淺談變態混凝土在大體積碾壓混凝土中的應用

梁躍先

摘要：碾壓混凝土施工過程中，在一些部位常會出現混凝土的密實度、外觀質量較差、存在無法使用機械設備碾壓的問題。傳統的解決辦法是采用常態混凝土對這些部位進行澆筑，但由于兩種混凝土同時上升施工的相互干擾，不能夠通倉連續上升施工，結合部位容易形成沿結合面的軟弱帶，產生面層裂縫的幾率大，且拌和樓頻繁變換配合比影響碾壓混凝土施工工效，因此采用常態混凝土澆筑效果不理想。

關鍵詞：變態混凝土；碾壓混凝土；水利水電施工；工藝特點；工藝流程；經濟效益

1.變態混凝土簡介

變態混凝土是一種介于常態混凝土和碾壓混凝土之間的特殊混凝土，進倉方式與碾壓混凝土相同；通過在碾壓混凝土中加入水泥灰漿使其具備常態混凝土的可振搗性，同時又具備碾壓混凝土施工快、強度高等優勢。

變態混凝土的應用解決了異種混凝土結合部位膠結和壓實的問題，使混凝土面層結合質量得到提高；接觸模板部位的混凝土的密實度得到改善，使混凝土外觀質量大大提高，保證了混凝土的澆筑質量；同時解決了一些部位無法使用機械設備進行碾壓的問題。變態混凝土的應用顯示了其獨特的優越性，社會效益顯著。

2.變態混凝土施工工藝特點

2.1 施工過程方面：施工操作簡單，在拌制混凝土料時與相鄰條帶的碾壓混凝土料同時拌制，同時攤鋪平倉，在成型和初凝之前需在其內均勻加漿，并用插入式振搗器振動密實。

2.2材料的性質方面：其所用的原材料與碾壓混凝土相同，其所需的初凝時間比常規混凝土的初凝時間稍長，但與相鄰條帶碾壓混凝土的初凝時間基本相同。

2.3施工成本方面：其成本比澆筑同等級大體積的常規混凝土的成本稍低，在澆筑變態混凝土的相應部位改用常規混凝土澆筑時由于倉位狹窄，攤鋪平倉比較費工費時，而在該相應部位澆筑變態混凝土時，只加漿需一些時間和人工成本，可實現機械化通倉連續上升施工。因此，變態混凝土用于澆筑混凝土倉面邊緣和一些無法使用機械設備碾壓的部位有成本的優勢。

3.適用范圍

適用于在碾壓混凝土大壩、圍堰等結構的施工中，一些無法直接使用碾壓混凝土施工的部位；如上、下游迎水面防滲部位，暴露面有外觀質量要求的部位，模板邊緣、壩內配筋處、止水埋設處、廊道周圍、孔洞周邊等不能直接使用機械碾壓的部位。

4.工藝原理

在碾壓混凝土施工過程中，工作倉面已攤鋪好的碾壓混凝土物料在經過人工造孔或掏槽后灑布流動性良好的水泥灰漿，使原有干硬性的碾壓混凝土物料工作度變為接近常態混凝土，通過機械振搗使碾壓混凝土物料具有飽滿性、可振性、粘結性和較好的強度、較好的抗滲防裂性能的混凝土。

5.施工工藝流程及操作要點

5.1施工工藝流程

變態混凝土施工工藝流程如圖6.1-1所示。

圖6.1-1 變態混凝土施工工藝流程圖

5.2操作要點

5.2.1變態混凝土分層厚度與施工寬度

變態混凝土的分層厚度一般為30cm左右，施工寬度一般采用0.3m～0.6m。寬度太小，無法保證加漿和振搗的施工質量，寬度過大，增加了變態混凝土的施工量，影響碾壓混凝土的施工速度，從而增加了膠凝材料用量，且不利于壩體溫控。

5.2.2 變態混凝土攤鋪

碾壓混凝土當中應用變態混凝土施工工藝進行鋪料時，通常以人工輔助作為變態混凝土攤鋪平整的方式。這是由于如果使用平倉機攤鋪變態混凝土時，往往會導致骨料集中，給后續的振搗施工帶來不便。為防止變態混凝土的灰漿往碾壓混凝土倉面流失，造成變態混凝土灰漿不足而碾壓倉面因灰漿流入而臟亂甚至軟化的問題，則需要控制變態混凝土部分攤鋪高度，高度應比相鄰碾壓混凝土低6～10cm左右。

5.2.3漿液配制

① 單位體積漿體各組分材料用量采用絕對體積法進行計算。

漿體配合比按下式進行計算：

W+C/rc+F/rf=1000

式中：W、C、F-單位漿體用水量、水泥用量、粉煤灰用量，Kg/m3；

rc、rf-水泥、粉煤灰密度，g/cm3。

② 變態混凝土所需漿液采用制漿機高速拌和統一制備，嚴格按照試驗室開出的配合比進行制漿。

5.2.4確定加漿量

變態混凝土加漿量是隨碾壓混凝土VC值變化的變量，加漿量控制范圍為碾壓混凝土體積的4%～6%（V/V），加漿后保證變態混凝土塌落度值在1cm～3cm之間。由于進行變態混凝土施工時，采用振搗器振實，因此加漿時變態混凝土的坍落度須滿足振搗要求。準確的加漿量控制也是降低變態混凝土施工成本的主要手段。

