碾壓混凝土快速筑壩技術與溫控防裂技術淺談

李翠雯 張 路

(洙趙新河流域工程管理處 菏澤 274000)

1 引言

碾壓混凝土是一種使用硅酸鹽水泥、骨料、水等制成的無坍落度的干硬性貧水泥混凝土，施工時利用振動碾分層壓實。碾壓混凝土具有體積小、強度高、防滲性能好等特點，它與常規的碾壓混凝土壩相比，在鋪設設備能力足夠的條件下，可以利用各種運輸方式進行大面積甚至通倉的鋪筑，使施工速度大為提高，從而縮短施工期，使工程早日投入運行，是一種經濟合理的施工方法。

碾壓混凝土筑壩技術大大加快了大壩的施工時間，但同時減少了混凝土自然散熱的時間，造成壩體內溫度較高，加重了裂縫產生的可能性。對碾壓混凝土的溫度控制研究表明，碾壓混凝土具有水泥用量少、絕熱溫度低等特點，但因摻入粉煤灰水化熱散熱推遲，導致混凝土水化熱溫升并不太低［1］。試驗研究及施工實踐表明，碾壓混凝土水泥用量較少，混凝土徐變較小，極限拉伸變形也低，故抗裂能力較低［2］。確保工程質量與加快施工進度是工程建設的兩大目標，因此，對快速筑壩技術中的溫控防裂技術進行研究是十分必要的。

2 碾壓混凝土快速筑壩技術

碾壓混凝土快速筑壩技術是一門涉及多專業、多工種的系列工程，它不僅對壩體結構材料的性能有比較嚴格的要求，對滿足快速筑壩的施工布置、混凝土壩線路、澆筑方式及施工也均有要求。

2.1 樞紐布置及壩體施工布置

樞紐布置及壩體結構是實現快速筑壩技術的基礎，在滿足樞紐功能的前提下對樞紐布置及壩體結構進行優化是非常必要的。壩體布置及結構設計應最大限度地減少對碾壓混凝土快速施工的干擾，為碾壓混凝土快速筑壩技術的實施創造條件;混凝土生產場地應盡量靠近施工現場;施工交通運輸應盡量采用汽車，以加快施工速度。

2.2 斜層碾壓技術的運用

施工實踐表明，斜層平推鋪筑法可以大幅度提高綜合效率。斜層平推鋪筑法用較小的澆筑能力覆蓋較大面積的壩體澆筑倉面，減少了模板工程量，可進行大面積持續澆筑，加快了工程施工進度。

2.3 變態混凝土施工

變態混凝土，又稱改型混凝土，是指在碾壓混凝土攤鋪施工中鋪灑石灰漿，利用振搗棒振動密實，形成具有常規混凝土特征的混凝土。變態混凝土的質量取決于所加石灰漿的均勻性。實踐表明，若將碾壓混凝土加漿振搗改為拌和樓拌制，現場振搗密實，這樣既可以保證施工質量，又可以保證施工效率。

3 碾壓混凝土溫控技術研究

3.1 碾壓混凝土原材料優選

碾壓混凝土原材料的性能直接影響碾壓混凝土的施工性能、抗裂性能，并對混凝土質量產生決定性影響，碾壓混凝土的配合比如下:

3.1.1 水泥

水泥對混凝土的力學和物理性能具有決定性的作用，水泥能夠產生水化熱，而且不同類型的水泥其水化熱也存在顯著的差異。為控制因水泥水化熱而產生的溫升，一般要求所選的水泥具有水化熱低、脆性系數小、收縮較小或微膨脹特性、細度適中等特點。在大體積混凝土施工過程中，不宜更換水泥廠家和水泥品種。

3.1.2 摻和料

在碾壓混凝土中摻入粉煤灰等摻和料，利用摻和料的形態效應、微集料效應及二次水化反應來改善碾壓混凝土性能，節約水泥用量，降低水化熱溫升。

3.1.3 砂石骨料

膠凝材料中釋放的水化熱是造成混凝土溫度上升的重要熱源，良好的骨料級配對于降低碾壓混凝土的凝膠材料用量、改善混凝土的性能具有重要作用。其中要求骨料必須潔凈、質地堅硬，不可含有過多的堿活性等有害物質。

人工砂石骨料中含有的石粉對混凝土的性能及施工質量存在直接的影響，試驗研究及應用表明，當石粉含量提高到18%左右時，可顯著改善碾壓混凝土的可碾性、密實性等特質，對降低混凝土絕熱溫升、提高斷裂性能也有明顯效果。而天然砂開采加工時難以獲得石粉，從技術上講，人工砂優于天然砂。

