淺談宗格魯水電站碾壓混凝土Vc值的確定

姜桂軍（中國水利水電第八工程局有限公司國際部，湖南長沙 410001）

淺談宗格魯水電站碾壓混凝土Vc值的確定

姜桂軍
（中國水利水電第八工程局有限公司國際部，湖南長沙 410001）

碾壓混凝土起源于30年代的干貧混凝土，70年代進入世界性科學實驗階段，由于其筑壩速度快，工期短，投資省等優點，從80年代至今大體積混凝土施工中已經得到廣泛應用。近年在非洲發展中國家也逐漸興起，如加納布維水電站、尼日利亞宗格魯水電站的擋水建筑物等主要為碾壓混凝土重力壩。

1 工程概況

尼日利亞某水電站位于尼日利亞聯邦共和國尼日爾州宗格魯鎮東北17 km的卡杜納（Kaduna）河上。電站擋水建筑中間部分為1070多m的碾壓混凝土重力壩。宗格魯鎮屬熱帶季風草原氣候，主要分旱季和雨季。5月～10月為雨季，11月～次年4月，為旱季。旱季幾乎無雨，氣溫平均最高氣溫為30.5℃以上。水電站施工范圍全年雨水幾乎全部在雨季下完，多為大暴雨，雨季濕度較大，平均氣溫約為25.4℃。

2 影響碾壓混凝土拌合物Vc值的主要因素

碾壓混凝土的Vc值，又稱混凝土的稠度，稠度就是在一定的振動條件下，碾壓混凝土的液化有一個臨界時間，達到臨界時間后混凝土迅速液化，這個時間可間接表示碾壓混凝土的流動性。簡單說碾壓混凝土拌和物在規定振動頻率及振幅、規定表面壓強下，振至表面泛漿所需的時間(以s計)。

國內外VC的檢測標準和要求有些差異，需要仔細閱讀相關規范標準，及時跟業主協調確認。比如國外試驗標準C1170中5.4條：The surcharge assembly shall have a mass of 50 lb (22.7 kg) including the mass of the plastic plate and the metal shaft. 并且現場操作的歐美人要求以漿液出來充填滿the plastic plate所有內表面的時間為準。國內《水工碾壓混凝土試驗規程》SL48-94則不一樣，其中2.0.2.3條顯示：透明塑料壓板砝碼滑桿及配重砝碼總質量為17 .75kg，以松動滑桿緊固螺栓開動振動臺同時計時記下從振動開始到圓壓板周邊全部出現水泥漿所需的時間為準。

為確定電站擋水建筑物碾壓混凝土的Vc值，我們從影響碾壓混凝土拌合物Vc值的主要因素分析入手。

2.1 單位用水量

在保護水膠比不變的情況下，碾壓混凝土拌合物的Vc值隨單位用水量的增加而減少，這是因為水膠比不變，隨著單位用水量的增加，即膠凝材料用量增大。拌合物顆粒和周邊漿層厚度增大，游離漿液增多，因而拌合物Vc值減少。

2.2 拌合物粗骨料

在水膠比和單位用水量一定的條件下，對于同樣的級配，中粗顆粒較多，則其比表面積小，空隙率小，這室充填孔隙所需的漿量小，相應游離漿體多，拌合物的Vc值便小。

2.3 粉煤灰的用量

在其它條件不變的情況下，粉煤灰需水量越大則膠凝材料漿體越稠，相應游離漿體體積越小，拌合物Vc值越大。若水膠比和膠凝材料用量一定，增加粉煤灰用量，漿液內聚力稍有增加，拌合物Vc值隨之增加，但當粉煤灰超過一定用量時，隨著粉煤灰摻量的增加，膠凝材料漿體積增大，拌合物Vc值反而會降低。

2.4 砂率

在水膠比和膠凝材料用量保持不變的條件下，碾壓混凝土拌合物Vc值與砂率的關系曲線關系，也就是拌合物Vc值有極小值，砂率有最優值。當砂率大于最優值時，拌合物Vc值隨砂率的增大而增大，這是因為增加砂率實際上是增大了骨料的總比表面積，減少了游離漿體積，因而拌合物Vc值大；當砂率小于最優值時，拌合物Vc值隨砂率的減少而增大。這是因為砂率過小；砂漿不足以填充粗骨料的空隙，拌合物粗糙，內摩擦力增大，因而Vc值也增大。

