淺談宗格魯水電站碾壓混凝土Vc值的確定

姜桂軍（中國水利水電第八工程局有限公司國際部，湖南長沙 410001）

淺談宗格魯水電站碾壓混凝土Vc值的確定

姜桂軍
（中國水利水電第八工程局有限公司國際部，湖南長沙 410001）

碾壓混凝土起源于30年代的干貧混凝土，70年代進(jìn)入世界性科學(xué)實(shí)驗(yàn)階段，由于其筑壩速度快，工期短，投資省等優(yōu)點(diǎn)，從80年代至今大體積混凝土施工中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。近年在非洲發(fā)展中國家也逐漸興起，如加納布維水電站、尼日利亞宗格魯水電站的擋水建筑物等主要為碾壓混凝土重力壩。

1 工程概況

尼日利亞某水電站位于尼日利亞聯(lián)邦共和國尼日爾州宗格魯鎮(zhèn)東北17 km的卡杜納（Kaduna）河上。電站擋水建筑中間部分為1070多m的碾壓混凝土重力壩。宗格魯鎮(zhèn)屬熱帶季風(fēng)草原氣候，主要分旱季和雨季。5月～10月為雨季，11月～次年4月，為旱季。旱季幾乎無雨，氣溫平均最高氣溫為30.5℃以上。水電站施工范圍全年雨水幾乎全部在雨季下完，多為大暴雨，雨季濕度較大，平均氣溫約為25.4℃。

2 影響碾壓混凝土拌合物Vc值的主要因素

碾壓混凝土的Vc值，又稱混凝土的稠度，稠度就是在一定的振動(dòng)條件下，碾壓混凝土的液化有一個(gè)臨界時(shí)間，達(dá)到臨界時(shí)間后混凝土迅速液化，這個(gè)時(shí)間可間接表示碾壓混凝土的流動(dòng)性。簡單說碾壓混凝土拌和物在規(guī)定振動(dòng)頻率及振幅、規(guī)定表面壓強(qiáng)下，振至表面泛漿所需的時(shí)間(以s計(jì))。

國內(nèi)外VC的檢測標(biāo)準(zhǔn)和要求有些差異，需要仔細(xì)閱讀相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，及時(shí)跟業(yè)主協(xié)調(diào)確認(rèn)。比如國外試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)C1170中5.4條：The surcharge assembly shall have a mass of 50 lb (22.7 kg) including the mass of the plastic plate and the metal shaft. 并且現(xiàn)場操作的歐美人要求以漿液出來充填滿the plastic plate所有內(nèi)表面的時(shí)間為準(zhǔn)。國內(nèi)《水工碾壓混凝土試驗(yàn)規(guī)程》SL48-94則不一樣，其中2.0.2.3條顯示：透明塑料壓板砝碼滑桿及配重砝碼總質(zhì)量為17 .75kg，以松動(dòng)滑桿緊固螺栓開動(dòng)振動(dòng)臺同時(shí)計(jì)時(shí)記下從振動(dòng)開始到圓壓板周邊全部出現(xiàn)水泥漿所需的時(shí)間為準(zhǔn)。

為確定電站擋水建筑物碾壓混凝土的Vc值，我們從影響碾壓混凝土拌合物Vc值的主要因素分析入手。

2.1 單位用水量

在保護(hù)水膠比不變的情況下，碾壓混凝土拌合物的Vc值隨單位用水量的增加而減少，這是因?yàn)樗z比不變，隨著單位用水量的增加，即膠凝材料用量增大。拌合物顆粒和周邊漿層厚度增大，游離漿液增多，因而拌合物Vc值減少。

2.2 拌合物粗骨料

在水膠比和單位用水量一定的條件下，對于同樣的級配，中粗顆粒較多，則其比表面積小，空隙率小，這室充填孔隙所需的漿量小，相應(yīng)游離漿體多，拌合物的Vc值便小。

