碾压混凝土通仓薄层施工技术研究与应用.pdf

2 0 1 5年第 3期( 总 2 0 3期 】 安徽建筑 虽 施 工 技 术 研 究 与 应 用 D OI ： 1 O 1 6 3 3 0 j c n k i 1 0 0 7 7 3 5 9 2 0 1 5 。0 3 0 2 5 压混凝土通仓薄层施工技术研究与应用 S t u d y o n Co n s t r u c t i o n Te c h n o l o g y o f Ro l l e r Co mp a c t e d Con c r e t e a n d i t s Ap p l i c a t i o n 杨毅 ( 安 徽 水 安 建 设 集团 股 份 有 限 公 司， 安 徽 合 肥 2 3 0 6 0 1 ) 摘要 ： 碾压混凝土( R c c ) 适用于大体积混凝土施工。 特别是在混凝 土坝体施 工中得到 了广泛应 用。碾压混凝土坝体适 宜采用通仓薄层法 施工， 该方法具有施工工 艺简单 、 水化 热散发 快 质量容 易得到保证 等 优点， 是碾压混凝土施工的先进技术。文章以重庆万盛区板辽水库碾 压混凝土 大坝为 背景展 开技 术研 究，从试验 上确定施工工 艺参数 ， 制 定合理 的施 工工艺流程 ， 拟 定切 实可行的施工方法。施工 实践表明 ， 该 碾压混凝 土大坝施 工进度快 、 质量好 ， 达到 了预 期效果。 关键词 ： 通仓薄层； 变态混凝土； V C值； 碾压遍数； 压实度 中图分类号： T U 7 5 5 6 文献标识码： B 文窜编号 ： 1 0 0 7 7 3 5 9 ( 2 01 5 0 3 - 1) 0 5 6 0 3 1 概述 碾压混凝土与用插入式振捣器振捣密实的常态混凝土主 要区别是 ： 碾压混凝土是使用水泥含量低 ， 粉煤灰掺量大的超 干硬性混凝土。 高掺粉煤灰， 少用水泥 ， 减少了混凝土水化热的 产生， 从而缩小温差， 有效防止温度裂缝产生。 水利水电工程中 已大量应用碾压混凝土作为筑坝材料 ，采用通仓薄层施工方 法 ， 以类似土石坝填筑的施工设备和工艺， 将超干硬性混凝土 快速全面地分层振动压实， 突破了传统的混凝土大坝柱状浇筑 法对大坝浇筑速度的限制。【 1 J 与碾压混凝土施工相关的还有变态混凝土，两者施工方 法 、 施工工艺、 试验参数的选择是碾压混凝土通仓薄层施工的 关键技术 。 本文以重庆万盛区板辽水库大坝碾压混凝土施工为背景 ， 对通仓薄层施工技术进行了研究。 重庆万盛区板辽水库位于青 年镇 、 关坝镇内， 坝高 4 5 2 m， 总库容 9 5 9万 m ， 浇筑混凝土 8 8 万 m3 。 2 施工技术特点与工艺原理 2 1施工技术特点 零坍落度的超干硬性碾压混凝土采用通仓薄层连续施 工， 与传统的常态混凝土筑坝技术相比， 可以节省立模工作量 ， 亲 缩短混凝土施工时间， 缩短施工工期。 措 采用薄层碾压技术进行零坍落度的超干硬性碾压混凝 土施工， 可以加快热量散发并使温度分布较均匀 ， 减少大体积 簸 墨 嚣 拟 雎 国 混凝土的温度裂缝。 碾压混凝土通仓薄层连续施工具有施工程序简化、 机械 化程度高、 混凝土浇筑强度大、 适应性强等优点， 具有显著的经 济效益和应用价值。 超干硬性碾压混凝土的水泥用量小 ， 使 用了大量的工业 废渣粉煤灰， 节能环保， 有利于可持续发展。 2 2施工工艺原理 碾压混凝土筑坝技术从早期的探索期、 过渡期发展到 目前 的成熟期， 碾压混凝土也从干硬性混凝土过渡到无坍落度的超 干硬性混凝土。 零坍落度的超干硬性碾压混凝土的骨料用量较 多、 水泥用量少， 拌和物不具有流动性 ， 在振动压实机具施加的 激振力作用下 ， 胶凝材料由凝胶转变为溶胶( 即发生液化 ) ， 具 有一定的流动性 。