水庫(kù)壩體碾壓混凝土試驗(yàn)方法要點(diǎn)探討

梁博海

【摘要】文章主要針對(duì)水庫(kù)壩體碾壓混凝土試驗(yàn)方法要點(diǎn)與配合比設(shè)計(jì)進(jìn)行了一些簡(jiǎn)要的分析研究。以供類似工程參考應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】水庫(kù)壩體；碾壓混凝土試驗(yàn)；配合比設(shè)計(jì)

一、引言

該水庫(kù)工程由攔河壩、輸水管線及進(jìn)庫(kù)道路組成。攔河壩為碾壓混凝土重力壩，壩頂長(zhǎng)度為338m，共分9個(gè)壩段，中間為溢流壩段，其兩側(cè)為左、右河床非溢流壩段，長(zhǎng)為66m。溢流壩段長(zhǎng)為57m，壩頂高程為51.0m，最大壩高為52m，溢流壩段分為5孔，每孔凈寬為10m，堰頂高程為45.8m，堰面采用WES曲線，堰頂不設(shè)閘門，自由溢流，采用挑流消能。壩體上游為鉛直壩坡，下游壩坡為1：0.78，壩頂寬度為6m。

二、碾壓混凝土設(shè)計(jì)指標(biāo)

根據(jù)施工階段設(shè)計(jì)文件（TS-N-SZSZ-GDT-4GB-02），本工程大壩混凝土有R90100，W2（三級(jí)配碾壓混凝土）；R90100，W4（三級(jí)配變態(tài)混凝土）；R28250，W4（二級(jí)配變態(tài)混凝土）；R28150，W4（三級(jí)配常態(tài)混凝土）；R90200，W6（二級(jí)配常態(tài)混凝土）；R28200，W6（二級(jí)配常態(tài)混凝土）；R28300，W6（二級(jí)配常態(tài)混凝土）；R28100，W4（三級(jí)配常態(tài)混凝土）；R28300（二級(jí)配常態(tài)混凝土）；C25（預(yù)制廊道）等共10種類混凝土配合比。

（一）原材料

（1）水泥：采用P.042.5水泥。（2）粉煤灰：采用發(fā)電廠生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)II級(jí)粉煤。（3）骨料：砂采用經(jīng)過(guò)GSP破碎機(jī)處理后的砂，由砂品質(zhì)指標(biāo)和顆粒級(jí)配試驗(yàn)結(jié)果表明，破碎后的砂符合規(guī)范要求，砂子顆粒級(jí)配處于II區(qū)，細(xì)度模數(shù)FM=2.63屬于中砂?；炷僚浜媳仍囼?yàn)用的碎石產(chǎn)地為庫(kù)區(qū)石場(chǎng)，石料質(zhì)地為花崗巖石，按級(jí)配要求通過(guò)人工篩分后分為：5～20mm、20～40mm，40～80 mm3級(jí)。

三、碾壓混凝土配合比設(shè)計(jì)

（一）碾壓混凝土配合比參數(shù)選擇試驗(yàn)

①骨料級(jí)配

在進(jìn)行碾壓混凝土配合比參數(shù)選擇之前，需確定粗骨料的最大粒徑、各粒徑級(jí)粗骨料所占比例。對(duì)于本工程碾壓混凝土大壩的最大粒徑為80mm，各粒徑級(jí)粗骨料所占比例可根據(jù)骨料的振實(shí)容重較大、粗骨料分離較小的原則通過(guò)試驗(yàn)確定。根據(jù)骨料級(jí)配試驗(yàn)結(jié)果，從碾壓混凝土的抗分離性和均勻性考慮，采用碾壓混凝土級(jí)配：二級(jí)配，小石：中石=40：60；三級(jí)配，小石：中石：大石=30：40：30。

②碾壓混凝土最佳砂率選擇

混凝土砂率是否合適直接影響混凝土單位用水量的高低，以及拌和物和易性和硬化后的混凝土的各項(xiàng)性能。因此必須通過(guò)試驗(yàn)選擇在設(shè)定條件下，混凝土拌和物液化泛漿好、骨料掛漿充分、單位用水量最小時(shí)的砂率。最佳砂率選擇試驗(yàn)采用固定水膠比和粉煤灰摻量，選擇合適的單位用水量。由于砂中石粉含量偏少，為了達(dá)到改善碾壓混凝土工作性、可碾性和提高層間結(jié)合質(zhì)量的目的，采用粉煤灰代砂方案，三級(jí)配碾壓混凝土按砂質(zhì)量的4%摻入粉煤灰，通過(guò)砂率的變化，對(duì)碾壓混凝土拌合物和陽(yáng)值進(jìn)行綜合評(píng)定。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)水膠比為0.65時(shí)，碾壓混凝土三級(jí)配最佳砂率為32%；當(dāng)水膠比為0.45時(shí)，碾壓混凝土二級(jí)配最佳砂率為37.5%。

