碾压大坝混凝土质量控制研究

摘要：碾压大坝混凝土在施工过程中常出现各种质量问题或质量缺陷。本文结合具体的工程实例从碾压混凝土配合比质量控制与碾压混凝土浇筑质量控制两个方面介绍了碾压大坝混凝土质量控制的要点。

关键词：碾压大坝，混凝土，浇筑，质量控制

1 引言

碾压混凝土作为一种新的筑坝技术，由于其具有水泥用量少、施工速度快、工程造价低、温度控制简单、施工设备通用性强等特点，已被广泛应用于水电工程，并且在技术上同益成熟。但与此同时，碾压混凝土除存在一般普通混凝土质量问题外，由于其本身的特殊性，也存在其他的质量问题，如密实度不够、层间结合不良、渗漏以及温度裂缝等，有些问题已在某种程度上制约了碾压混凝土技术的进一步发展。目前碾压大坝混凝土质量控制一般从两个方面着手：混凝土自身质量与混凝土浇筑质量。

2 工程实例

某水利枢纽建筑物主要由碾压混凝土重力坝、坝后式厂房及厂房开关站等建筑物组成。碾压混凝土重力坝坝顶长为275m，最大坝高71m；坝顶布置有三孔溢洪道，每孔净宽l0m；坝内引水钢管布置在5号坝段，管径1.8m；发电厂房尺寸为33×11×24m(长×宽×高)，厂内安装二台2．5MW水轮发电机，总装机容量为6.0MW。

3 碾压混凝土配合比质量控制

3.1 混凝土原材料品质检测

3.1.1 水泥品质检测

本工程碾压混凝土主要采用山泉水泥厂生产的“山泉”牌P•O42．5水泥，其检测结果表明：

(1)“山泉”牌P•O42．5水泥初凝时间较短，故在混凝土配合比中对外加剂的组分要求较高，并适当增大缓凝高效减水剂的掺量。

(2)CaO含量适中，其水化形成的Ca(OH)2碱度足以激发掺合料的活性。

(3)MgO含量较低，但有适当的游离CaO含量以补偿碾压混凝土收缩。

(4)水泥的水化热较小，属中热水泥。

3.1.2 掺合料品质检测

由于无足够的粉煤灰，本工程采用的掺合料由山泉水泥厂、普洱天壁和景洪恒信等加工厂采用铁矿渣和石灰石粉按50：50比例磨细而成。掺合料比重较大，同重量单位体积浆体较少，粒形较差，且水化热较大，因此在配合比设计时应采取相应的措施。在检测其品质时，因无相应的规范，故以Ⅱ级粉煤灰标准进行质量控制。

从掺合料品质检测结果可知：

(1)密度较大，与粉煤灰相比，100kg重量的掺合料少了约10L浆体体积，这要求在人工砂中有充足的细颗粒来补充，以保证碾压混凝土的浆砂比，满足碾压混凝土的可碾性。

(2)CaO含量较大，水化热较大，且大都于早期释放，早期的强度比较大，而后期强度比增长不多，说明铁矿渣掺合料主要参与早期水化。

(3)掺合料中小于0.045mm的颗粒占80．2％。掺合料的烧失量较大，主要是由于CaCO3灼烧后失去CO2而引起的，对掺合料中铁矿渣和石粉比例的质量控制可根据烧失量检测来进行判断。

3.1.3 细骨料品质检测

本工程碾压混凝土采用的细骨料为干法生产的石灰岩人工砂，面干密度为2．599/cm3，面干吸水率为2.04％，堆集密度为1500kg/m3，紧密密度为1680kg/m3。碾压混凝土配合比试验用的人工砂的细度模数为2.51-2.86，颗粒级配良好。由于人工砂料源开采时混杂部分泥土，按常规方法很难加以检测，故采用化学分析法能检测含泥量。

