水庫堆石壩高強(qiáng)自密實混凝土施工控制要點

張侃

（北京金河水務(wù)建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京 102299）

1 工程概況

某水庫為具備防洪、灌溉、發(fā)電、養(yǎng)殖等功能的大（2）型水庫，控制流域面積1 794 km2，其放水涵洞建設(shè)于大壩東端，為圓形鋼筋混凝土隧道，最大泄流量達(dá)到120 m3/s；水庫大壩壩型按照自密實堆石混凝土重力壩設(shè)計，壩高最大為48.45 m，壩頂高程2 746.40 m，壩頂長124.32 m；正常蓄水位2 744.10 m，總庫容519×104m3。該水庫施工對混凝土性能要求較高，如果混凝土工作性能及力學(xué)性能不滿足設(shè)計要求，必將引發(fā)貫穿性裂縫和安全隱患。為提升混凝土密實度，決定采用高強(qiáng)自密實混凝土。

2 原材料及配合比

2.1 原材料

選擇水庫工程附近石料場產(chǎn)質(zhì)硬且脆凝灰?guī)r為堆石料，石料顆粒密度2.91～2.93 g/cm3，吸水率及飽和吸水率分別為0.11%～0.23%和0.07%～0.24%，干燥及飽水狀態(tài)下抗壓強(qiáng)度分別為85.30～138.40 MPa和64.10～117.0 MPa，軟化系數(shù)0.78～0.87。水泥選擇時須充分考慮其與外加劑的相容性，選用P.O25普通硅酸鹽水泥，所制備的自密實混凝土均質(zhì)性、和易性良好，工程性能優(yōu)異。到場后的水泥必須按批次抽檢，檢測結(jié)果見表1。

表1 普通硅酸鹽水泥性能檢測結(jié)果表

粉煤灰選用工程所在地某熱電廠生產(chǎn)的Ⅱ級粉煤灰，其細(xì)度為11.50%～13.80%，三氧化硫含量在0.56%～2.10%，燒失量5.70%～7.10%，需水量比則在96.80%～100%范圍內(nèi)，性能符合《自密實混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》相關(guān)要求，且和易性良好，制備的混凝土硬化時間短。粗細(xì)骨料則選用水庫所在河道右岸漫灘上砂礫石料場所提供的含礫率64.13%～68.71%、含砂率31.20%～36.80%的砂礫石料。外加劑采用HSNG-218SD 普通堆石混凝土外加劑，以增強(qiáng)自密實混凝土粘聚性、保塑性和流動性。

2.2 配合比

根據(jù)工程設(shè)計要求及相關(guān)規(guī)范，碎石料用量控制在675～902 kg/m3，礦物摻合料摻加比例為37%～56%，水膠比0.19～0.26。具體配合比詳見表2，分別研究外加劑摻量和碎石料粒徑對高強(qiáng)自密實混凝土性能和抗壓強(qiáng)度的影響，其中混合料砂率隨水膠比的增大而增大。水膠比取0.20時自密實混凝土坍落擴(kuò)展度和抗壓強(qiáng)度分別見圖1 和圖2。由圖可知，該水庫堆石壩高強(qiáng)自密實混凝土水膠比應(yīng)按照0.20確定，并將外加劑摻量增大至15%，以提升混凝土抗壓強(qiáng)度。

表2 高強(qiáng)自密實混凝土配合比表

圖1 水膠比0.20時混凝土坍落擴(kuò)展度圖

圖2 水膠比0.20時混凝土抗壓強(qiáng)度圖

按照設(shè)計配合比制備好的高強(qiáng)自密實混凝土容重應(yīng)不小于2 500 kN/m3，飽和抗壓強(qiáng)>30 MPa，塌落度及塌落擴(kuò)展度分別控制在250～250 mm 和630～750 mm 范圍內(nèi)，強(qiáng)度等級C15，防滲等級W2，抗凍等級F50。

3 施工控制要點

3.1 基礎(chǔ)處理

在進(jìn)行自密實混凝土澆筑施工前，將壩基開挖至新鮮基巖面，松動巖塊和石渣全部清除，并通過高壓水槍徹底清洗壩基。而對于混凝土上下層結(jié)合面僅僅清除浮渣、積水以及表層裂縫、倉面混凝土乳皮、在泌水影響下嵌入表面的松動堆石及低強(qiáng)度混凝土砂漿等，同時將待澆筑基巖面鑿毛處理。