固相颗粒位 置得 到重新排列 ， 小颗粒 被挤 压 填充到大颗粒之间的空隙中， 从 而达到逐 渐密实 的效果 。 振动压实机具的激振力是振动轮的质量、 振幅及振动加速 度的乘积。当振动频率在 2 5 H z 一 5 0 H z 范围内， 可获得最佳的 压实效果。 在整个频率范围内， 轮轴载荷一定的情况下， 压实能 力和深度效应主要是靠振幅来获得， 且高振幅能将较大的压实 能量传递到所压混凝土层的深部， 低振幅能将较大的压实能量 传递给靠近表面的混凝土层。 初凝时问内，经振动压实机具碾压密实后的碾压混凝土， 其表面全面泛浆 ， 有弹性 ， 保证了上层混凝土骨料嵌入 已经碾 压完成的下层碾压混凝土中， 使连续施工的碾压混凝土层间结 合良好， 消除了原来的碾压混凝土层问结合薄弱， 易形成渗水 通道的缺陷。 3 施工参数 的确定 碾压混凝土通仓薄层施工参数主要包括碾压混凝土和变 态混凝土两部分 。 3 1碾压试验场地布置及碾压机具3 1 3 1 1 试 验场地布置 重庆万盛区板辽水库坝体主要使用的 C 1 5 W6三级配变态 和碾压混凝 土 、 C 2 0 WS F 1 5 0二级配变态和碾压混凝土。试 验场 地面积为 3 0 m1 7 m( 长 x宽) ， 场地基础坚实， 场地范围内首先 浇筑一层厚约 1 0 c m的 c l 5混凝土找平， 两侧及端部应立好模 板， 模板高度不小于 0 6 m。 找平混凝土强度达到 1 0 MP a 后开始 进行碾压混凝土摊铺碾压试验，碾压混凝土铺筑分 A、 B、 C、 D 四个条带， 每个条带宽 4 0 m。A区、 C区浇筑 C 2 0 W8 F 1 5 0二级 配碾压混凝土。 B区 、 D区浇筑 C 1 5 W6三级配碾压混凝土。靠 安徽建筑 2 0 1 5年第 3期( 总 2 0 3期 ) 近左右模板边缘 0 5 m宽部位分别浇筑 C 2 0 W8 F 1 5 0变态混凝 土和 C 1 5 W6 F I O 0变态混凝土。 试验共浇筑碾压混凝土 2层， 高 度约为 0 6 m。 圈 1试 验 场 地 币 置 幽 3 1 2碾压机具选择 混凝土运料入仓采用 自卸汽车， 挖掘机平仓 ， 人工辅助对 分离骨料进行处理 ， 采用振动碾碾压， 压实度检测采用密度仪 检测。变态混凝土用插入式振捣器振捣后， 表面由人工收平。 3 - 2碾压混凝土拌制 3 2 1 拌和工艺 投料顺序依次为： 小骨料、 水泥、 粉煤灰、 外加剂、 水、 砂 、 大 骨料， 净拌和时间为6 0 s 。 3 2 2碾压混凝土质量检测 对每一摊铺 层混凝 土拌和物性 能进行检 测 ，主要 检测其 V C值 ， 并成型 7 d 、 2 8 d龄期抗压强度试件。 3 3碾压 工艺试验 3 3 1 碾压工艺试验 碾 压试验 A C条带第一层和 B D条带第一层分别铺筑 C 2 O W8 F I 5 0二 级配碾压 混凝 土 、 C 1 5 W6三 级配碾 压混凝 土 ， 2 种碾压混凝土在摊铺厚度为 3 0 c m情况下，分别进行 2种不同 V C值、 不同碾压遍数与压实度的关系试验。 A B条带第一层、 C D条带第一层分别控制 V C值为 0 s 一 5 s 、 6 s l O s 。每一条带碾压方法分别为： 先进行无振 2 遍碾压 ， 再进 行有振 5遍碾压 ， 然后用核子密度仪检测其压实度， 如果达不 到设计压实度要求， 再进行 1 遍有振碾压， 检验其压实度， 如果 仍达不到压实要求， 继续进行有振碾压， 重复此类操作， 直至压 实度达到设计值要求， 最后再进行无振 2遍碾压， 从而确定最 佳碾压遍数 。碾压机械行车速度控制在 1 1 5 k m h 。 每个条带在摊铺完成后，上碾前取样测定 V C值各 2次。 