試驗表明，碾壓混凝土拌合物振實密度達到最大值時，砂率達到上述的最優值，亦即拌合物的Vc值達到極小值。

2.5 外加劑摻量

外加劑的慘入影響漿體的內聚力，因而影響臨界漿層厚度和游離體體積，最終也影響了拌合物的Vc值。通常情況下，摻入減少劑，緩凝劑和引起劑，可以使拌合物Vc值降低。

3 加強碾壓混凝土拌合物Vc值的控制和調整

根據當地氣候結合以往碾壓混凝土施工工藝等，加強電站碾壓混凝土拌合物Vc值的控制和調整是保證碾壓混凝土質量必不可少的辦法。

3.1 加強原材料質量檢查和配料稱量檢驗，保證新拌碾壓混凝土的Vc值

拌合前原材料滿足《水工碾壓混凝土施工規范》的要求或ASTM、ACI、EN等相關標準。

如：自產骨料應有足夠的儲備量并設有遮陽防雨及脫水設施拌和時砂子的含水率應不大于6%。

拌合樓每月必須校稱一次，配料稱量允許偏差見表1。

表1 配料稱量檢驗標準

3.2 加強碾壓混凝土拌合物Vc值的控制

碾壓混凝土在施工過程中，由于施工工藝和效率的不同，拌合物的Vc值會隨著時間的延長而變大。實驗表明，拌合物的Vc值損失程度不一樣，其碾壓后的密實程度就不一樣，混凝土強度，抗滲性能也就不一樣；若碾壓混凝土拌合物Vc值超過一定限度，勢必影響拌合物的可碾性，就不可能避免地影響了碾壓混凝土的質量。

根據我國《水工碾壓砼施工規范》的要求，碾壓混凝土Vc值機口宜控制在5～12S，在施工現場宜控制在10～17S。當然，根據工程施工的具體情況，在不同的施工現場，就要求在設計允許的范圍內，根據不同的情況采取不同的Vc值來保證碾壓混凝土的可碾性，進而保證碾壓混凝土的強度和抗滲性能。例如：氣溫高時，可采取比較小的Vc值，氣溫低時，可采取較大的Vc值；晴天可采取比較小的Vc值，雨天（設計允許的降雨強度）可采取較大的Vc值；施工現場離拌合樓遠時，可采取較小的Vc值，近時可采取較大的Vc值。

3.3 碾壓混凝土拌合物Vc值的調整

3.3.1 配合比

碾壓混凝土配合比對拌合物Vc值影響很大，比如初步確定的水灰比：C/W Based on the test conducted, W/C being0.65- 0.75 for RCC18020 and W/C being 0.85 for RCC18015 and W/C being 0.9 for RCC18010 all meet the design requirements ；砂率和用水量經過試驗都可以根據不同強度等級混凝土的要求篩選出對應的最優值。比如本電站室內試驗后碾壓混凝土單位用水量約為90～98 kg/m3。，砂率33～36%比較合適。碾壓試驗完成后最終確定的設計配和比是不能隨意更改的，也是保證碾壓混凝土質量（抗剪、抗拉強度和抗滲）的前提。但當現場條件變化很大，對拌合物Vc值影響很大時，可適當考慮對配合比的個別因素進行調整。當水膠比不變，增加單位用水量，實際上增加了膠凝材料用量即不經濟又給溫控帶來了困難，混凝土的施工質量也難保證。如膠凝材料不變，增加單位用水量，實際上增加了水膠比，盡管這種調整可大大減少拌合物Vc值，但用水量增加超過一定限度，就會影響碾壓混凝土的強度。

3.3.2 外加劑

外加劑是當前碾壓混凝土必不可少的組成材料之一，也是彌補施工現場拌合物Vc值損失的有效手段。目前國內外使用的碾壓混凝土外加劑品種很多，可以根據不同的環境條件選擇不同的外加劑，也可采用不同的摻入方式（如單摻、雙摻、混合摻）來達到，彌補拌合物Vc值損失的目的。特別是目前生產出的復合型多功能緩凝高效減少劑，使用外加劑的效應不單具有表面活性，促使膠凝材料顆粒潤滑分散、流動等作用，而且還具有表面張力，易于出微泡作用，增加了拌合物的柔塑性，提高了可碾性，從而有效地，彌補拌合物Vc值的損失。如水電八局承建的宗格魯水電站、加納布維水電站均采用湖南江海科技有限公司生產的TG-2緩凝高效減水劑等，效果不錯。

3.3.3 其他措施

施工中還可以采取其他措施來減少碾壓混凝土拌合物Vc值的損失。如旱季，可在碾壓區上用塑料布遮蓋和冷水噴霧，特別是要多利用夜間施工，以避免拌合物Vc值損失過快。此外，利用加快混凝土運輸速度，縮短倉面作業時間，來減少拌合物Vc值的損失。

4 結束語

宗格魯水電站碾壓混凝土的質量直接關系著項目成敗，我們將研究碾壓混凝土Vc值將作為一個從始至終的全過程的工作。我們將通過不斷試驗和實踐調整最合適的Vc值。

[1]《Standard Test Methods for Determining Consistency and Density of Roller-Compacted Concrete》C 1170 – 91

[2]《水工碾壓混凝土試驗規程》SL48-94

[3]《水工碾壓混凝土施工規范》DL-T5112-2000

G322

B

1007-6344（2016）04-0297-01

姜桂軍（1981—），男，湖南長沙人，本科學歷，水利水電工程專業，工程師，主要從事水電工程施工管理工作。