自密實混凝土在九龍水庫堆石壩的應用

王勇 楊洲

摘要：自密實混凝土是具有很高流動性而不離析，不泌水，能完全填充模板，同時獲得很好均質性，即使存在致密鋼筋也能完全填充模板，同時獲得很好均質性，并且不需要附加力振動的混凝土。自密實混凝土在堆石壩的實際應用經過詳細介紹，為類似工程提供參考及借鑒。

關鍵詞：堆石壩；自密實混凝土；施工；應用；配合比

概況

九龍水庫位于雅安市雨城區境內青衣江下游右岸支流花溪河的二級支流晏場河上，壩址位于嚴橋鄉后經村河口組。水庫總庫容1605萬立方米，有效庫容1205萬立方米。壩址以上控制集水面積28.7km2，多年平均來水量3886×104m3，是一座以灌溉、鄉鎮供水和農村人畜供水為主，兼顧發電、防洪、生態建設的中型水利工程。

地質條件簡述

巖性為奧陶系中統凝灰巖，巖石堅硬而脆，層理較發育，充填巖屑、巖粉，無膠結，面一般平直，延伸>5m，開挖邊坡受裂隙切割及爆破影響，巖體破碎，完整性差， 建基巖石面新鮮，無控制性構造貫穿壩基，局部裂隙集中分布，無軟弱夾層，河床無深槽分布，沿結構破裂面有河水補給滲入基坑，但無承壓水。根據已揭露工程地質水文地質條件，基礎巖石滿足水工建筑物對地質條件的要求。

自密實混凝土特點

自密實混凝土主要利用對高效減水劑、骨料以及其它施工材料，對其進行配合比的設計，然后根據混凝土拌和料中的具有的粘度系數，使得骨料在膠凝體上懸浮，在通過混凝土本身的流動性對混凝土模板的空間進行填充，從而致使混凝土在澆筑的過程中，不會出現離析的現象，形成均勻密實的混凝土結構。

4.施工準備

4.1 材料的選擇

（A）堆石料：選用樞紐附近塊石料場的凝灰巖，巖石堅硬而脆，整體完整性好，物理力學性質滿足填壩技術指標要求（表1）。

（B）水泥：水泥的選擇考慮到與專用外加劑的相容性，普通硅酸鹽水泥配制的自密實混凝土，和易性、勻質性好， 混凝土外觀質量好，便于拆模，不宜使用凝結速度較快的水泥，因此，采用四川省二郎山水泥有限公司生產的“鐵騎”牌，散安Po25裝普通硅酸鹽水泥配制的自密實混凝土。水泥到現場后按要求對水泥的不同批次進行抽樣檢測（表2），經檢測滿足配制自密實混凝土的要求。

（C）粉煤灰：選用四川省二郎山有限責任公司生產的Ⅱ級粉煤灰，其質量符合Ⅱ級粉煤灰品質和指標的要求（表3）。在混凝土中摻加粉煤灰能有效改善混凝土工作性能， 提高混凝土的密實度，增強混凝土耐久性。

粉煤灰和水泥配制的混凝土和易性、勻質性好，混凝土硬化時間短，混凝土外觀質量好，便于拆模。

（D）外加劑：根據骨料及其它拌合材料，摻入適量外加劑后，混凝土可獲得適宜的粘度、良好的粘聚性、流動性、保塑性。九龍水庫堆石壩采用北京華實納固科技有限公司生產的HSNG-218SD普通堆石混凝土外加劑。

（E）粗、細骨料：粗、細骨料為金強河右岸漫灘上的砂礫石料場質量較好的砂礫石料層。砂礫石料場含礫率63.16～67.8%，平均值65.8%，含砂率32.2～36.9%平均值34.2%，作為砼用骨料滿足本工程所需。

（F）拌合用水：采用清凈的九龍水庫河水，水質良好，對普通混凝土及混凝土中的鋼結構無腐蝕性。

4.2配制

配制自密實混凝土的原理是通過外加劑、膠結材料和粗細骨料的選擇與搭配和精心的配合比設計，充分考慮自密實混凝土流動性、抗離析性、自填充性、漿體用量和體積穩定性之間的相互關系。將混凝土的屈服應力減小到足以被因自重產生的剪應力克服，使混凝土流動性增大，同時又具有足夠的塑性粘度，令骨料懸浮于水泥漿中，不出現離析和泌水問題，能自由流淌并充分填充模板內的空間，形成密實且均勻的膠凝結構。因此，在配制中主要應采取以下措施：借助以萘系高效減水劑為主要組分的外加劑，可對水泥粒子產生強烈的分散作用，并阻止分散的粒子凝聚，使混凝土拌合物的屈服應力和塑性粘度降低。

