大壩碾壓混凝土施工參數試驗研究

(中國水利水電第四工程局西南分局，四川 成都 610074)

1 工程概述

永定橋水利工程為瀑布溝水電站移民安置配套工程，由首部樞紐工程及輸水渠系工程兩大部分組成。首部樞紐主要建筑物為碾壓混凝土重力壩，分別由擋水壩段、溢流壩段、中孔壩段和引水壩段組成，壩高123m，壩頂寬度7m，壩頂長度161m。壩體為碾壓混凝土，鄰近模板及壩內建筑物周邊對碾壓混凝土加漿、振搗，成變態混凝土。碾壓混凝土施工最大倉面面積為3410m2，碾壓混凝土總量41.42萬m3。碾壓試驗場地為5m×20m，分Ⅰ、Ⅱ兩個區，每個區2個條帶，分別進行RCC9015W4(三)、RCC9020F150W8(二)兩種碾壓混凝土及RCC9020W8(二)變態混凝土的相關試驗。

2 原材料檢測及配合比驗證

2.1 水泥

選用P.MH42.5中熱硅酸鹽水泥，通過下頁表1的檢測結果分析，該水泥滿足《中熱硅酸鹽水泥、低熱硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥》(GB200—2003)的要求。

2.2 粉煤灰

選用Ⅰ級粉煤灰，通過對下頁表2的檢測結果分析，粉煤灰需水量比不大于100%，其他所檢項目滿足規范要求。

表1 水泥物理性能試驗結果統計

表2 粉煤灰品質檢測結果統計

2.3 細骨料

細骨料為白云巖生產的人工砂，根據表3的檢測數據分析，人工砂滿足規范要求。本次試驗用砂石粉含量適中，當石粉含量控制在12%～22%時，碾壓混凝土泛漿的效果較佳。

表3 細骨料品質檢測結果統計

2.4 粗骨料

粗骨料采用白云巖生產的人工骨料，粗骨料檢測滿足規范要求，檢測結果見表4。

表4 粗骨料品質檢測結果統計

2.5 外加劑

試驗采用FDN-1型高效減水劑和GRT-AE型(液體)引氣劑，試驗結果均滿足規范要求，檢測結果統計見表5。

表5 混凝土外加劑性能試驗結果統計

2.6 混凝土配合比

用于本工程的碾壓混凝土施工配合比及變態混凝土加漿量，已完成室內試驗，成果已經該工程監理批復，同意使用。本次工藝性試驗選取RCC9015W4(三)、RCC9020F150W8(二)兩種碾壓混凝土配合比進行試驗，變態混凝土選用RCC9020W8(二)進行試驗。

在工藝試驗中，氣溫比較穩定，混凝土從出機口到現場碾壓前的VC值損失較慢，最大損失2s，滿足現場工藝性試驗要求。

3 碾壓混凝土投料順序及拌和時間研究

3.1 投料順序研究

投料順序在第一、二層碾壓工藝試驗中進行，在配合比一定的條件下，相同的拌和時間，對兩種投料順序所產生的碾壓混凝土拌和物進行外觀和均勻性的對比試驗，現場觀察可碾性，確定投料順序。

二級配投料順序?人工砂→中石→小石→水泥→粉煤灰→水→外加劑；?中石→小石→砂子→水泥→粉煤灰→外加劑→水。

三級配投料順序?人工砂→大石→中石→小石→水泥→粉煤灰→水→外加劑；?大石→中石→小石→砂→水泥→粉煤灰→水→外加劑。

通過試驗表明：二級配混凝土投料順序?混凝土均勻性效果一般，用投料順序?時，混凝土均勻性效果較好；三級配混凝土投料順序?混凝土均勻性效果一般，用投料順序?時，混凝土均勻性效果較好。所以，二級配混凝土、三級配混凝土均采用?投料順序。

3.2 拌和時間研究

在確定了投料順序后，對相同配合比，不同拌和時間下，碾壓混凝土拌和物的均勻性對比試驗，試驗選用90s、80s、70s拌和時間。通過現場試驗，二級配和三級配混凝土在90s的拌和時間下，均勻性較好。

4 混凝土性能試驗

4.1 VC值損失試驗

混凝土出機后，經過運輸、攤鋪、碾壓這一循環過程后，VC值有一定量的損失，損失程度與混凝土歷時、環境溫度、濕度及風速等條件有關。通過表6的試驗成果分析，當歷時30min左右時，混凝土的VC值從機口到入倉的損失為1.5～2s，損失率為57%～80%。

表6 混凝土VC值損失檢測結果

4.2 含氣量損失試驗

通過表7的試驗數據分析，當歷時30min左右時，含氣量從機口到入倉的損失為0.3%～0.4%，含氣量損失率為6.8%～11.4%，現場含氣量滿足原配合比確定范圍。