碾压完成后每条带用核子密度仪测定压实度 3个点。 3 3 2层面结合面试验 A、 B 、 c、 D四个条带第一层混凝土碾压完成后，按照试验 所得的最佳 V C值和碾压遍数直接进行第二层混凝土铺筑碾 压， 并检验混凝土压实度。待混凝土凝结 7 d后进行取芯检查 查看上下两层混凝土结合效果。 3 3 3变态混凝土施工试验 在模板两侧面 O 5 m宽范围， 进行变态混凝土试验。 每侧分 为 3段， 每段 l O m， 采用分层加浆的方法和机拌变态混凝土的 方法进行， 前两段加浆量选择 5 O L 、 6 0 L ， 坍落度按 3 c m 5 c m控 制， 第三段采用机拌变态混凝土。 在每个侧面布置 3 个取芯孔 ， 待混凝土凝结 7 d后进行取芯检查 ，取芯一直从第二层打到第 一 层， 对芯样进行描述。根据变态混凝土的芯样成果和拆模后 混凝土外露面的情况， 验证变态混凝土施工工艺。 3 3 4伸缩缝施工工艺试验 采用“ 先碾压后成缝” 的方法 ， 在每一层混凝土碾压完成 后 ， 采用风钻成孔 ， 孔距 2 0 c m， 孔深 3 0 c m， 孔径不小于 2 5 mm， 成孔后灌砂捣实。 3 3 5 钻孔取芯 混凝土龄期达 7 d后 ，分别在每个条带及变态混凝土浇筑 区上打孔， 取混凝土芯样进行表观描述 ， 尤其对每个条带层面 结合情况详细评述。 3 4试验项 目及工作量 试验项目及工作量见表 1 。 试验项 目及工作量一览表 表 1 3 5试验成果 根据不同 V C值和不同碾压遍数与压实度的关系 ， 提出碾 压混凝土施工 VC值控制范围、 碾压遍数和压实度控制标准 通过变态混凝土施工试验， 检验加浆变态混凝土和机拌变 态混凝土施工效果， 确定变态混凝土施工工艺。 通过钻孔芯样检测， 检验层间结合状况、 碾压密度等 ， 确定 最佳施工参数。 4 施工工艺流程及施工技术 4 1施工工艺流程 混凝土通仓薄层碾压施工的工艺流程见图 2所示。 4 2施工技术网 4 2 1 混凝土制备 根据该浇筑仓块厚度及仓面大小 ， 提前备足混凝土用的 各种原材料 ， 须保证开仓后， 能连续浇筑。 一 l 一 盎 一 施 工 技 术 研 究 与 应 用 安 徽 建 筑 _ 2 0 1 5年第 3期( 总 2 0 3期 ) 安徽建筑 虽 施 工 技 术 研 究 与 应 用 安 徽 建 筑 囵 安装能满足碾压混凝土最大浇筑层施工进度要求的拌 和设备， 拌和设备采用强制式搅拌机或强制连续出料式的搅拌 机。 强制式搅拌机拌和碾压混凝土的时间在 1 2 01 8 0 s ， 强制连 续出料式搅拌机拌和碾压混凝土的时间不少于 1 0 s 。 搅拌机口的拌和物 V C值应为 5 s 1 2 s ， 拌和物现场 V C值 应为 5 s 1 5 s 。 4 2 2混凝土运输 采用碾压试验确定的运输设备， 运输过程要防止混凝土分 离、 泌水、 漏浆， 运输时间要控制在要求范围内。采用自卸车运 输入仓前须冲洗车胎， 以免将泥土等杂物带人仓面 ， 影响混凝 土质量。 4 2 3结合面摊铺砂浆 采用压力水清除浇筑仓块结合面上的浮浆、 松散物以及污 物。在老碾压混凝土面上新铺碾压混凝土前先铺一层砂浆， 砂 浆强度应比混凝土高一等级，其稠度控制在 1 5 0 ra m1 8 0 m m， 厚度以 l O mm2 5 m m为宜。铺浆后及时覆盖碾压混凝土， 防止 已铺的砂浆失水或初凝。 4 2 4混凝土卸料 采用多点卸料方法， 宜采用后退法卸料 ， 一次卸料不宜太 高 ， 避免混凝 土骨料分离 。 4 2 5混凝土平仓 平仓方向与坝轴线方向平行， 平仓时严格控制不同级配碾 压混凝 土的分界线 。 