4.3配合比

在自密實混凝土配合比中主要有水泥、粗、細骨料及外加料。施工材料在自密實混凝土澆筑施工的過程中，按工程要求選取，在對水泥進行選取的時候，采用普通硅酸鹽水泥，盡量不要采用凝結速度過快的水泥，主要是凝結速度過快的水泥，會導致混凝土中的流動性喪失。選擇粗細骨料粒徑<20mm 的連續級配石子；細骨料則是應選用中砂，對砂中的含泥量以及含水量進行嚴格控制。在自密實混凝土澆筑過程中，摻合料在自密實混凝土的漿液中占有很大的比例，而且可對混凝土澆筑過程中，產生的水化熱進行有效的控制，從而有效的保障混凝土自身的質量。

配合比設計根據結構物的結構條件、施工條件及環境條件所需要的自密實性能進行設計，在綜合強度、耐久性和其他性能要求的基礎上進行，采用絕對體積法進行配合比設計。配合比采用增加粉體材料用量和選用優質高效減水劑或高性能減水劑，提高漿體的粘性和流動性，形成良好的自密實性能為目的。自密實配比根據結構物的結構環境、自然環境、氣溫、施工工藝等在施工過程作出適當調整。在調整配合比時，考慮水膠比對自密度混凝土設計強度的影響和水粉比對自密實性能的影響（表4）。

4.4試拌

確定出自密實混凝土的配合比后，進行試拌，每盤混凝土的最小攪拌量不小于25L，同時檢驗拌合物工作性能，包括坍落度、坍落擴展度，必要時采用模型及配筋模型試驗等方法測評拌合物的流動性、抗分離性、填充性和間隙通過能力。

試拌兩組以上的試塊，標養至7d、28d進行試壓，以28d強度為標準檢驗強度。根據試配結果對配合比進行調整，混凝土性能、強度指標、耐久性等均能滿足規定的配合比。

4.5 模板和設備準備

由于自密實混凝土流動性大，混凝土凝結以前可持續對模板產生較大的側壓力，所以模板要有足夠的強度、剛度和穩定性才能滿足流態混凝土所產生的側壓力，不得有低于最高澆筑表面的開放部分或缺口，模板間的縫隙不大于2mm。施工前攪拌站及施工技術人員檢驗模板直立、鋼筋及保護層厚度等情況，對影響混凝土澆筑的問題施工中及時采取處理措施。根據現場施工情況混凝土泵布置在合理的位置，保證混凝土澆筑順利和均勻布料的需要。

5.施工工藝

在自密實混凝土施工前編制詳實的《施工組織設計》，施工流程、施工方法、施工工藝，施工過程中總結經驗和存在的不足，不斷改進完善施工方法和施工工藝，保證工程質量，提高施工進度，降低施工成本。

5.1基礎處理

將壩基開挖至設計要求的新鮮基巖面，清除松動巖塊及石渣，用高壓水槍對壩基進行沖洗干凈，滿足澆筑混凝土的條件。對混凝土上、下層結合面一般只需清除表面浮渣及積水，倉面上的混凝土乳皮、表層裂縫、由于泌水造成的低強混凝土（砂漿）以及嵌入表面的松動堆石予以清除，并進行鑿毛處理。清除其表面乳皮，并將外露塊石上的水泥漿清除干凈。

5.2 堆石入倉

壩體堆石料選用料場的凝灰巖，堆石混凝土強度等級C20，控制堆石料飽和抗壓強度≥50MPa。堆石料采用九龍水庫清水沖洗，入倉含泥量≤0.5%。入倉堆石料塊徑不小于30cm，塊徑超過80cm的大塊石，放置在倉面中部，以免影響堆石混凝土表層質量。堆石入倉時不得將泥土帶入堆石倉面，對于已帶入倉內的泥土在澆筑自密實混凝土前清除干凈。入倉過程應控制不對下層倉混凝土產生較大的沖擊，以免下層低齡期混凝土內部產生微裂縫，對壩體混凝土造成早期損傷。在澆筑自密實混凝土前必須防止雨水沖刷堆石導致泥漿在接觸面上堆積，每層堆石厚度控制在小于2.0m。