3.1.4 外加劑

外加劑具有延緩水化熱、提高抗裂性等作用，同時還能夠達到減少水泥用量的目的。一般通過相容性試驗對外加劑性能進行優選。

3.1.5 優化混凝土配合比

碾壓混凝土具有常態混凝土的基本特性和要求，在滿足振動壓實的施工工藝要求下，選擇合適的配合比，合理確定水泥、粉煤灰、砂石及外加劑的品種和用量，可以使碾壓混凝土達到均質密實及設計要求的各項物理力學性能。實際工程中一般對合格的原材料進行多組配合比試驗，選擇最優的配合比。優化混凝土配合比不僅能滿足混凝土各項物理力學性能，如:抗壓要求、抗滲要求等，還可以充分考慮溫升控制，達到降低水化熱、防止溫度裂縫產生的目的。

3.2 混凝土溫控防裂措施

3.2.1 混凝土拌和及出機口溫度的溫控措施

混凝土拌和溫度受原材料影響較大，試驗結果原材料中骨料對混凝土拌和溫度影響最大，因此降低混凝土拌和溫度最有效的方法是降低骨料溫度。為降低骨料溫度，須在控制骨料含水量小于6%的情況下定期對其進行噴水;保證骨料在堆料場的堆存時間不小于7天，以減少骨料受外界氣溫變化的影響;在骨料的運輸途中，對運輸車采取遮陽保溫措施;對水泥罐、粉煤灰罐采取遮陽、淋水等降溫措施，防止鐵罐因暴曬造成表面溫度驟升，從而導致混凝土溫度上升。

另外，在夏季工地高溫期間，為控制混凝土出機口的溫度不超過25℃，混凝土拌和時可采用冰屑、冰水拌和，以降低出機口溫度。

3.2.2 倉面溫控工藝措施

在倉面采用機械設備對混凝土進行噴霧降溫，整個倉面形成的霧氣環境，有利于降低倉面氣溫，減少混凝土溫度回升，使混凝土澆筑溫度與出機口溫度差控制在3℃左右。當澆筑倉內氣溫高于25℃時，即可進行倉面噴霧，且保證停倉期間倉面噴霧不停止作業。

3.2.3 合理調整澆筑時間

春秋期間早、晚或夜間氣溫較低，須加大混凝土澆筑強度，保證碾壓混凝土從拌和到碾壓在2h內完成;避開下午1～5點高溫時段施工。夏季在混凝土振搗密實后，白天應對倉面覆蓋保溫材料進行隔熱，夜間揭開以利散熱;冬季時需覆蓋降溫材料對混凝土進行保溫，上層混凝土開始鋪料時才逐步揭開。

3.2.4 通水冷卻措施

通水冷卻一般根據設計或相關計算，根據多年平均氣溫確定每月的混凝土內部最高溫度，沿混凝土層面敷設冷卻水管，控制混凝土溫度保持在標準范圍內。以某水利樞紐大壩為例，通水水管層間距為1.5m，沿軸線方向蛇形布置，管間距為1m。單根冷卻蛇形管冷卻水量控制在1.0～1.5m3/h，水流方向每24～48h變換一次。通水冷卻分為兩期，單條冷卻水管鋪設完成，上部混凝土下料時開始進行一期通水。冬季來臨前和壩體蓄水前，若壩體個別部位最高溫度仍超過允許最高溫度，則對壩體混凝土進行二期冷卻。

3.2.5 混凝土養護及表面保護

混凝土澆筑完畢后，及時采取灑水、流水或薄膜進行養護，保持適宜的溫度和濕度。春秋季晝夜溫差日變幅大，氣溫驟降也較頻繁，在氣溫驟降期，均對澆筑塊齡期大于5天的進行保溫。除氣溫驟降期需進行保溫外，對于放年澆筑的混凝土從當年10月起對暴露面保溫，時段延長至次年氣溫升高時為止。

4 結語

連續、快速施工是碾壓混凝土的施工特點。樞紐布置及施工路線布置合理緊湊，縮短了原材料等的運輸路程，保證了混凝土的澆筑強度;斜層碾壓技術的運用，打破了較大倉面中層間隔時間的限制，在不增加施工設備的情況下，不需分割較大倉面，能夠保證長時間連續澆筑，使壩體同步上升;變態混凝土改善了施工工藝，降低了施工難度，提高了混凝土施工機械的生產效率。

在保證快速施工的同時，通過合理有效的溫控措施，嚴控出機口溫度，可減少運輸過程中混凝土原材料的溫升;采用倉面噴霧降溫，可合理調整混凝土澆筑時間;采用通水冷卻管及后期保養，層層把關，可嚴控混凝土質量?！?/p>

1 陳文耀，肖興恒.三峽三期圍堰碾壓混凝土中粉煤灰水化熱計算研究［J］.長江科學院院報，2009(9):76-79.

2 宋永嘉，豐帥.碾壓混凝土壩溫控防裂探討［J］.中國水運，2009(1)(下半月).