阿合塔斯水庫大壩高自密實性堆石混凝土現場試驗分析

蔣小軍，維 康，曹榮國

（1.青河縣水利管理總站，新疆 青河 836200；2.甘肅省水利水電工程局有限責任公司，甘肅 蘭州 730000；3.中水北方勘測設計研究有限責任公司，天津 300000）

1 工程概況

阿合塔斯水庫位于新疆青河縣阿熱勒托別鎮,壩型為堆石混凝土重力壩，工程的主要建筑物由溢流壩段、非溢流壩段、右岸導流兼泄洪涵洞等建筑物組成。最大壩高33.5 m，水庫庫容939 萬m3，工程為Ⅳ等小（一）型工程。在大壩混凝土澆筑前，根據工程實際選用的材料、施工設備、試驗室配合比等在工地進行現場試驗。

2 混凝土試驗倉布置

試驗倉選在上游導墻位置,試驗倉長度10 m，寬8.5 m，高3 m。結合現場實際情況，試驗倉堆石自密實混凝土共分兩層澆筑，每層高度為1.5 m。

3 自密實混凝土施工

3.1 堆石入倉

（1）堆石料

堆石料粒徑不小于30 cm，存在部分小于30 cm 的石料。小于30 cm 的堆石料滿足“堆石體外露面所含有的粒徑小于200 mm 的塊石數量不應超過10 塊/m2”的要求。

（2）堆石料清洗

（3）堆石料入倉

1）使用挖機堆石，挖機挑選干凈、粒徑滿足要求的石料自然堆放在倉面。

2）人工配合機械將不滿足要求的堆石料清理出倉面。

3）試驗倉面積較小采用人工配合機械的方式進行堆石。裝載機水平運輸塊石，挖機等機械入倉，部分區域人工平倉擺邊。

3.2 模板

試驗段模板上游面和橫縫面采用3.0 m×1.53 m 翻轉鋼模板，下游面采用3.0 m×1.87 m 翻轉鋼模板。

3.3 高自密實性能混凝土生產、運輸與入倉

本工程大壩堆石自密實混凝土體積比為55%∶45%。自密實混凝土設計標號C9025W6F300,設計含氣量5%，密度不小于2400 kg/m3。施工配合比水灰比0.4，每方自密實混凝土膠材總用量450 kg（其中普通硅酸鹽42.5 級水泥和II 級粉煤灰各225 kg），天然砂子用量985 kg，人工小石（5 mm～20 mm）用量806 kg。

寶寶的需求主要是“讓自己快樂”，但有些媽媽太急躁、沒耐心；有些媽媽工作忙、沒時間；有些媽媽不了解寶寶的特點，不能放開手腳陪寶寶玩。于是寶寶不會玩、經常沒事可做，很難適應環境的變化，這就產生了精神上的無路可走。如何給寶寶創造可走的路，讓他長期處在正面情緒下，每天有想做的事、做事有信心？這也是媽媽們不能忽視的問題。

自密實混凝土采用1 m3強制式攪拌機（JS1000）拌和，拌和時間90 s，出機口塌落度按260 mm～280 mm，擴展度按650 mm～750 mm，V 漏斗通過時間按7 s～25 s 控制。

自密實混凝土采用8 m3混凝土攪拌車（三一重工SY308C-6）運輸（運距約660 m），通過車載泵（天泵）（三一重工SYM5337THBDW 520 C9）送入倉。

3.4 高自密實性能混凝土澆筑

自密實混凝土的澆筑采用泵送方式入倉。泵送前檢查泵管和各節泵管接頭處密封圈連接是否緊密，保證整個管路不漏氣、不漏漿。連接前，泵管內不得有雜物及未清理的的混凝土，以保證泵管管壁光滑。泵送自密實混凝土按照以下順序操作：首先向內輸送0.2 m3～0.3 m3清水潤濕和清潔泵管；而后使用同配比水泥砂漿潤泵；最后泵送自密實混凝土。

不合格的自密實混凝土嚴禁入倉，已入倉的不合格自密實混凝土必須清理出澆筑倉，并按監理工程師指定的地點棄置。

澆筑自密實混凝土時嚴禁在倉內加水。如發現混凝土和易性較差，應采取如添加外加劑、重新拌和等措施來保證質量。澆筑倉面較大時，采取多點澆筑法，采用“Z”型或“N”型澆筑方式，4 m2布置一個澆筑點，澆筑點間距不大于2 m，在每個澆筑點必須使自密實混凝土灌滿后方可移至相鄰的澆筑點，且澆筑點應連續布置，以保證堆石混凝土密實。澆筑順序應做到單向順序，不可在倉面上往返澆筑。在堆石下方密實后，混凝土到達倉面時，應控制澆筑高度，一般情況下混凝土面低于堆石面5 cm～20 cm，以便于下個倉面的粘結。整個澆筑完成后，待自密實混凝土達到5 MPa 以上時進行下層澆筑。

4 堆石混凝土檢測

4.1 堆石混凝土強度檢測

通過鉆孔取芯的方法對堆石混凝土試驗段的強度進行檢測評價。全部澆筑完成14 d 后，進行鉆孔取芯，鉆孔取芯時應適當包括高自密實性能混凝土與堆石均勻膠結的部位，對取出芯樣按照長徑比1.0 的要求加工抗壓試件，試樣檢測指標見表1，強度檢測結果見表2。

