高強混凝土施工技術在尼泊爾上塔馬克西項目上的應用

□張寶紅　□寧順才（中國水利水電第十一工程局有限公司）

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高強混凝土施工技術在尼泊爾上塔馬克西項目上的應用

□張寶紅□寧順才（中國水利水電第十一工程局有限公司）

摘要：尼泊爾上塔馬克西水電站工程壩首結構中，沖砂渠流道表層抗沖耐磨混凝土標號為C55和C70，為高強混凝土。對此部位混凝土配合比如何設計及如何施工，一直是公司關注和重視的一個問題，為此專門將它列為公司科技立項項目，成立了一個科技攻關小組，對此進行研究。經過近兩年的技術攻關，最終完成了配合比設計及現場施工工作，混凝土的各項質量指標達到合同要求。文章在此對高標號混凝土施工技術進行詳細總結，將取得的一些成功的經驗和作法撰寫成文，以供同類工程借鑒參考。

關鍵詞：高強混凝土；配合比；施工技術

1　工程概況

尼泊爾上塔馬克西水電站工程高標號抗沖耐磨混凝土等級為C55和C70，無抗凍抗滲要求，主要布置于沖砂渠和沉砂池流道表層，厚度為30 cm，總方量約9300 m3。

地質資料顯示，工程所在區域的天然骨料大多為變質性片麻巖，天然比重2.70，洛杉磯磨耗值約40%，石料壓碎值約12%，無側限軸向抗壓強度值為70～100 MPa，嚴格來說并不適合配制高強混凝土。水泥方面，工程所用水泥基本上來自印度，標號相當于中國的42.50水泥，比42.50水泥標號更高的水泥目前在印度并不多見。此類水泥也并不適合于高標號混凝土施工。工程前期，試圖與業主協商降低混凝土等級或延長設計齡期，但均未獲答復。種種跡象表明，在此工程上施工高標號混凝土存在著較大的困難。

經過多次技術討論，最終決定嘗試通過嚴格的技術措施來進行配合比設計，通過嚴格的施工工序質量控制使混凝土各項指標達到合同要求。

2　工作總體思路

高強混凝土之所以強度高，是因為此類混凝土比起普通混凝土，質地更密實，粗骨料與膠結凝材料之間的膠結強度更高，在受力破壞時，不會從分界面上破壞，而先從粗骨料上破壞。

根據當前工程界通用的高強混凝土設計方法，一般都采用摻入高效減水劑和硅粉的雙摻技術法方案來進行整體設計。以提高骨料與膠凝材料的粘結強度作為關鍵技術，通過對粗細骨料的優選，使各種材料達到最佳配合比例，從而使混凝土更密實，強度更高。對于現場施工問題則主要通過采取特殊的施工措施來進行控制和解決。此類混凝土由于水灰比小，受到影響因素多，普通混凝土設計基礎理論和公式已不再適用，需參考類似工程經驗并結合現場原材料情況進行具體施工配合比參數設計。

3　配合比設計

3.1原材料選擇標準及原則

根據《高強混凝土結構技術規程》CECS104：99規定，適合高強混凝土的水泥要具有強度高，需水量小，與外加劑和摻合料有較強的適應性特點。經過現場多次實驗檢驗，產自印度的RAASIGOLDOPC53號普通硅酸鹽水泥具有水化熱穩定，28 d強度值高特點，與多種外加劑和硅粉有較強的適應性，是本工程上高強混凝土首選品牌。

摻入活性礦物摻合料硅粉，是提高混凝土早期強度，增強混凝土膠結強度的關鍵。要求硅粉具有二氧化硅含量高，顆粒細，強度比高，干縮小的特點。通過大量實驗，選擇了印度尼西亞產的SHAKTISF硅粉作為本工程中的首選產品。

摻入新一代聚羧酸類減水劑可以有效降低混凝土用水量，降低水灰比，增強水泥顆粒之間的粘聚力，是配制高強混凝土的主要技術。經過實驗室比較研究，印度SIKA公司生產的高效緩凝減水劑SIKAVISCONCRETE10R與上述水泥有較好的兼容性，減水率達到35%，可以作為高標號混凝土的最佳選擇。

細骨料的品質對高標號混凝土影響較大，一般情況下，配制高標號混凝土砂子的細度模數應＞2.60為最佳。本工程中砂子級配良好，細度模數長期穩定于2.60～3.10之間，含泥量低于0.50%，云母含量3%左右，比較適合配制高強混凝土。

高標號混凝土中，一般當試件破壞后，通常粗骨料最先破壞，因此在選擇粗骨料時應選用強度高、吸水率低、級配良好的粗集料。宜選擇表面粗糙、外形有棱角、針片狀含量低的碎石，并且顆粒粒徑宜小，以此來增大比表面積，增強顆粒間的粘結強度。工程所在地的粗骨料中，經過人工破碎后，得到5～20 mm級別的骨料，顆粒破碎面比率在80%以上。除磨耗值稍有偏大之外，其余各項指標基本能符合要求。

