低溫冬季碾壓混凝土施工配合比的試驗研究

劉永三

(蒙城縣水利局建筑工程隊，安徽 蒙城 233500)

水利工程是一項造福民生的基礎工程，近年來我國隨著經濟的不斷發展大量水利工程開始投入建設，碾壓混凝土重力壩是近些年來發展較快的一種筑壩技術，既具有混凝土強度高、防滲性能好、壩身可溢流等特點，又具有土石壩施工程序簡單、快速、經濟、可使用大型通用機械的優點。碾壓混凝土采用全斷面筑壩技術，依靠壩體自身防滲，所以“層間結合、溫控防裂”是碾壓混凝土筑壩的核心技術[1-2]。為此，碾壓混凝土施工配合比設計要始終圍繞核心技術進行試驗。當工程所處環境惡劣嚴寒，必須考慮通過技術措施來調整混凝土配合比，遵循“三低兩高兩摻”的技術路線，即低水膠比、低用水量、低VC值，高摻粉煤灰和高石粉含量，摻緩凝高效減水劑和引氣劑技術路線，保證混凝土抗凍等級達到設計要求[3-5]。但混凝土工程低溫配合比研究仍舊缺乏經驗，因此很多工程會選擇冬季停工措施以保證工程質量，相應的也就會影響工期進度，所以對于低溫冬季碾壓混凝土施工配合比的研究十分有意義。本文以某工程為例，提出適合冬季施工的配合比，以期對混凝土工程的建設提出建設性意見。

1 工程概況

某碾壓混凝土重力壩工程壩址地勢高峻，為高寒半干旱氣候，冬季漫長、晝夜溫差大，多風、蒸發量大，干燥寒冷，全年無霜期為40天～110天，對碾壓混凝土施工十分不利。但由于工期緊迫，不得不考慮冬季施工方案，因此開展低溫冬季碾壓混凝土施工配合比研究，對拌合物性能、抗壓強度、抗滲能力、抗凍能力等指標進行測試，保證施工質量和工程進度。

2 試驗設計

2.1 配合比和技術要求

針對該工程所屬地氣候特點，碾壓混凝土配合比試驗遵循“三低兩高兩摻”的技術路線，即低水膠比、低用水量、低VC值，高摻粉煤灰和高石粉含量，摻緩凝高效減水劑和引氣劑技術路線，VC值采用動態控制，達到有效改善碾壓混凝土工作性的目的；同時，在配制碾壓混凝土時，控制砂石粉含量18%～22%，以提高漿砂比。所采用碾壓混凝土相應基準配比見表1。

表1 碾壓混凝土基準配合比

為解決冬季施工進度和質量問題，研究決定低溫冬季碾壓混凝土施工配合比初步控制初凝時間4 h～6 h，終凝時間控制在不超過18 h～20 h。具體視溫度情況通過外加劑調整凝結時間，即白天、夜晚不同。試驗分別采用上述C9015F50W4三級配、C9020F300W6二級配為基準配合比，防凍劑摻量選擇3%、4%、5%三個摻量進行碾壓混凝土配合比試驗。具體試驗參數見表2，試驗主要測試指標包括拌合物性能、抗壓強度、抗滲能力、抗凍能力、低溫強度等。

表2 碾壓混凝土摻防凍劑配合比試驗參數

2.2 試驗結果分析

2.2.1 拌合物性能

試驗結果見表3，表明：新拌碾壓混凝土拌和物易插搗，黏聚性較好，混凝土表面也無析水現象；含氣量是混凝土耐久性的重要指標，混凝土的含氣量試驗是在新拌混凝土出機后過濕篩，人工翻拌3遍進行測試。結果表明含氣量三級控制在3.7%～4.2%；二級配含氣量控制在5.0%～5.7%。摻防凍劑碾壓混凝土三級配初凝時間在10:05～11:45范圍，基準初凝時間為13:55；摻防凍劑碾壓混凝土三級配終凝時間在18:55～21:05范圍，基準終凝時間為22:35；摻防凍劑碾壓混凝土二級配初凝時間在9:15～11:25范圍，基準初凝時間為12:15；摻防凍劑碾壓混凝土二級配終凝時間在18:05～19:45范圍，基準終凝時間為21:25。

表3 摻防凍劑碾壓混凝土拌和物性能試驗結果

2.2.2 抗壓強度

摻防凍劑碾壓混凝土抗壓強度試驗結果表明：混凝土配合比試驗90 d齡期抗壓強度均滿足設計要求。

表4 摻防凍劑碾壓混凝土抗壓強度試驗結果

2.2.3 抗滲能力

抗滲試驗采用逐級加壓法進行，試驗結果見表5，試驗結果表明，碾壓混凝土配合比的抗滲性能試驗結果均滿足設計要求。

表5 摻防凍劑碾壓混凝土抗滲試驗結果

2.2.4 抗凍能力

碾壓混凝土配合比采用60 d齡期進行抗凍試驗，抗凍試驗采用快凍法進行，試驗結果表明：摻早強防凍劑60 d齡期抗凍試件200次試驗結果，相對彈性模量為85.02%～92.68%，重量損失0.52%～1.08%，還有很大的富余量，結果推斷60 d齡期抗凍試驗結果即可滿足設計要求。摻早強防凍劑C9015F50W4三級配60 d齡期抗凍試件50次試驗結果，相對彈性模量為86.67%～90.33%，重量損失0.16%～0.22%，還有很大的富余量，結果推斷60 d齡期抗凍試驗結果即可滿足設計要求。試驗結果見表6。

表6 摻防凍劑碾壓混凝土抗凍試驗結果

5 結論

根據現場施工情況來看，碾壓混凝土抗壓強度、抗滲性能、抗凍性能等均符合設計要求，圓滿完成了今年的工期要求。得到以下結論：

(1)在碾壓混凝土冬季施工過程中，應根據工地實際使用的原材料，對施工配合比進行復核、調整，保證所用水泥、粉煤灰、外加劑、砂石骨料等原材料品質檢測結果均符合規范標準要求，保證工程質量。

(2)摻與不摻防凍劑，碾壓混凝土拌和物性能變化不大；摻防凍劑混凝土配合比抗壓強度稍有提高，均可達到設計要求。說明合理的摻用防凍劑對混凝土后期性能沒有不利影響。

(3)需要設計系統的試驗方案，按照當地的溫度變化，實時調整配合比，以保證施工現場的碾壓質量。

(4)總結工程經驗，嚴格把控施工環節，保證施工質量，提出對其他工程的指導意義。