水庫壩體碾壓混凝土試驗方法要點探討

梁博海

【摘要】文章主要針對水庫壩體碾壓混凝土試驗方法要點與配合比設計進行了一些簡要的分析研究。以供類似工程參考應用。

【關鍵詞】水庫壩體；碾壓混凝土試驗；配合比設計

一、引言

該水庫工程由攔河壩、輸水管線及進庫道路組成。攔河壩為碾壓混凝土重力壩，壩頂長度為338m，共分9個壩段，中間為溢流壩段，其兩側為左、右河床非溢流壩段，長為66m。溢流壩段長為57m，壩頂高程為51.0m，最大壩高為52m，溢流壩段分為5孔，每孔凈寬為10m，堰頂高程為45.8m，堰面采用WES曲線，堰頂不設閘門，自由溢流，采用挑流消能。壩體上游為鉛直壩坡，下游壩坡為1：0.78，壩頂寬度為6m。

二、碾壓混凝土設計指標

根據施工階段設計文件（TS-N-SZSZ-GDT-4GB-02），本工程大壩混凝土有R90100，W2（三級配碾壓混凝土）；R90100，W4（三級配變態混凝土）；R28250，W4（二級配變態混凝土）；R28150，W4（三級配常態混凝土）；R90200，W6（二級配常態混凝土）；R28200，W6（二級配常態混凝土）；R28300，W6（二級配常態混凝土）；R28100，W4（三級配常態混凝土）；R28300（二級配常態混凝土）；C25（預制廊道）等共10種類混凝土配合比。

（一）原材料

（1）水泥：采用P.042.5水泥。（2）粉煤灰：采用發電廠生產的優質II級粉煤。（3）骨料：砂采用經過GSP破碎機處理后的砂，由砂品質指標和顆粒級配試驗結果表明，破碎后的砂符合規范要求，砂子顆粒級配處于II區，細度模數FM=2.63屬于中砂。混凝土配合比試驗用的碎石產地為庫區石場，石料質地為花崗巖石，按級配要求通過人工篩分后分為：5～20mm、20～40mm，40～80 mm3級。

三、碾壓混凝土配合比設計

（一）碾壓混凝土配合比參數選擇試驗

①骨料級配

在進行碾壓混凝土配合比參數選擇之前，需確定粗骨料的最大粒徑、各粒徑級粗骨料所占比例。對于本工程碾壓混凝土大壩的最大粒徑為80mm，各粒徑級粗骨料所占比例可根據骨料的振實容重較大、粗骨料分離較小的原則通過試驗確定。根據骨料級配試驗結果，從碾壓混凝土的抗分離性和均勻性考慮，采用碾壓混凝土級配：二級配，小石：中石=40：60；三級配，小石：中石：大石=30：40：30。

②碾壓混凝土最佳砂率選擇

混凝土砂率是否合適直接影響混凝土單位用水量的高低，以及拌和物和易性和硬化后的混凝土的各項性能。因此必須通過試驗選擇在設定條件下，混凝土拌和物液化泛漿好、骨料掛漿充分、單位用水量最小時的砂率。最佳砂率選擇試驗采用固定水膠比和粉煤灰摻量，選擇合適的單位用水量。由于砂中石粉含量偏少，為了達到改善碾壓混凝土工作性、可碾性和提高層間結合質量的目的，采用粉煤灰代砂方案，三級配碾壓混凝土按砂質量的4%摻入粉煤灰，通過砂率的變化，對碾壓混凝土拌合物和陽值進行綜合評定。試驗結果表明，當水膠比為0.65時，碾壓混凝土三級配最佳砂率為32%；當水膠比為0.45時，碾壓混凝土二級配最佳砂率為37.5%。

③碾壓混凝土比值與單位用水量關系

碾壓混凝土單位用水量與VC值之間存在關聯關系，隨著單位用水量的增加，碾壓混凝土VC值則減小。采用固定的水膠比、粉煤灰摻量和砂率，通過調整單位用水量，測試比值的變化情況。試驗結果表明：當VC值每增減1S，用水量相應減增約1.7kg/m3。

④碾壓混凝土外加劑摻量與用水量關系

采用固定的水膠比、砂率和粉煤灰摻量，通過對外加劑摻量的調整，變動碾壓混凝土單位用水量和膠凝材用量，保持水膠比不變，使之達到相同或相近的比值（5±2s），分析外加劑摻量變化時對單位用水量的關系影響。試驗結果表明：隨著外加劑摻量增加（0.8%～1.2%），碾壓混凝土單位用水量相應減少；在氣溫22.0℃～28.0℃之間，外加劑摻量為0.8%～1.0%時，混凝土凝結時間延長約為2h左右，在外加劑摻量為1.2%時，混凝土凝結時間較長。

（二）碾壓混凝土配合比設計

①碾壓混凝土配制強度的確定

碾壓混凝土配合比設計應滿足設計強度和耐久性要求，并做到經濟合理。配制強度如下列公式計算：

碾壓混凝土配合比設計齡期選用90d，設計抗壓強度保證率為80%，t=0.842。當無近期同品種混凝土抗壓強度統計資料時，標準差δ值可按附錄A.2中取用，碾壓混凝土配制強度見表1。

（三）碾壓混凝土配合比試驗

根據碾壓混凝土試驗配合比設計參數，進行碾壓混凝土拌和物性能、力學性能、耐久性等試驗。

①碾壓混凝土拌和物性能試驗

碾壓混凝土配合比試驗按照《水工混凝土試驗規程》中碾壓混凝土規定進行。試驗所用砂礫石骨料均采用飽和面干狀態，混凝土拌和采用300L自落式攪拌機，拌和前用少量的同種混凝土將攪拌機潤濕掛漿，以減小拌和差異。采用的拌和投料順序為：碎石、膠凝材料、砂子，干拌15s后，再把配制好的外加劑溶液同水一起加入到攪拌機攪 拌180s，將攪拌好的料倒在鋼板上人工翻拌3次，然后按照試驗規程檢測評定。對碾壓混凝土拌和物進行外觀、骨料包裹情況、振實后的密實等進行檢測，并測試阢值、含氣量、密度、凝結時間等拌和物性能。②硬化碾壓混凝土性能試驗

硬化碾壓混凝土主要檢測強度和耐久性二項指標。碾壓混凝土強度試驗是將拌和物分2層裝入邊長為150mm的標準立方體試模中，每層插搗25次，并在拌和物表面壓上4900Pa的配重塊，在振動臺上振動2～3倍的比值，以表面泛漿為準，抹平表面，48h后拆模，在標養室養護至齡期進行加荷試驗。碾壓混凝土耐久性試驗成型方法與抗壓強度原理相同。

四、結語

該水庫大壩碾壓混凝土配合比試驗，是嚴格依照《水工碾壓混凝土試驗規程》等要求進行的。試驗人員克服時間緊、任務重、材料性能差異較大等困難，科學、合理、嚴謹地進行了大量試驗，取得了一系列真實可靠的試驗數據。由于本工程所用的砂中石粉含量偏少，碾壓混凝土中的富漿體總量相應減少，對施工和層間結合有一定影響。為此，在實際的碾壓混凝土施工中，采用摻粉煤灰代替砂的方案，以調整補充碾壓混凝土中漿體較低的現象。