表7 混凝土含氣量損失檢測結果

4.3 碾壓遍數與壓實度的關系

采用雙點疊壓法卸料，推土機平倉，攤鋪厚度35cm，雙鋼輪振動碾碾壓，振動頻率51～67Hz。振動碾行走速度1.0～1.5km/h，本次試驗取1.3km/h和1.5km/h，進行無振2遍加有振4、6、8遍再加無振2遍的組合碾壓遍數試驗。通過對表8的試驗分析，碾壓混凝土三級配、二級配在有振碾4遍時，碾壓混凝土泛漿效果及壓實度都達不到要求，碾壓混凝土三級配、二級配在有振碾6遍時，混凝土的壓實度滿足設計要求，泛漿較好；當行走速度為1.3km/h時，碾壓混凝土泛漿效果較為理想，當行走速度為1.5km/h時，碾壓混凝土泛漿效果一般；當有振碾壓達到8遍時，壓實度達到最大。最終確定碾壓遍數為2+6+2，行走速度為1.3km/h。二級配碾壓混凝土碾壓遍數與壓實度關系曲線(RCC9020F150W8)見下頁圖1，三級配碾壓混凝土碾壓遍數與壓實度關系曲線(RCC9015W4)見下頁圖2。

表8 碾壓遍數與壓實度關系試驗結果

圖1 RCC9020F150W8(二)混凝土碾壓遍數與壓實度關系曲線

圖2 RCC9015W4(三)混凝土碾壓遍數與壓實度關系曲線

4.4 混凝土凝結時間

對第一層面RCC9020F150W8二級配碾壓混凝土進行室內凝結時間試驗，初凝時間歷時16h45min，終凝時間歷時20h50min，對第一層面RCC9015W4三級配碾壓混凝土進行了室內凝結時間試驗，初凝時間歷時17h10min，終凝時間歷時21h20min。

5 混凝土強度及耐久性試驗

5.1 碾壓混凝土強度及耐久性試驗

本次試驗采用RCC9015W4(三)和RCC9020F150W8(三)碾壓混凝土，通過表9可以看出，三級配及二級配碾壓混凝土加入粉煤灰后，抗壓強度、劈拉強度早期較低，后期增長較大，抗滲、抗凍性能滿足設計要求。

5.2 變態混凝土強度及耐久性試驗

本次試驗采用RCC9020F150W8 二級配變態混凝土，配合比要求加漿量為5%、6%和7%，采用掏槽法加漿，當加漿量為5%時，泛漿量較差，無法滿足施工要求；當加漿量為6%時，泛漿效果較好，能夠滿足施工要求；當加漿量為7%時，泛漿量較好，但表層漿液明顯富余。因此，最終加漿量為6%，變態混凝土強度及耐久性試驗結果見表10。

表9 碾壓混凝土強度及耐久性試驗結果匯表

表10 變態混凝土強度及耐久性試驗結果統計

6 結 語

通過碾壓混凝土生產性工藝試驗研究，結合試驗數據分析，當石粉含量控制在12%～22%時，碾壓混凝土泛漿的效果會更佳，推薦機口VC值按1～5s進行控制，可根據氣候環境的變化做適當的動態調整。

二級配混凝土采用：中石→小石→砂子→水泥→粉煤灰→外加劑→水的投料順序，三級配混凝土采用:大石→中石→小石→砂→水泥→粉煤灰→水→外加劑的投料順序，經過90s的拌和，混凝土均勻性較好。

倉面采用雙點疊壓式卸料，平倉后每層厚度35cm，雙鋼輪振動碾碾壓10遍，即：2(無振)+6(有振)+2(無振)，行走速度為1.3km/h，壓實度可滿足設計要求。變態混凝土采用掏槽法加漿，加漿量為6%，泛漿較好。

生產性碾壓試驗雖模擬現場進行，但試驗場地小，環境易控制，各項指標可控。在現場施工時，倉面面積增大，施工設備增多，不可預見的因素也會時刻出現，影響施工。所以在施工過程中通過加強控制，以碾壓試驗的相關數據為基礎，結合現場實際情況適時調整，可指導現場施工。

碾壓混凝土降低了混凝土用水量及膠凝材料用量，減少了混凝土的絕熱溫升，具有顯著的經濟效益，并且施工速度快。通過對本工程碾壓混凝土施工工藝的試驗研究，得出碾壓混凝土最佳施工工藝及相關參數，在確保大壩碾壓混凝土施工質量的同時，進一步加快施工進度、節省工程投資，可為同類工程的施工提供借鑒。