2.3 粉煤灰的用量

在其它條件不變的情況下，粉煤灰需水量越大則膠凝材料漿體越稠，相應(yīng)游離漿體體積越小，拌合物Vc值越大。若水膠比和膠凝材料用量一定，增加粉煤灰用量，漿液內(nèi)聚力稍有增加，拌合物Vc值隨之增加，但當(dāng)粉煤灰超過一定用量時(shí)，隨著粉煤灰摻量的增加，膠凝材料漿體積增大，拌合物Vc值反而會(huì)降低。

2.4 砂率

在水膠比和膠凝材料用量保持不變的條件下，碾壓混凝土拌合物Vc值與砂率的關(guān)系曲線關(guān)系，也就是拌合物Vc值有極小值，砂率有最優(yōu)值。當(dāng)砂率大于最優(yōu)值時(shí)，拌合物Vc值隨砂率的增大而增大，這是因?yàn)樵黾由奥蕦?shí)際上是增大了骨料的總比表面積，減少了游離漿體積，因而拌合物Vc值大；當(dāng)砂率小于最優(yōu)值時(shí)，拌合物Vc值隨砂率的減少而增大。這是因?yàn)樯奥蔬^??；砂漿不足以填充粗骨料的空隙，拌合物粗糙，內(nèi)摩擦力增大，因而Vc值也增大。

試驗(yàn)表明，碾壓混凝土拌合物振實(shí)密度達(dá)到最大值時(shí)，砂率達(dá)到上述的最優(yōu)值，亦即拌合物的Vc值達(dá)到極小值。

2.5 外加劑摻量

外加劑的慘入影響漿體的內(nèi)聚力，因而影響臨界漿層厚度和游離體體積，最終也影響了拌合物的Vc值。通常情況下，摻入減少劑，緩凝劑和引起劑，可以使拌合物Vc值降低。

3 加強(qiáng)碾壓混凝土拌合物Vc值的控制和調(diào)整

根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蚪Y(jié)合以往碾壓混凝土施工工藝等，加強(qiáng)電站碾壓混凝土拌合物Vc值的控制和調(diào)整是保證碾壓混凝土質(zhì)量必不可少的辦法。

3.1 加強(qiáng)原材料質(zhì)量檢查和配料稱量檢驗(yàn)，保證新拌碾壓混凝土的Vc值

拌合前原材料滿足《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》的要求或ASTM、ACI、EN等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

如：自產(chǎn)骨料應(yīng)有足夠的儲備量并設(shè)有遮陽防雨及脫水設(shè)施拌和時(shí)砂子的含水率應(yīng)不大于6%。

拌合樓每月必須校稱一次，配料稱量允許偏差見表1。

表1 配料稱量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

3.2 加強(qiáng)碾壓混凝土拌合物Vc值的控制

碾壓混凝土在施工過程中，由于施工工藝和效率的不同，拌合物的Vc值會(huì)隨著時(shí)間的延長而變大。實(shí)驗(yàn)表明，拌合物的Vc值損失程度不一樣，其碾壓后的密實(shí)程度就不一樣，混凝土強(qiáng)度，抗?jié)B性能也就不一樣；若碾壓混凝土拌合物Vc值超過一定限度，勢必影響拌合物的可碾性，就不可能避免地影響了碾壓混凝土的質(zhì)量。

根據(jù)我國《水工碾壓砼施工規(guī)范》的要求，碾壓混凝土Vc值機(jī)口宜控制在5～12S，在施工現(xiàn)場宜控制在10～17S。當(dāng)然，根據(jù)工程施工的具體情況，在不同的施工現(xiàn)場，就要求在設(shè)計(jì)允許的范圍內(nèi)，根據(jù)不同的情況采取不同的Vc值來保證碾壓混凝土的可碾性，進(jìn)而保證碾壓混凝土的強(qiáng)度和抗?jié)B性能。例如：氣溫高時(shí)，可采取比較小的Vc值，氣溫低時(shí)，可采取較大的Vc值；晴天可采取比較小的Vc值，雨天（設(shè)計(jì)允許的降雨強(qiáng)度）可采取較大的Vc值；施工現(xiàn)場離拌合樓遠(yuǎn)時(shí)，可采取較小的Vc值，近時(shí)可采取較大的Vc值。