5.2.5漿液運輸

① 依施工現場環境所定，如制漿機可設在相對混凝土施工作業面地勢較高處，水泥灰漿沿岸坡設置管道自流并均勻噴灑至倉面所需部位。

② 由制漿機統一制備的變態混凝土所用水泥灰漿，裝入膠輪車運至倉面，人工撒漿。

5.2.6鋪漿方法

① 垂直注漿法，碾壓混凝土攤鋪后，均勻地在混凝土面上垂直造孔，造孔按梅花形進行布置，孔徑100mm、孔距30cm、孔深20cm左右。然后將水泥灰漿注入孔中，待漿液浸透后，開始振搗混凝土至密實。

垂直注漿法示意圖

② 頂部掏槽注漿法，變態混凝土的分層攤鋪厚度一般為30cm左右，在攤鋪

完畢的碾壓混凝土面上挖一個深15cm、寬20cm左右的溝槽，將配制好的灰漿按一定量均勻地鋪灑在溝槽中，然后回填15cm厚的碾壓混凝土，接著在碾壓凝土面層均勻地鋪灑灰漿，待漿液浸透后，開始振搗混凝土至密實。

掏槽注漿法示意圖

5.2.7振搗

振搗是變態混凝土施工中的重要環節。在振搗施工過程中，應做好以下幾方面的工作：

① 在周邊混凝土碾壓結束之后進行振搗，在選用振搗器時通常選用直徑為?100或?80的高頻振搗器和直徑為?70mm的軟軸式振搗器。

② 在振搗工序時，應在加漿10～15分鐘之后開始振搗，且在振搗過程中振搗至下層的深度應在10cm以上，振搗時間應控制在25s到30s之間。

③ 在變態混凝土與碾壓混凝土交叉部位選用高頻振搗器振搗時，其振搗范圍應大于二者的交叉范圍，以確保二者緊密連接。

5.2.8結合部位碾壓

變態混凝土與碾壓混凝土結合部位，振搗器垂直插入到碾壓混凝土中，精心振搗，確保兩種混凝土融混密實；異種混凝土結合部位表面再用小型振動碾碾壓收平；相鄰區域碾壓混凝土與變態混凝土搭接寬度不小于200mm。

5.2.9養護

混凝土硬化后，應及時覆蓋并灑水養護，夏季施工需采用倉面噴霧保濕降溫措施。

6.材料與設備

6.1材料

變態混凝土所用材料為碾壓混凝土和水泥灰漿。水泥灰漿由水泥和粉煤灰并摻用外加劑拌制而成，其水膠比宜不大于同種碾壓混凝土的水膠比。

6.2設備

變態混凝土主要生產、施工設備見表7-1，主要檢測設備見表7-2。

7.質量控制

7.1 標準

變態混凝土施工主要參照《水工碾壓混凝土施工規范》（DL/T5112—2000）及設計技術要求。

7.2 變態混凝土施工質量控制

7.2.1在進行變態混凝土施工時，其配比設計必須科學合理，通過實驗嚴格控制灰漿、碾壓混凝土、水灰各自所占份量。同時，應該選用質量合格的外加劑，對其用量多少也要嚴格控制，確保外加劑的性能符合施工要求。嚴格控制加漿量，加漿量過低混凝土振搗不密實，而且外觀容易出現蜂窩、麻面現象；加漿量過大混凝土密實性雖然好，但混凝土倉面及表面易行成多余灰漿層、淚痕，影響外觀質量且會造成變態混凝土的成本增加。

7.2.2做好灰漿質量的控制。要想確保灰漿的質量，可以采用機械拌制的方式以保證其據有必要的均勻性。為了防止灰漿出現沉淀的問題，在使用灰漿之前，應該對其實施慢速的攪拌。

7.2.3工序設計應該科學合理，便于施工和質量控制，特別是對于變態混凝土與碾壓混凝土的搭接寬度，應該確保其寬度至少有20cm。并嚴格控制施工過程中每一個工序、每一個細節，確保施工質量。

7.3變態混凝土質量檢測

鉆孔取芯是評定變態混凝土質量的綜合方法，該方法能夠真實地反映變態混凝土的基本性能、層間膠結及施工質量。鉆孔取芯主要對碾壓混凝土、變態混凝土及異種混凝土結合處進行取芯，測試混凝土在28天和90天齡期的抗壓強度、抗拉強度、彈性模量、極限拉伸、層間接觸面抗剪斷強度。

8.技術經濟效益分析

變態混凝土的應用解決了異種混凝土結合部位膠結與壓實的問題，提高了碾壓混凝土的層面結合質量，改善了碾壓混凝土的密實度，解決了碾壓混凝土施工當中特殊部位不能直接使用機械設備碾壓的技術問題，施工質量更有保證，確保了碾壓混凝土快速施工的連續性。

傳統解決上述問題的辦法是采用常態混凝土對這些部位進行澆筑，而澆筑效果并不理想；變態混凝土相較常態混凝土施工成本低，施工工效高；同比常態混凝土可降低造價約15.4%。

參考文獻：

[1]《水工碾壓混凝土施工規范》（DL/T5112—2000）

[2]變態混凝土--《水利科技與經濟》2014年11期

[3]淺談變態混凝土施工工藝--《四川水力發電》2013年05期