堆石自密實混凝土在水庫重力壩施工中的應(yīng)用分析
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鄭慶喜
（明溪縣水利局，福建三明 365200）
【摘要】 混凝土堆石重力壩因其耐久性好、安全可靠等諸多優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于各類水工建筑物攔水大壩中，本文以某水庫大壩為例，從材料選擇到施工重點詳細分析了壩體施工中大體積混凝土現(xiàn)澆受溫度和收縮影響較大而需要注意的問題，同時通過施工介紹更直接地闡述了堆石壩的技術(shù)優(yōu)越性、
【關(guān)鍵詞】 堆石混凝土；重力壩；水庫；溫度控制
中圖分類號：TV52文章編號：1005-4774( 2016) 03-0030-03
自密實混凝土起源于20世紀(jì)80年代，由日本東京大學(xué)崗村甫教授提出并研制成功。2003年由清華大學(xué)金峰和安雪暉提出堆石自密實混凝土技術(shù)并于2005年正式在水利工程中成功應(yīng)用。福建省的武夷山洋莊防護堤工程采用了自密實混凝土，三明防洪堤工程中對自密實混凝土做了試驗。自密實混凝土的特點主要包括：a高流動性；b不離析均勻性；c依靠自重流動無需振搗而達到密實；d水泥用量少，水化溫升小，施工進度快。自密實混凝土雖然在多處成功使用，但每個地方的施工條件、原材料等都有著或大或小的差異，黃沙坑水庫是福建省第一個使用自密實混凝土壩的大壩，因此結(jié)合實際工程開展堆石混凝土技術(shù)研究非常必要。
1 工程介紹
明溪縣黃沙坑水庫是福建省“十二五”規(guī)劃的重點工程，水庫位于明溪縣蓋洋鎮(zhèn)姜坊村境內(nèi)，距明溪縣城24km，總庫容1717萬m3，屬中型水庫，是一座灌溉為主、供水為輔的綜合利用型水庫，其主要建筑物有主壩、副壩、引水隧洞，主壩高44. 2m，壩頂長198m，寬5m; 副壩高20m，壩頂長86m，寬5m;隧洞總長10984m。主、副壩設(shè)計均采用C20自密實混凝土堆石重力壩，C20自密實混凝土堆石工程量約為9.26萬m3。
2堆石混凝土施工原材料選擇
原材料的使用主要包括水泥、粉煤灰、砂、石子和堆石料，與常規(guī)混凝土基本一致，結(jié)合其自身特點另有以下特殊要求。
2.1水泥
工程選用散裝普通硅酸鹽水泥P．0 42.5。在施工前對水泥的基本性能進行檢測，滿足要求方可入場。在對水泥進行存放時，要根據(jù)水泥的標(biāo)號和種類分別存放，優(yōu)先使用先到施工現(xiàn)場的水泥。
2.2砂、石子
現(xiàn)場所用的砂是由隧洞支洞開挖產(chǎn)生的洞渣生產(chǎn)，偏紅色。砂的細度模數(shù)是2.7~3.3，為二區(qū)中粗砂，含粉率為5. 5%，表觀密度為2.66 g/cm3。石子和砂由同一生產(chǎn)線生產(chǎn)，粒徑為5~ 20mm的一級配石子，表觀密度為2. 67 g/cm3。
2.3粉煤灰
粉煤灰選用Ⅱ級灰，標(biāo)準(zhǔn)為細度不大于25%，需水量比不大于105%，燒失量不大于8%。現(xiàn)場測試結(jié)果細度為13. 5%，需水量比為104%，燒失量為5.15%，完全滿足要求。
2.4堆石料
堆石料由關(guān)塘料場提供，距工地現(xiàn)場約4km，堆石料為花崗巖，石料新鮮、無風(fēng)化、質(zhì)地堅硬且干凈易沖洗，可以滿足堆石混凝土的施工要求，入倉堆石料直徑應(yīng)大于300mm，抗壓強度不小于40MPa。倉面采用挖掘機平倉，由人工清理石渣等雜物及強度不合格塊石。
塊石間的空隙較大時，采用人工填小塊石以增加單位體積的塊石量。堆石的高度為1. 5m。
3 堆石混凝土現(xiàn)場實驗
由于該水庫是福建省第一個應(yīng)用堆石混凝土技術(shù)的水利項目，為確保堆石混凝土技術(shù)在工程中的成功應(yīng)用，施工前制作試驗倉進行技術(shù)的可行性、可靠性實驗糾。試驗倉尺寸為5m×5m×1.5m，位于壩左0+11.1 m-壩左0+16. 1m處，垂直于壩軸線方向的中部（壩左、壩右的分界線是導(dǎo)流底孔的中線），距上游面約14m、下游面約12m，底部高程為410. 4m。
3.1 混凝土配合比的沒計
工程使用的混凝土應(yīng)嚴格控制配合比，要求有高流動性、抗離析性和穩(wěn)定性。配合比要根據(jù)現(xiàn)場原材料檢測結(jié)果，結(jié)合以往工程經(jīng)驗按單位體積法確定。經(jīng)過多組配合比試驗，結(jié)果為粗骨料240L、砂率45%、水膠比0. 95、水泥與粉煤灰比3:7、外加劑按水泥與粉煤灰量1. 3%。拌和混凝土材料時，嚴格配料，禁止隨意對材料配比進行改動，嚴格控制稱量誤差，本次澆筑試驗倉的自密實混凝土配合比為現(xiàn)場試拌得出，如表1、表2所列。外加劑為堆石混凝土專用外加劑，工程全過程由同一企業(yè)提供。
