碾壓混凝土工藝性試驗過程及施工參數的取定

周昌云

摘 要：通過現場施工工藝性試驗確定碾壓混凝土拌和參數、碾壓施工參數、骨料分離控制措施、層間結合和層面處理技術措施、變態混凝土施工工藝等。同時，驗證室內配合比的可碾性和合理性，實測碾壓混凝土各項物理力學指標，評定其強度、抗滲、抗凍等特性，驗證和確定碾壓混凝土質量控制標準和措施。本文通過桐梓河圓滿貫水電站工程實例，對碾壓混凝土工藝性試驗過程及施工參數的取定敘述如下：

關鍵詞：碾壓混凝土;工藝試驗;配合比;混凝土取芯

1、工程概況

興仁縣打魚凼水利樞紐工程位于北盤江一級支流麻沙河上，是麻沙河梯級規劃開發的龍頭水庫，工程規模為中型水庫，工程等別為Ⅲ等，該水利樞紐工程建筑物由攔河大壩、副壩、溢洪道、沖砂放空底孔組成，建筑物等級為3級。水庫總庫容為6060萬m3，調節庫容為3570萬m3;正常蓄水位EL1248m，相應庫容為5410萬m3;死水位EL1230m，死水庫容為1840萬m3。水庫設防洪水標準按100年一遇，校核洪水標準按1000年一遇。攔河大壩為碾壓混凝土雙曲拱壩，壩底建基面高程EL1170m，壩底結構寬22m，長40m。壩頂高程EL1250.50m，最大壩高80.50m，壩頂結構寬5m，最大壩長355m。

2、試驗要求

為盡可能模擬壩體施工實際工況，工藝試驗混凝土采用混凝土生產系統強制式拌和樓生產，混凝土拌和原材料采用與壩體混凝土施工相同的材料（人工砂石料、P.O42.5R普通硅酸鹽水泥、鴨溪II級粉煤灰和外加劑），自卸汽車運輸，平倉機倉內施工（攤鋪、噴漿、碾壓、振搗）設備與計劃用于大壩碾壓混凝土倉面施工的設備相同。

3、試驗主要內容

3.1 混凝土基本性能檢測試驗

試驗混凝土的品種：C20二級配、C15三級配以及相應強度等級兩種變態混凝土。

（1）園滿貫水電站碾壓混凝土筑壩原材料：水泥、粉煤灰、外加劑、骨料等的品質檢驗;

（2）園滿貫水電站碾壓混凝土壩室內試驗推薦的混凝土配合比驗證及調整;

（3）混凝土拌和樓出機口碾壓混凝土拌和物質量控制檢測，碾壓混凝土性能試驗（VC值、含氣量、容重、凝結時間、溫度）;

（4）倉面碾壓混凝土拌合物質量控制監測，碾壓混凝土性能試驗（VC值、含氣量、容重、凝結時間、溫度）;

（5）出機口碾壓混凝土力學性能試驗（包括容重，7d、28d、90d抗壓強度、抗拉強度、抗壓彈模、抗凍、抗滲性能），并進行28d、90d極限拉伸值測定;

（6）現場90d碾壓混凝土鉆孔取芯樣物理力學性能試驗（包括容重、抗壓強度、抗拉強度、靜力彈性模量、抗滲、抗凍等），并進行28d、90d極限拉伸值測定;

（7）碾壓混凝土內部溫升，自身體積變形觀測;

（8）碾壓混凝土層間及自身抗滲的壓水性試驗。

3.2 碾壓混凝土層面結合和施工縫面結合影響因素及控制方法試驗

（1）不同級配和強度等級碾壓混凝土的層面的抗剪（斷）強度試驗;

（2）不同級配和強度等級碾壓混凝土初凝后層面處理（鋪砂漿、凈漿）與不處理的層面抗剪（斷）強度試驗。

3.3 施工工藝

（1）混凝土拌和樓運轉試驗（碾壓混凝土拌和投料次序、拌和時間、生產能力等）;

（2）骨料系統運轉試驗（包括砂石料成品質量試驗、系統生產能力及配套試驗）;