3.1.4 粗骨料品质检测

本工程采用石灰岩粗骨料，粗骨料粒径共分三级，即5-20mm、20-40mm、40-80mm。由于采用干法生产，粗骨料表面裹有一层较厚的石粉，降低了混凝土中砂浆和粗骨料的握裹力，对混凝土的性能有一定的不利影响，后经系统改造后粗骨料裹粉量降低至0.5％以下，对混凝土性能的影响较小。配合比试验使用的粗骨料都为经筛分冲洗干净的分级料。5-20mm、20-40mm、40-80mm三级粗骨料的堆集密度分别为1420kg/m3、1410kg/m3、1370kg/m3，面干密度皆为2.679/cm3，面干吸水率分别为0.92％、0.73％和0.60％。三级粗骨料级配良好，其余指标都符合标准要求。本工程采用石灰岩粗骨料，降低了混凝土的弹性模量，增加了混凝土的徐变，对混凝土的温控有利。另外，石灰岩粗骨料中占有一定比例的岩溶，对混凝土的性能有一定的影响，因此在现场质控时应加以注意。

3.1.5 混凝土外加剂

本工程碾压混凝土采用的外加剂为山水集团生产的SFG缓凝高效减水剂和博特有限公司生产的JM-2000引气剂。

SFG缓凝高效减水剂掺量为0.8％时，减水率达24.9％，泌水率比小，凝结时间长。该外加剂属荼系列减水剂，故应经常检测其与水泥的相溶性。

JM-2000引气剂引气性能较好，加上本工程施工用水硬度较小，且碾压混凝土VC值较小，混凝土拌和时间较长，足以保证碾压混凝土有足够的含气量。因缓凝减水剂属荼系列产品，在拌和混凝土时应注意投料顺序，即应先加萘系列减水剂再加入引气剂，这样可提高碾压混凝土的含气量。

3.2 碾压混凝土拌和质量控制

碾压混凝土的拌和质量跟拌和楼质量、拌和方式、拌和时间及原材料质量等都有较大关系，对混凝土的拌和质量始终应采取动态控制。

碾压混凝土拌和物质量控制的项目及检测频率遵照DL/T 5112―2000《水工碾压混凝土施工规范》、DL/T51138―2000《水电水利基本建设工程单元工程质量等级评定标准)(水工碾压混凝土工程)》

3.2.1 拌和楼质量控制

水电站大坝碾压混凝土拌和采用一座HL-240―2S3000L强制式拌和楼和一座改装的强制式拌和楼。每座拌和楼都有两台拌和机，每台拌和机拌和容量为3.0m3。每座拌和楼每小时可拌和340m3混凝土。

每台拌和机称量允许误差符合要求(水、胶凝材料和外加剂不超过1％，砂石料不超过2％)。根据要求，施工单位定期对拌和楼的称量精度进行校正，并对混凝土拌和的均匀性进行分析，严格控制混凝土的拌和质量。

3.2.2 2混凝土拌和质量控制

根据碾压混凝土拌和物耐久性能、抗冻强度、抗渗性能检测，对混凝土拌和提出以下质量控制要求：

(1)拌和的碾压混凝土VC值较小，平均值为3.8s，不但可以满足碾压混凝土可碾性和层间结合的要求，还可延长碾压混凝土的凝结时间。

(2)碾压混凝土90d抗压强度与28d抗压强度之比K(三级配)=1.29、K(二级配)=1.25。K值较小，说明大部分掺合料参与早期水化。

(3)机口混凝土有时温度较高，工程中及时采用冷水搅拌并加强保温防晒措施。机口碾压混凝土质量控制要点是应根据原材料品质和气候条件进行动态控制。

4 碾压混凝土浇筑质量控制

碾压混凝土的最终质量是在仓面施工中形成的，包括运输、摊铺、碾压、养护等过程。在碾压混凝土浇筑过程中对质量应采取动态控制。

在雨季施工时，应及时调整碾压混凝土的用水量，加强防雨及雨后混凝土冲刷面的处理。在夏季或次高温季节施工时，应降低出机的碾压混凝土的温度和VC值；调整外加剂的组分和掺量以延长混凝土的凝结时间；注意保温遮阳，加强喷雾保湿，避开高温时段浇筑，加快碾压混凝土浇筑进度；及时通水冷却和加强混凝土的早期养护等。

5 结语

碾压混凝土配合比质量控制的关键可归纳为：1. 选择品质较好的混凝土原材料，并对混凝土配合比进行优化设计；2. 根据检测频次对混凝土的原材料进行品质检测，并根据检测结果结合气候及施工条件对碾压混凝土的质量实施动态控制。经过两年多的施工，大坝碾压混凝土施工完成，并经过钻孔取芯试验结果表明，本工程碾压混凝土质量在全国同类工程中处于较高的水平。