水库堆石坝高强自密实混凝土施工控制要点
时间：2023-06-18 12:25:04 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
张侃
（北京金河水务建设集团有限公司，北京 102299）
某水库为具备防洪、灌溉、发电、养殖等功能的大（2）型水库，控制流域面积1 794 km2，其放水涵洞建设于大坝东端，为圆形钢筋混凝土隧道，最大泄流量达到120 m3/s；
水库大坝坝型按照自密实堆石混凝土重力坝设计，坝高最大为48.45 m，坝顶高程2 746.40 m，坝顶长124.32 m；
正常蓄水位2 744.10 m，总库容519×104m3。该水库施工对混凝土性能要求较高，如果混凝土工作性能及力学性能不满足设计要求，必将引发贯穿性裂缝和安全隐患。为提升混凝土密实度，决定采用高强自密实混凝土。
2.1 原材料
选择水库工程附近石料场产质硬且脆凝灰岩为堆石料，石料颗粒密度2.91～2.93 g/cm3，吸水率及饱和吸水率分别为0.11%～0.23%和0.07%～0.24%，干燥及饱水状态下抗压强度分别为85.30～138.40 MPa和64.10～117.0 MPa，软化系数0.78～0.87。水泥选择时须充分考虑其与外加剂的相容性，选用P.O25普通硅酸盐水泥，所制备的自密实混凝土均质性、和易性良好，工程性能优异。到场后的水泥必须按批次抽检，检测结果见表1。
表1 普通硅酸盐水泥性能检测结果表
粉煤灰选用工程所在地某热电厂生产的Ⅱ级粉煤灰，其细度为11.50%～13.80%，三氧化硫含量在0.56%～2.10%，烧失量5.70%～7.10%，需水量比则在96.80%～100%范围内，性能符合《自密实混凝土应用技术规程》相关要求，且和易性良好，制备的混凝土硬化时间短。粗细骨料则选用水库所在河道右岸漫滩上砂砾石料场所提供的含砾率64.13%～68.71%、含砂率31.20%～36.80%的砂砾石料。外加剂采用HSNG-218SD 普通堆石混凝土外加剂，以增强自密实混凝土粘聚性、保塑性和流动性。
2.2 配合比
根据工程设计要求及相关规范，碎石料用量控制在675～902 kg/m3，矿物掺合料掺加比例为37%～56%，水胶比0.19～0.26。具体配合比详见表2，分别研究外加剂掺量和碎石料粒径对高强自密实混凝土性能和抗压强度的影响，其中混合料砂率随水胶比的增大而增大。水胶比取0.20时自密实混凝土坍落扩展度和抗压强度分别见图1 和图2。由图可知，该水库堆石坝高强自密实混凝土水胶比应按照0.20确定，并将外加剂掺量增大至15%，以提升混凝土抗压强度。
表2 高强自密实混凝土配合比表
图1 水胶比0.20时混凝土坍落扩展度图
图2 水胶比0.20时混凝土抗压强度图
按照设计配合比制备好的高强自密实混凝土容重应不小于2 500 kN/m3，饱和抗压强>30 MPa，塌落度及塌落扩展度分别控制在250～250 mm 和630～750 mm 范围内，强度等级C15，防渗等级W2，抗冻等级F50。
3.1 基础处理
在进行自密实混凝土浇筑施工前，将坝基开挖至新鲜基岩面，松动岩块和石渣全部清除，并通过高压水枪彻底清洗坝基。而对于混凝土上下层结合面仅仅清除浮渣、积水以及表层裂缝、仓面混凝土乳皮、在泌水影响下嵌入表面的松动堆石及低强度混凝土砂浆等，同时将待浇筑基岩面凿毛处理。
3.2 混凝土拌和及输送
高强自密实混凝土拌和过程中除应严格按照普通混凝土拌和要求进行外，还应在凝结时间、粘稠性、泌水率等方面加强控制，以满足自密实性能。拌和完成的混凝土开盘时必须测试首盘混凝土性能，并结合测试结果适当调整配合比。按照设计配合比制备高强自密实混凝土时，粉剂、骨料称量误差应控制在±1%和±2%以内；
对含水率变化较大的情况，必须在制备时加强用水量检测和控制；
拌和过程中应先投放骨料和粉剂干拌和，再加入外加剂和水湿拌和，总拌和时间控制在90 s。
该水库工程堆石坝高强自密实混凝土拌和站设置在距离水库2.10 km外的开阔场地，混凝土输送采用泵送形式，混凝土输送泵安装在搅拌机出料口下方，泵送管路通过支架、吊具、毡垫等固定，且不得直接接触模板及钢筋，出口接锥形软管；
将高强自密实混凝土拌和料卸入泵内后直接压入仓内。
3.3 浇筑
该水库堆石坝高强自密实混凝土浇筑量为7.30×104m3，以泵送方式将混凝土混合料输送入仓，多点浇筑；
浇筑点按照2 m间距连续布置，浇筑时应待一个浇筑点填满混凝土后移至下一浇筑点。在浇筑堆石坝层面顶部区域时，应使高强自密实混凝土浇筑面低出堆石坝面8～20 cm，以便为上下层面结合提供便利条件。混凝土浇筑施工期间，应加强混合料入仓速度的控制，若混凝土表现出较差的和易性，则应及时检查拌和环节，调整拌和配比；
浇筑速度过快会使卷入空气过多，不利于混凝土外观质量控制；
浇筑后期应将浇筑高度适当加高以控制沉降。待结束混凝土浇筑后的静停期间，气泡溢出会引发浇筑层沉陷，为此必须在浇筑过程中提高浇筑标高，并在混凝土达到初凝状态前补浇至设计标高。
3.4 质量控制及中断处理
自密实混凝土拌和过程中必须定期检测拌和物的均匀性、拌和时间及衡器称量精度，对各种原材料配料进行称量检查和记录，诸如混凝土塌落度、塌落扩展度及漏斗通过时间等均应按定期时间间隔进行检测，保证自密实混凝土施工质量。
该水库堆石坝高强自密实混凝土浇筑过程中如因特殊原因中断4 h以上时，必须在恢复浇筑过程后先浇筑相同配比的自密实砂浆，使砂浆完全覆盖堆石体内流动性丧失的混凝土后，再浇筑新制备的自密实混凝土。对于必须立模浇筑的自密实混凝土缺陷，应在拆除模板后24 h内修补完成。
综上所述，该水库堆石混凝土重力坝自密实混凝土材料用量较多，且混凝土自密实性能有效避免了普通混凝土因振捣而引发的界面离析问题，使水泥石和集料界面质量明显改善；
自密实混凝土28 d抗压强度也明显比同标号普通混凝土高。因省却了振捣施工环节，混凝土浇筑过程也更加简化，使堆石坝混凝土施工进度加快，劳动强度降低，混凝土结构强度明显增强。