③碾壓混凝土比值與單位用水量關(guān)系

碾壓混凝土單位用水量與VC值之間存在關(guān)聯(lián)關(guān)系，隨著單位用水量的增加，碾壓混凝土VC值則減小。采用固定的水膠比、粉煤灰摻量和砂率，通過(guò)調(diào)整單位用水量，測(cè)試比值的變化情況。試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)VC值每增減1S，用水量相應(yīng)減增約1.7kg/m3。

④碾壓混凝土外加劑摻量與用水量關(guān)系

采用固定的水膠比、砂率和粉煤灰摻量，通過(guò)對(duì)外加劑摻量的調(diào)整，變動(dòng)碾壓混凝土單位用水量和膠凝材用量，保持水膠比不變，使之達(dá)到相同或相近的比值（5±2s），分析外加劑摻量變化時(shí)對(duì)單位用水量的關(guān)系影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：隨著外加劑摻量增加（0.8%～1.2%），碾壓混凝土單位用水量相應(yīng)減少；在氣溫22.0℃～28.0℃之間，外加劑摻量為0.8%～1.0%時(shí)，混凝土凝結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)約為2h左右，在外加劑摻量為1.2%時(shí)，混凝土凝結(jié)時(shí)間較長(zhǎng)。

（二）碾壓混凝土配合比設(shè)計(jì)

①碾壓混凝土配制強(qiáng)度的確定

碾壓混凝土配合比設(shè)計(jì)應(yīng)滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度和耐久性要求，并做到經(jīng)濟(jì)合理。配制強(qiáng)度如下列公式計(jì)算：

碾壓混凝土配合比設(shè)計(jì)齡期選用90d，設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度保證率為80%，t=0.842。當(dāng)無(wú)近期同品種混凝土抗壓強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)資料時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)差δ值可按附錄A.2中取用，碾壓混凝土配制強(qiáng)度見(jiàn)表1。

（三）碾壓混凝土配合比試驗(yàn)

根據(jù)碾壓混凝土試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)參數(shù)，進(jìn)行碾壓混凝土拌和物性能、力學(xué)性能、耐久性等試驗(yàn)。

①碾壓混凝土拌和物性能試驗(yàn)

碾壓混凝土配合比試驗(yàn)按照《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》中碾壓混凝土規(guī)定進(jìn)行。試驗(yàn)所用砂礫石骨料均采用飽和面干狀態(tài)，混凝土拌和采用300L自落式攪拌機(jī)，拌和前用少量的同種混凝土將攪拌機(jī)潤(rùn)濕掛漿，以減小拌和差異。采用的拌和投料順序?yàn)椋核槭⒛z凝材料、砂子，干拌15s后，再把配制好的外加劑溶液同水一起加入到攪拌機(jī)攪 拌180s，將攪拌好的料倒在鋼板上人工翻拌3次，然后按照試驗(yàn)規(guī)程檢測(cè)評(píng)定。對(duì)碾壓混凝土拌和物進(jìn)行外觀、骨料包裹情況、振實(shí)后的密實(shí)等進(jìn)行檢測(cè)，并測(cè)試阢值、含氣量、密度、凝結(jié)時(shí)間等拌和物性能。②硬化碾壓混凝土性能試驗(yàn)

硬化碾壓混凝土主要檢測(cè)強(qiáng)度和耐久性二項(xiàng)指標(biāo)。碾壓混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)是將拌和物分2層裝入邊長(zhǎng)為150mm的標(biāo)準(zhǔn)立方體試模中，每層插搗25次，并在拌和物表面壓上4900Pa的配重塊，在振動(dòng)臺(tái)上振動(dòng)2～3倍的比值，以表面泛漿為準(zhǔn)，抹平表面，48h后拆模，在標(biāo)養(yǎng)室養(yǎng)護(hù)至齡期進(jìn)行加荷試驗(yàn)。碾壓混凝土耐久性試驗(yàn)成型方法與抗壓強(qiáng)度原理相同。

四、結(jié)語(yǔ)

該水庫(kù)大壩碾壓混凝土配合比試驗(yàn)，是嚴(yán)格依照《水工碾壓混凝土試驗(yàn)規(guī)程》等要求進(jìn)行的。試驗(yàn)人員克服時(shí)間緊、任務(wù)重、材料性能差異較大等困難，科學(xué)、合理、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)剡M(jìn)行了大量試驗(yàn)，取得了一系列真實(shí)可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。由于本工程所用的砂中石粉含量偏少，碾壓混凝土中的富漿體總量相應(yīng)減少，對(duì)施工和層間結(jié)合有一定影響。為此，在實(shí)際的碾壓混凝土施工中，采用摻粉煤灰代替砂的方案，以調(diào)整補(bǔ)充碾壓混凝土中漿體較低的現(xiàn)象。