5.3拌合

每次混凝土開盤時，對首盤混凝土性能進行測試，根據測試結果進行適當調整，直至混凝土性能符合要求，而后才能確定混凝土的施工配合比。嚴格按配合比料單進行配料。嚴格計量，粉劑的稱量誤差不超過±1%，骨料的稱量誤差不超過±2%。當含水率有顯著變化時，配合中及時檢測和調整用水量。攪拌機投料順序為先投入骨料和粉劑干拌，再加入水和外加劑拌合攪拌時間約90s。

5.4輸送

拌合站設在場地開闊建筑物附近合理的位置，混凝土輸送管路采用支架、氈墊、吊具等加以固定，不得直接與模板和鋼筋接觸，出口使用軟管和錐形管。在攪拌機出料口下安裝混凝土輸送泵，將拌和料卸入泵內將自密實混凝土料直接壓入倉內，僅增加輸送管道的長度，但減少了二次運輸的環節。

5.5 澆筑

自密實混凝土采用泵送方式入倉，在入倉時采取多點澆筑，保證澆筑點連續布置，其間距控制在2m左右，在一個澆筑點的自密實混凝土填滿后再移至下一個澆筑點。在澆至層面頂部時，使自密實混凝土面低于堆石面5～20cm，形成突出塊石，以利上、下層面間結合。澆筑中嚴格控制拌合料入倉，禁止在倉內加水，發現混凝土拌合易性較差時，應及時檢查拌合環節，采取相應措施保證混凝土拌合物的質量。澆筑速度不要過快，防止卷入較多空氣，影響混凝土外觀質量。在澆筑后期應適當加高混凝土的澆筑高度以減少沉降。混凝土澆筑之后的靜停過程中，因氣泡溢出可能形成澆筑層面沉陷，需在澆筑時適當提高澆筑標高，在混凝土初凝前補澆至規定標高，局部低凹處適當用較小塊石填補。

5.6 堆石混凝土養護

每層堆石混凝土澆筑完畢，及時加以覆蓋防止水分散失，并在終凝后立即灑水養護，灑水養護時間不少于7d，養護期內保持混凝土表面濕潤，以防止混凝土出現干縮裂縫。氣溫在零下澆筑的混凝土初凝后，混凝土面及時用塑料薄膜覆蓋，防止水分蒸發，塑料薄膜上覆蓋保溫材料。模板在混凝土達到規定強度后方可拆除，拆除模板后應在混凝土表面涂刷養護劑進行養護。

6.缺陷處理

澆筑自密實混凝土過程中斷4小時以上時，應首先澆筑同配合比的自密實砂漿，使其完全覆蓋堆石體內已喪失流動性的混凝土表面，然后澆筑自密實混凝土；對于硬化堆石混凝土內部的缺陷采用水泥灌漿的方式進行修補；立模澆筑的堆石混凝土缺陷應在拆模后24h內完成修補。

7.質量控制

在混凝土拌合定期對混凝土拌和物的均勻性、拌合時間和稱量衡器的精度進行檢驗，發現問題應立即處理；對各種原材料的配料稱量檢查記錄；混凝土的坍落度、坍落擴展度、V漏斗通過時間每2h進行檢測，確保混凝土澆筑質量。

結語

自密實混凝土充填堆石空隙形成完整密實的混凝土，具有低碳環保、低水化熱、工藝簡便、造價低廉、施工速度快等特點。堆石混凝土采用大量塊石作為混凝土材料，可大量減少水泥用量，免除混凝土澆筑中的振搗工序，減少施工設備，節約工程成本和減少施工工期。自密實混凝土已在大壩工程建設中得到廣泛使用，在實際應用過程中要不斷的改進和完善，使自密實混凝土施工工藝得到進一步的發展。

作者簡介： 王勇（1989-）男，助理工程師.

楊洲（1989-）男，助理工程師.