3.3 碾壓混凝土拌合物Vc值的調(diào)整

3.3.1 配合比

碾壓混凝土配合比對拌合物Vc值影響很大，比如初步確定的水灰比：C/W Based on the test conducted, W/C being0.65- 0.75 for RCC18020 and W/C being 0.85 for RCC18015 and W/C being 0.9 for RCC18010 all meet the design requirements ；砂率和用水量經(jīng)過試驗(yàn)都可以根據(jù)不同強(qiáng)度等級混凝土的要求篩選出對應(yīng)的最優(yōu)值。比如本電站室內(nèi)試驗(yàn)后碾壓混凝土單位用水量約為90～98 kg/m3。，砂率33～36%比較合適。碾壓試驗(yàn)完成后最終確定的設(shè)計(jì)配和比是不能隨意更改的，也是保證碾壓混凝土質(zhì)量（抗剪、抗拉強(qiáng)度和抗?jié)B）的前提。但當(dāng)現(xiàn)場條件變化很大，對拌合物Vc值影響很大時(shí)，可適當(dāng)考慮對配合比的個(gè)別因素進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)水膠比不變，增加單位用水量，實(shí)際上增加了膠凝材料用量即不經(jīng)濟(jì)又給溫控帶來了困難，混凝土的施工質(zhì)量也難保證。如膠凝材料不變，增加單位用水量，實(shí)際上增加了水膠比，盡管這種調(diào)整可大大減少拌合物Vc值，但用水量增加超過一定限度，就會(huì)影響碾壓混凝土的強(qiáng)度。

3.3.2 外加劑

外加劑是當(dāng)前碾壓混凝土必不可少的組成材料之一，也是彌補(bǔ)施工現(xiàn)場拌合物Vc值損失的有效手段。目前國內(nèi)外使用的碾壓混凝土外加劑品種很多，可以根據(jù)不同的環(huán)境條件選擇不同的外加劑，也可采用不同的摻入方式（如單摻、雙摻、混合摻）來達(dá)到，彌補(bǔ)拌合物Vc值損失的目的。特別是目前生產(chǎn)出的復(fù)合型多功能緩凝高效減少劑，使用外加劑的效應(yīng)不單具有表面活性，促使膠凝材料顆粒潤滑分散、流動(dòng)等作用，而且還具有表面張力，易于出微泡作用，增加了拌合物的柔塑性，提高了可碾性，從而有效地，彌補(bǔ)拌合物Vc值的損失。如水電八局承建的宗格魯水電站、加納布維水電站均采用湖南江海科技有限公司生產(chǎn)的TG-2緩凝高效減水劑等，效果不錯(cuò)。

3.3.3 其他措施

施工中還可以采取其他措施來減少碾壓混凝土拌合物Vc值的損失。如旱季，可在碾壓區(qū)上用塑料布遮蓋和冷水噴霧，特別是要多利用夜間施工，以避免拌合物Vc值損失過快。此外，利用加快混凝土運(yùn)輸速度，縮短倉面作業(yè)時(shí)間，來減少拌合物Vc值的損失。

4 結(jié)束語

宗格魯水電站碾壓混凝土的質(zhì)量直接關(guān)系著項(xiàng)目成敗，我們將研究碾壓混凝土Vc值將作為一個(gè)從始至終的全過程的工作。我們將通過不斷試驗(yàn)和實(shí)踐調(diào)整最合適的Vc值。

[1]《Standard Test Methods for Determining Consistency and Density of Roller-Compacted Concrete》C 1170 – 91

[2]《水工碾壓混凝土試驗(yàn)規(guī)程》SL48-94

[3]《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》DL-T5112-2000

G322

B

1007-6344（2016）04-0297-01

姜桂軍（1981—），男，湖南長沙人，本科學(xué)歷，水利水電工程專業(yè)，工程師，主要從事水電工程施工管理工作。