3.2 混凝土拌和及輸送

高強(qiáng)自密實混凝土拌和過程中除應(yīng)嚴(yán)格按照普通混凝土拌和要求進(jìn)行外，還應(yīng)在凝結(jié)時間、粘稠性、泌水率等方面加強(qiáng)控制，以滿足自密實性能。拌和完成的混凝土開盤時必須測試首盤混凝土性能，并結(jié)合測試結(jié)果適當(dāng)調(diào)整配合比。按照設(shè)計配合比制備高強(qiáng)自密實混凝土?xí)r，粉劑、骨料稱量誤差應(yīng)控制在±1%和±2%以內(nèi)；對含水率變化較大的情況，必須在制備時加強(qiáng)用水量檢測和控制；拌和過程中應(yīng)先投放骨料和粉劑干拌和，再加入外加劑和水濕拌和，總拌和時間控制在90 s。

該水庫工程堆石壩高強(qiáng)自密實混凝土拌和站設(shè)置在距離水庫2.10 km外的開闊場地，混凝土輸送采用泵送形式，混凝土輸送泵安裝在攪拌機(jī)出料口下方，泵送管路通過支架、吊具、氈墊等固定，且不得直接接觸模板及鋼筋，出口接錐形軟管；將高強(qiáng)自密實混凝土拌和料卸入泵內(nèi)后直接壓入倉內(nèi)。

3.3 澆筑

該水庫堆石壩高強(qiáng)自密實混凝土澆筑量為7.30×104m3，以泵送方式將混凝土混合料輸送入倉，多點澆筑；澆筑點按照2 m間距連續(xù)布置，澆筑時應(yīng)待一個澆筑點填滿混凝土后移至下一澆筑點。在澆筑堆石壩層面頂部區(qū)域時，應(yīng)使高強(qiáng)自密實混凝土澆筑面低出堆石壩面8～20 cm，以便為上下層面結(jié)合提供便利條件。混凝土澆筑施工期間，應(yīng)加強(qiáng)混合料入倉速度的控制，若混凝土表現(xiàn)出較差的和易性，則應(yīng)及時檢查拌和環(huán)節(jié)，調(diào)整拌和配比；澆筑速度過快會使卷入空氣過多，不利于混凝土外觀質(zhì)量控制；澆筑后期應(yīng)將澆筑高度適當(dāng)加高以控制沉降。待結(jié)束混凝土澆筑后的靜停期間，氣泡溢出會引發(fā)澆筑層沉陷，為此必須在澆筑過程中提高澆筑標(biāo)高，并在混凝土達(dá)到初凝狀態(tài)前補(bǔ)澆至設(shè)計標(biāo)高。

3.4 質(zhì)量控制及中斷處理

自密實混凝土拌和過程中必須定期檢測拌和物的均勻性、拌和時間及衡器稱量精度，對各種原材料配料進(jìn)行稱量檢查和記錄，諸如混凝土塌落度、塌落擴(kuò)展度及漏斗通過時間等均應(yīng)按定期時間間隔進(jìn)行檢測，保證自密實混凝土施工質(zhì)量。

該水庫堆石壩高強(qiáng)自密實混凝土澆筑過程中如因特殊原因中斷4 h以上時，必須在恢復(fù)澆筑過程后先澆筑相同配比的自密實砂漿，使砂漿完全覆蓋堆石體內(nèi)流動性喪失的混凝土后，再澆筑新制備的自密實混凝土。對于必須立模澆筑的自密實混凝土缺陷，應(yīng)在拆除模板后24 h內(nèi)修補(bǔ)完成。

4 結(jié)論

綜上所述，該水庫堆石混凝土重力壩自密實混凝土材料用量較多，且混凝土自密實性能有效避免了普通混凝土因振搗而引發(fā)的界面離析問題，使水泥石和集料界面質(zhì)量明顯改善；自密實混凝土28 d抗壓強(qiáng)度也明顯比同標(biāo)號普通混凝土高。因省卻了振搗施工環(huán)節(jié)，混凝土澆筑過程也更加簡化，使堆石壩混凝土施工進(jìn)度加快，勞動強(qiáng)度降低，混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度明顯增強(qiáng)。