（3）碾壓混凝土倉面霧化狀態的建立和養生試驗;

（4）碾壓混凝土施工工藝和機具協調配合試驗;

（5）碾壓混凝土現場質量控制、標準研究;

（6）變態混凝土加漿的施工設備及工藝;

（7）研究碾壓參數與壓實度的關系，確定碾壓混凝土的最佳壓實密度。

4、試驗場地布置

（1）試驗塊尺寸為長×寬為20×15m，上、下游設置50cm變態混凝土。試驗塊（采用普通硅酸鹽水泥）分成四個區，分別為R1（C15三級配碾壓混凝土）和R2（C20二級配碾壓混凝土）自然入倉區，C1（二級配變態砼）、C2（三級配變態砼）。

5、混凝土配合比校正及原材料適應性試驗

5.1 室內混凝土配合比校正試驗

配合比校正：包括原材料檢測和配合比校正兩部分，原材料的檢測項目在前面“試驗項目及組數”里提到;配合比校正保持混凝土水膠比與配合比設計時一致，用現場原材料驗證碾壓混凝土用水量、砂率、含氣量，并根據試驗結果進行相應調整。

5.2 試驗項目及組數

（1）混凝土原材料檢測

5.3 拌和物均勻性試驗

在現場工藝試驗前，進行均勻性試驗，確定拌和時間，確保拌合物的均勻性和工作性。

選擇90S、120S、150S、180S四種不同的拌和時間的Vc值、含氣量正常條件下進行混凝土均勻性試驗。擬訂的兩種投料順序為：第一種方式C20二級配：砂+水泥+粉煤灰→水+外加劑→小石+中石;C15三級配：砂+水泥+粉煤灰→水+外加劑→小石+中石+大石;第二種方式C20二級配：水泥+粉煤灰+砂→水+外加劑→小石+中石;C15三級配：水泥+粉煤灰+砂→水+外加劑→小石+中石+大石。采用洗分析法檢測骨料含量;采用砂漿密度分析法檢測砂漿密度。根據試驗結果確定砼拌和投料順序拌和時間。

5.4 現場碾壓砼試驗參數的確定

（1）碾壓混凝土施工工藝流程

混凝土拌和→汽車運輸→車輪沖洗→車輪脫水→卸料→攤鋪→碾壓→壓實度檢測。混凝土拌和用1×2m3強制式拌和樓拌和。采用自卸汽車運輸，要求駕駛室內掛牌標明砼的級配、強度等級。為防止混凝土拌和物在接料過程中骨料過于集中，要求汽車在拌和樓接料時，必須堅持多點下料。砼運輸汽車入倉之前，必須沖洗輪胎和汽車底部粘著的泥土、污物，沖洗時汽車需在沖洗點走動1～2次，同時要求脫水道路（碎石填鋪道路）長度不得小于30m。汽車駛入碾壓砼倉面后，應平穩慢行，避免在倉內急剎車，急轉彎等有損已施工砼質量的操作。汽車在倉面的卸料采用兩點卸料法，即汽車駛上條帶后開始卸料，卸過一半后在車斗門不關的情況下前行2m～4m左右繼續卸料。同時要求每層起始條帶料堆位置距端模板4～5m，距側模板1.5m。每層第一條帶卸料完后，人工將料堆周邊集中的粗骨料分散到料堆頂部，平倉機再將混凝土拌合物向端頭模板側推平達到平倉厚度，最后調頭開始平倉，并保持條帶前部略低，以降低汽車卸料落差，達到減少骨料分離的目的。倉面平倉后要求做到基本平整，無顯著坑洼。攤鋪完成后，進行碾壓，碾壓后10min壓實度檢測。