對于試驗倉的抗壓強度檢測，根據(jù)《鉆芯法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程》( CECS03：2007)中的規(guī)定進行鉆孔取芯，芯樣直徑10cm。檢測結(jié)果如表3所列，從表3可以看出其強度高于C20混凝土的等級要求，完全滿足工程技術(shù)指標(biāo)。
4 自密實混凝土堆石的施工
水庫大壩設(shè)計基礎(chǔ)壓層為C20常規(guī)混凝土，厚度1．0m，常規(guī)混凝土上面是自密實混凝土堆石，施工的順序：倉面處理、立模、堆石、自密實混凝土澆筑、養(yǎng)護。
4.1 倉面的處理
因第一倉自密實混凝土澆筑時是在常規(guī)的混凝土上，故倉面需要鑿毛，以增加層面黏結(jié)力，防止產(chǎn)生施工冷縫。第二層澆筑是在自密實混凝土堆石上有塊石露出澆筑面5~ 15cm，倉面只需沖毛處理。
4.2 立模
大壩采用鋼模板，尺寸為1.0m×1.5m（寬×高），自密實混凝土硬化之前對模板的側(cè)壓力比較大，要求模板牢固，不爆模，在澆筑自密實混凝土?xí)r預(yù)埋上一層模板的錨筋，采用連接筋將鋼模與錨筋連接加固。模板與倉面之間的縫隙用水泥砂漿封補，以防漏漿。
4、3堆翁
堆石料經(jīng)檢測強度達40~85MPa，為增加堆石量，塊徑可放寬到20cm，但20cm的倉面數(shù)量控制在每平方米不超過10塊，堆石量每立方米自密實混凝土堆石中占到0.5~0. 55。堆石采用自卸車直接進倉，挖掘機平倉。塊石在料場裝車前沖洗干凈，自卸車的車輪在進倉前沖洗干凈，不能有泥或泥漿帶入倉內(nèi)。上下倉間隔要在上倉混凝土抗壓強度達2. 5MPa之后才能準(zhǔn)備下一倉的工作，現(xiàn)場經(jīng)試塊檢測3d強度可達10MPa以上。
4.4 一密實混凝土的澆筑
澆筑前檢查模板、堆石并進行驗收，根據(jù)現(xiàn)場的粗細骨料含水率進行配合比試驗調(diào)整，檢查水泥、粉煤灰、外加劑量是否滿足澆筑量的要求，檢查攪拌機械設(shè)備是否正常，泵送管道是否通暢，確�；炷翝仓倪B續(xù)性。澆筑采用兩臺立式攪拌機攪拌，送入混凝土輸送泵，由輸送泵用管道送至布料機，布料機控制澆筑點，原則上澆筑點間距不超過3m（實驗塊實驗時最長點是7m），施工時澆筑點間距控制在2.5m。布料機高度4. 7m（不超過5m），控制范圍半徑為15m或18m，38m x33m（長×寬）倉面，布料機安置在中心點位置即可全面覆蓋澆筑點。每一澆筑點要一次性澆滿，單一逐點澆筑，不可重復(fù)。澆筑高度一般控制在2m內(nèi)，大壩施工時每倉澆筑高度為1. 5m。
4.5養(yǎng)護
自密實混凝土澆筑6h后進行養(yǎng)護，主要是采取覆蓋保水措施，防止混凝土失水過快收縮而產(chǎn)生裂縫。
5 自密實混凝土堆石的應(yīng)用
大壩采用自密實混凝土堆石，施工方法簡單，進度快，質(zhì)量不因人為因素而下降，省電省工，減少噪音。但自密實混凝土的配合比相對復(fù)雜，是施工中的重點和難點。對原材料要求要相對穩(wěn)定，一旦確定，水泥、粉煤灰廠家、標(biāo)號、級別不宜變更，砂、石子的質(zhì)地要相對穩(wěn)定，因為專用外加劑對粉煤灰、砂、石子的變化很敏感。同時，砂、石子的質(zhì)地變化對自密實混凝土的配合比影響較大。為控制自密實混凝土的配合比，保證混凝土的穩(wěn)定性，施工中需注意以下幾點：
a．如果前后倉原材料砂、石子質(zhì)地及粉煤灰、水泥的生產(chǎn)廠家有變化時，配合比需重新試驗確定。
b．如果前后倉原材料無變化，只要對前一倉的配合比進行微調(diào)。
每倉澆筑前，對現(xiàn)場的砂、石子含水率進行測定，調(diào)整水膠比（以前一倉的配合比為準(zhǔn)）；試拌自密實混凝土進行坍落度、擴展度、V形漏斗通過時間試驗。按規(guī)范規(guī)定自密實混凝土的坍落度為260~ 280mm、擴展度650~ 750mm、V漏斗通過時間7～25s，現(xiàn)場試驗得出各項指標(biāo)在規(guī)定范圍內(nèi)，即可確定配合比，計算各料用量，調(diào)整電子稱，進入澆筑程序。對自密實混凝土的配合比，有質(zhì)地穩(wěn)定的粗細骨料，固定的水泥及粉煤灰，通過現(xiàn)場多次配合比試驗，總結(jié)配合比中各原材料對自密實混凝土的擴展度、V形漏斗通過時間的影響，確保自密實混凝土的穩(wěn)定性。
6 總 結(jié)
在混凝土施工完成后，嚴格按照設(shè)計要求進行養(yǎng)護，并針對混凝土的施工特點采用減少混凝土發(fā)熱量、降低混凝土入倉溫度、合理安排澆筑順序和間歇時間以及高溫時段在壩體內(nèi)埋設(shè)冷水管等措施進行溫度控制，取得了良好的施工效果�？梢钥闯霾捎枚咽炷潦┕ぃm然其基本力學(xué)性能接近普通混凝土，但在水化熱溫升、施工速度、造價等方面有較大優(yōu)勢，值得總結(jié)推廣。