4 2 6混凝土碾压 采用振动碾碾压， 碾压速度控制在 1 1 5 k m h ， 碾压遍 数宜为 2 + 81 2 + 2 ( 静压 2 遍 +振压 8 一l 2遍 +静压 2 遍) 。 碾 压条带搭接宽 1 0 m m2 0 0 m m， 端头部位搭接约 1 0 0 0 m m。具体 施工参数根据不同的混凝土配合 比通过碾压试验进行确定。 碾压混凝土连续铺筑的层间间隔时间控制在初凝时间 之 内。若在初凝与终凝之间 ， 可在混凝 土表层喷洒胶浆或铺一 层砂浆后继续铺料碾压， 若超过终凝时间必须按冷缝处理。 严格按试验确定的遍数进行碾压。 4 2 7混凝 土压 实度检测 碾压混凝土压实度采用核子密度仪检测 ，每 1 0 0 2 0 0 m 布置一个检测点 ，各点压实度均要满足设计和规范要 求 。 碾压混凝土压实度检测在混凝土碾压完成 l O mi n后至 1 h内进行 。 4 2 8变态混凝 土施工 为保证坝体上游防渗区 、 廊道周边及模板 、 止水 、 岸坡处的 碾压混凝土施工质量， 在摊铺的碾压混凝土中挖槽铺洒灰浆并 振捣， 从而形成富浆碾压混凝土， 即变态混凝土。 在摊铺 的碾压混凝土 中掺 4 6 的胶浆。二级配变态 混凝土胶浆掺量宜为6 ；三级配变态混凝土，若砂中石粉含 量1 7 ， 胶浆掺量宜为4 ， 若砂中石粉含量 1 7 ， 胶浆掺量 宜为 5 ；胶浆配合 比及具体掺量根据不同的混凝土配合比通 过试验进行确定。 变态混凝土随着碾压混凝土施工逐层浇筑。 变态混凝土 采用高频振捣器振捣， 沿模板边由外向里依次振捣。 4 2 9浇筑仓块层间施工缝冲毛处理 。 为了确保上下浇筑仓块间结合良好， 浇筑仓最后一层的表 面必须进行 冲毛处理 ， 清 除混 凝土表面 的浮浆 、 污物和松 动骨 料 ， 一般可在混凝土初凝 以后 、 终凝之前采取冲毛处理。 5 施工效益分析嘲 大体积混凝土工程采用通仓薄层碾压技术施工 ， 可提高 施工工 效 、 缩短施 工工期 ， 减 少各种 施工机 械设备 、 仪器 的租 赁、 折旧费用， 降低人工费用及各项管理费用。 采用通仓薄层碾压技术施工可以加快施工速度， 一般小 型碾压混凝土坝体工程可在一个枯水期施工完成， 这样可以避 免在高温季节施工， 从而可以简化甚至取消温控措施， 大大降 低工程成本。 同时工程提前完成， 发挥工程经济效益， 如水电站 工程可以提前发电， 供水工程可提前供水。 采用通仓薄层碾压技术进行碾压混凝土施工， 可以加快 热量散发并使温度分布较均匀，减少大体积混凝土的温度裂 缝 。 6结语 采用通仓薄层施工碾压混凝土方法 ，由试验确定施工参 数 ， 严格按施工工艺流程施工 ， 并辅 以现场检测 ， 确保 了碾压混 凝土的施工质量。 碾压混凝土作为一种有发展前途的大体积混 凝土结构将会得到广泛应用， 采用通仓薄层施工方法 ， 简化了 大体积混凝土的温控措施 ，混凝土实体质量符合设计要求， 取 得了较好的经济效益和社会效益， 为大体积碾压混凝土施工提 供有益的参考。 参考文献 、 【 l 】 李凌翔 碾压混凝土坝技术的应用J 1 _ 河南水利与南水北调， 2 0 1 f ( 1 0 ) 【 2 周延平 双 曲拱 坝碾压 混凝 土施工 技术f J 黑龙 江水利科 技， 2 0 1 0 ( 6 ) 【 3 】 罗玉宝 三里坪大坝混凝土碾压试验及参数确定【 J 】 人民长江， 2 0 1 2 ( 6 ) 1 4 1蔡胜华， 杨华全， 王晓军， 王迎春， 王仲华 碾压混凝土施工工艺试验 研究 【J 】 长江科学 院院报， 2 0 1 0 ( 2 ) 5 任 小强 南 阳 回龙 电站上库碾 压混凝 土坝施 工技术 J 1 _人 民长 江， 2 0 0 7( 3 ) 【 6 】 周延平 双曲拱坝碾压混凝土施工技术 J 1 黑龙江水利科技， 2 0 1 0 ( 6 1