表1 取樣明細表

表2 強度檢測

經檢測，混凝土抗壓、抗凍、抗滲指標全部滿足設計要求。

4.2 超聲波檢測

試驗過程中采用RSM聲波透射檢測儀，分別對4 個測孔6組斷面進行測試，垂直方向每6 cm～8 cm 測試一次，總測試深度約3 m，依據《水工混凝土試驗規程》（SL 352-2006）：用以統計和判斷測值可以是聲速，也可以是振幅或頻率，都可以按以上方法獲得判斷結果。考慮到振幅及頻率測試誤差較大，在最后確定某測點是否為異常值時，宜以聲速的判斷結果為主，以振幅或頻率的判斷結果為輔，并參考波形的觀察結果綜合確定。

（1）本次檢測測點數總計298 個，對可疑值進行除后，Xn=X245=3.010，Xn+1=X246=2.993。

（2）平均值mx為3.471，標準差Sx為0.234。

（3）《水工混凝土試驗規程》（SL 352-2006）公式（7.6.4-3）計算單點臨界值xL1其中K1取值參照《水工混凝土試驗規程》（SL 352-2006）表7.6.4-1，n=245 時K1=2.65，計算xL1=mx-K1Sx=2.851，xL2=mx-K2Sx=3.08。

（4）Xn=3.010＞xL1=2.851，因此無異常值，在檢測數據中無相鄰兩測點值均同時不大于xL2，因此在相鄰兩點測值判定時未發現異常值。

（5）依據上述判斷在所測的298 個點中, 剔除可疑值外無異常值點,滿足規范要求。

4.3 孔內成像測試

本次試驗段孔內成像測試共檢測4 個孔，每個孔直徑95 mm，總計孔深度11.5 m。缺陷位置主要在1.4 m～1.6 m 深處，自密實混凝土內部缺陷1 處，巖石下邊緣與自密實混凝土層間結合處有多處縫隙或空洞存在。每個孔的內部情況從孔內電視成像圖片上來看，大部分堆石與高自密實混凝土的層間結合良好，但也存在如下問題：

（1）由于澆筑過程中受天氣（降雪、降雨、低溫）和模板（漲模）等原因，試驗段兩倉混凝土澆筑均不連續，導致出現冷縫和兩倉的層間縫，且在冷縫（孔深約為0.5 m）和層間縫（孔深約為1.5 m），高自密實混凝土與堆石間的空洞現象較明顯。

（2）由于聚羧酸減水劑里引氣成分的存在，自密實混凝土拌合物氣泡較多，加之受降雪（雨）天氣影響，各澆筑倉表面浮漿現象較明顯，并伴有泌水現象，在澆筑間歇期鑿毛沖洗不徹底，也導致了冷縫和施工縫處有浮漿痕跡以及堆石下緣與自密實混凝土有縫隙，從鉆芯取樣試件的形貌來看，自密實混凝土內肉眼可見的孔隙也較多。

4.4 壓水試驗

根據《水利水電工程鉆孔壓水試驗規程》（SL 31-2003），壓水試驗鉆孔的孔徑宜為59 mm～150 m，現場采用鉆孔的直徑為65 mm。壓水鉆孔設置1 個，孔深為3 m，壓水位置為孔深0.6 m～2.6 m，壓水段長為2 m，壓水試驗結果見表3。壓水試驗結果表明，最大透水率2.11 Lu，最小透水率2.04 Lu，平均透水率2.06 Lu，小于5.0 Lu，滿足透水率要求。

表3 壓水實驗結果

4.5 溫度監測

根據設計壩面厚度要求，每個試驗倉面溫度觀測共布置9支溫度計，溫度計布置見圖1，每2 小時測量1 次，測量內外溫度無明顯變化小于0.2℃時為止。溫度監測結果：除了5 月中旬降雪天氣外，壩址處晝夜溫差約為30℃，混凝土內部溫度隨外界氣溫變化規律明顯，且在凌晨2：00～凌晨6：00 氣溫降低時，混凝土與氣溫的溫差較大，最大值接近30℃，有導致混凝土出現溫度裂縫的風險。

圖1 溫度傳感器布置圖

5 結語

（1）混凝土的設計配合比是根據室內試驗結果確定的，現場施工環境條件，骨料性能發生較大變化時，可維持設計配合比中水膠比不變，調整單位用水量、砂率等參數，確定符合施工技術要求和設計技術要求的混凝土施工配合比，以保證高自密實混凝土工程質量。

（2）孔內電視成像及鉆芯取樣顯示聚羧酸減水劑帶入混凝土內的引氣成分過多，導致自密實混凝土拌合物大的氣泡較多，硬化混凝土內氣孔多。建議在聚羧酸減水劑中加入適量的消泡劑，并采用加入適量引氣劑的方式保證混凝土的含氣量，確保自密實混凝土的抗凍性能。

（3）自密實混凝土砂率較高，砂子含水的均勻程度和含水狀態直接決定了自密實混凝土施工配料單是否保證了混凝土施工配合比（單方用水量、水膠比等參數）的準確執行，建議砂石料場采取搭棚、覆蓋塑料布、擴大砂石骨料的堆放面積等措施保證砂石骨料含水的均勻性和含水狀態（含水率低于6%）。

（4）堆石混凝土中堆石的孔隙率偏大，堆石體積偏小，自密實混凝土的體積偏大，會導致堆石混凝土的溫升高，對堆石混凝土的溫控防裂不利。建議合理搭配堆石的粒徑，降低堆石的孔隙率。

（5）孔內電視成像結果顯示混凝土層間接合面是堆石混凝土的薄弱環節，主要是浮漿清理不徹底以及下一澆筑倉堆石入倉時破碎成低于規定粒徑的碎石。建議加強鑿毛和對澆筑倉面雜質的清理。

（6）堆石混凝土的質量不僅僅取決于自密實混凝土的配合比（包括原材料的情況），更取決于施工工藝和條件，特別是自密實混凝土澆筑成型后，及時進行保溫保濕養護至關重要。