3.2選擇的施工配合比

普通混凝土配合比計算公式和理論已不適合于高強混凝土配合比設計，主要以經驗數據為主，對于60～100 MPa的混凝土，水灰比一般取0.25～0.30，再通過試拌實驗進行調整。膠材用量總量不宜低于450 kg/m3，摻合料硅粉一般為水泥重量的5%～10%。單位用水量，一般取140～160 kg/m3,砂率一般取36%～40%，然后根據試拌進行調整。根據相關混凝土施工規范中關于高強混凝土配合比設計的有關規定，在室內經過大量的試拌工作，最終選擇出表1的施工配合比。

表1　確定采用的施工配合比表

4　施工工序介紹

高強混凝土由于其特殊的性能，決定了其施工方法必然有別于普通混凝土。除了按常規方法加強質量控制外，主要從以下幾方面加強了特殊的控制：

4.1混凝土攪拌方面

攪拌時間是普通混凝土的2～3倍，必須使用強制式攪拌機至少拌合3 min，使各種材料尤其是硅粉，充分與水泥顆粒分散均勻。對于高效減水劑，必須采用后摻法。因此需要將混凝土材料的投料順序稍作調整，待骨料與水泥投入拌合機后先加一部分水，攪拌1 min后，再投入外加劑和剩余水量。

嚴格控制出機口坍落度，根據入倉方式不同，出機口坍落度有所區別。當用長臂反鏟入倉時，控制初始坍落度為50～100 mm；當用吊罐入倉時，控制出機口坍落度為100～150 mm。由于此類混凝土的粘聚性較好，混凝土一般不會出現流淌離析松散等狀態。

另外嚴格控制混凝土的拌合溫度，當混凝土溫度過低時（在工程上為15℃），聚羧酸類外加劑與水泥的化學反映會嚴重滯后，這是影響混凝土坍落度判斷的一個關鍵因素。

4.2混凝土運輸工具的選擇

根據入倉方式不同，采取了不同的運輸方式，當用長臂反鏟入倉時，宜采用自卸車運輸。當用吊罐入倉時，可以采用攪拌運輸車方式，但一次裝載方量不宜過大。

4.3混凝土入倉方式的選擇

在本項目上，高強混凝土主要布置在消力池和沉砂池底板表層，選擇采用長臂反鏟入倉方式，對于少量的墩頭高強混凝土，則采用吊罐入倉方式。嚴禁利用混凝土泵送入倉方式，這主要是由于高強混凝土粘聚性強，混凝土坍落度經時損失快，易造成堵管耽誤生產。

4.4特殊的養護措施

高強混凝土有別于普通混凝土的地方，主要是水泥用量多又添加了硅粉，如果養護不當，極易出現裂縫。針對裂縫問題，分析認為，項目上高強混凝土全部位于結構物面層，厚度僅30 cm，因此不會出現由于溫度過高而產生的溫度裂縫。但由于面積較大且多為永久外露面，故可能會出現干縮裂縫。因此專門制定了防止表面干縮裂縫的特殊養護措施。

對于水平面底板高強混凝土，應在收面工序完成后立即貼面覆蓋塑料薄膜進行保濕保溫，覆蓋時間≥48 h，直至混凝土具備一定的初始強度。然后平面灑水或囤水養護至少7 d，7 d以后應繼續養護至28 d，此期間以表面濕潤為主。

對于墩頭外包高強混凝土，當澆筑完成后，應帶模板養護至少2 d，2 d后拆模并立即覆蓋薄膜并保持表面濕潤至28 d。

實踐證明，嚴格采取上述養護措施，可以有效地防止表面裂縫的發生。

5　混凝土的質量情況

截止到2014年12月份，共完成C55級混凝土澆筑43倉，澆筑共1530 m3，取試塊49組，28 d齡期平均強度為63.30 MPa，合格率100%，抗壓強度達到設計要求。C70級混凝土共完成澆筑108倉，澆筑混凝土4500 m3，取試塊78組，28 d齡期平均強度76.20 MPa,合格率100%，抗壓強度達到合同要求。外觀質量方面，由于采取養護措施得力，養護時間較長，據觀察混凝土表面均未出現大的裂縫。

6　結語

高標號混凝土在本項目上經過摸索、實踐取得了初步成功，數據表明其強度達到了設計要求，表面未出現裂縫，施工工藝具有可操作性和可靠性。

但必須清醒的認識到，對此類混凝土必須進行嚴格的質量控制。在原材料的選擇方面，對影響強度較大的硅粉和高效減水劑質量必須嚴格把關，堅決杜絕使用質量達不到要求的產品，對水泥和骨料應堅持連續檢驗，掌握其質量指標。其次在拌合和養護方面也必須嚴格落實質量控制措施，堅決杜絕思想麻痹走捷徑省工序的作法，任何一道工序質量失敗可能就意味著不合格。

（責任編輯：韋詩佳）

收稿日期：2015-12-11

中圖分類號：TV422

文獻標識碼：B

文章編號：1673-8853（2016）03-0064-02