调整 :第一次因粗细骨料加工 机械设备更新 ,原料仍为大坝基础开挖料 ,质地为 变质酸性火山岩 ;第二次 因原材料变化 ,采用隧洞 洞碴料 ,质 地为花 岗岩 ;第 三次也 因原材料 变化 , 采用块石开采料 ,质地为砂岩。经分析 ,因加工设 备差异和不同质地的原材料加工的粗 细骨料 ,粗骨 料级配 、颗粒表面积及砂的细度模数均发生一定变 化,自密实混凝土 的配合 比应作相应调整 ,调整后 配合 比详见表 2,各次配合 比调整后 的混凝土工作 性能均能满足施工要求 ,详见表 3 。
11、料场第一次调整 即砂石料加工设备更新后 ,坝 基开挖料加工的碎石 、人工砂 的颗粒级配变化引起 的空隙率较大,使得自密实混凝土单位石子体积减 少、填充砂间空隙的胶凝材料用量增加;第二次调 整使用洞碴料轧制的粗细骨料级配较合理,空隙率 较小 ,胶材用量相对较小 ,但粗骨料颗粒偏细 ,单 位用水量有所增加 ;第三次调整使用块石料场轧制 粗骨料颗粒略粗 ,骨料级配相对合理 ,在 满 足施 工 工作性时,也有利于降低胶材用量。 从表 2可 以看出,同一个厂家 级粉煤灰 ,采 用磨细灰外加剂掺量从 1 3 增加到 1 9 。分析其 原因,磨细粉煤灰 的微观颗粒表面更粗糙 ,呈蜂窝 状 ,而原状灰表面较光
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