（2）每層碾壓參數的確定

本次試驗共分為十層，第一層檢測鋪筑厚度為35cm時，以確定碾壓遍數與壓實容重的最優結合，對鋪筑厚度35cm的碾壓層的砼采取兩次下料;第二層試驗在摻入不同用量的高效緩凝減水劑時，測定出碾壓砼的初、終凝時間與倉面溫度的變化關系;第三層、第四層試驗確定兩種碾壓混凝土的Vc值與壓實容重及可碾性的關系，以檢驗施工配合比的可行性。設計碾壓混凝土的Vc值分別為3″、7″、9″、12″4個點，由拌和樓控制Vc值，并用確定的鋪料厚度、碾壓遍數等工藝參數在8個單元內進行試驗，通過觀測陷碾、粘碾、檢測容重等分析確定碾壓混凝土的Vc值與容重γ和可碾性的關系，確定碾壓混凝土Vc值的使用范圍;第五層、第六層分別設計不沖毛鋪砂漿、沖毛鋪砂漿、灑凈漿和不鋪砂漿或凈漿四個工況進行層間結合碾壓試驗，間隔時間暫定為八小時;第七層、第八層分別設計不沖毛鋪砂漿、沖毛鋪砂漿、灑凈漿和不鋪砂漿或凈漿四個工況進行層間結合碾壓試驗，間隔時間暫定為十二小時;第九層、第十層分別測定鋪筑厚度為25cm、45cm時，碾壓遍數與壓實容重的關系。變態砼從第一層至十層采取各層不同的加槳量（3%—12%），測出合理最優加槳量。從第一層至十層由測量控制組測定不同鋪料厚度的壓實厚度，通過試驗計算出壓實度，滿足設計提出的98%壓實度要求。

5.5 碾壓混凝土試驗檢測

在進行各層工況試驗時，及時進行碾壓混凝土的各項試驗檢測，具體試驗檢測項目列于下表。

5.6 室內層面抗剪試驗

5.7 變態混凝土性能檢測

變態混凝土施工是在已攤鋪好的碾壓混凝土拌和物中，摻入適量水泥煤灰漿液，然后用高頻振動棒振搗密實。水泥粉煤灰漿的摻量通過試驗確定。本次變態混凝土施工試驗采用不同的施工工藝進行，選用底部加漿、底部及中部15cm加漿、挖槽至底部和挖槽至中部15cm加漿以及表層加漿，加漿量按混凝土體積的6%～8%進行試驗。施工現場有專人負責漿液計量、鋪灑和漿液質量控制。檢測項目有漿液比重，坍落度，相應的性能取樣和強度取樣。

6、鉆孔取芯

在上述工況的碾壓混凝土達到一定齡期后，在典型單元內進行鉆孔取芯試驗，鉆芯試驗根據試驗內容和試件的要求進行選取，通過鉆取芯樣試驗對本工程碾壓混凝土施工配合比和施工質量進行全面評價。在鉆取芯樣的同時對不同工況下的碾壓混凝土進行壓水試驗，并檢驗層間結合的抗滲能力情況進行鉆孔取芯，從外觀上觀察芯樣的質量，并且結合芯樣抗剪、抗壓試驗檢驗混凝土不同層間結合的情況，2013年6月項目部對大壩進行了取芯，最長單根芯樣長10.35米，根據現場芯樣試驗各項性能參數滿足設計要求。

7、結論

通過現場工藝試驗取定的參數為：碾壓混凝土鋪料層厚度：35cm，碾壓遍數：2無+6振+2無;Vc值：機口2～3s，倉面5～7 s;拌和時間：120 s，改變拌和樓后為45 s，投料次序：砂+水泥+粉煤灰→水+外加劑→小石+中石+大石;變態砼加凈漿比重：1.65（按砼體積比的6%摻入）;砼凝結時間：8～12h。

通過對90d試件強度檢測，機口試件強度≥設計強度，現場芯樣90d試件強度≥設計強度，90d抗滲指標≥設計抗滲指標。機口、現場芯樣強度保證率，P=82%為合格。現場芯樣外觀表面光滑，斷口面骨料分散均勻且膠結致密，濕表觀密度大于配合比設計值97%。芯樣獲得率為85%，水壓試驗：單位吸水率為0.92Lu。完全滿足設計、規范要求。室內提出的施工配合比是合理可行的，對正式的大壩碾壓混凝土施工提供了依據。