(中國(guó)水利水電第六工程局有限公司二分局，遼寧 丹東 118001)

1 工程概況

朱昌河水庫大壩樞紐工程位于北盤江二級(jí)支流朱昌河上，在貴州省六盤水盤州市英武鎮(zhèn)境內(nèi)。朱昌河水庫工程規(guī)模為中型，工程等別為Ⅲ等，工程主要任務(wù)為供水，兼顧發(fā)電功能。水庫大壩采用全斷面碾壓混凝土重力壩，最大壩高102.1m，壩頂全長(zhǎng)264.9m；由右岸擋水壩段、電站進(jìn)水口壩段、溢流壩段及左岸擋水壩段組成，全長(zhǎng)共分10個(gè)壩段，共計(jì)澆筑碾壓混凝土45.8萬m3(含周邊變態(tài)混凝土)。工程配套布置砂石料開采加工系統(tǒng)，開采毛料以灰?guī)r為主；現(xiàn)場(chǎng)布置兩座攪拌站，負(fù)責(zé)碾壓混凝土的拌制，自卸汽車運(yùn)輸直接上壩進(jìn)倉卸料。

2 碾壓混凝土基準(zhǔn)配比及相關(guān)要求

朱昌河水庫大壩采用全斷面碾壓混凝土澆筑，澆筑方式為分層澆筑(單層壓實(shí)厚度30cm)，中間攤鋪碾壓、周邊澆漿振搗。大壩上游防滲區(qū)采用C18020W8F50二級(jí)配變態(tài)混凝土(迎水面?zhèn)群团c左右岸壩坡相接處)和C18020W8F50二級(jí)配碾壓混凝土；下游采用C18015W4F50三級(jí)配碾壓混凝土和C18015W6F50三級(jí)配變態(tài)混凝土(背水面外露斜面和與左右岸壩坡相接處)；所采用碾壓混凝土相應(yīng)基準(zhǔn)配比見表1。

表1 朱昌河水庫大壩碾壓混凝土基準(zhǔn)配比

朱昌河水庫大壩碾壓混凝土澆筑材料為42.5普通硅酸鹽水泥；砂石料由自行開采灰?guī)r加工，其中砂料要求石粉含量控制在16%～20%；外加劑使用HLC-NAF(碾壓型)緩凝高效減水劑(粉劑)和DH9引氣劑。

3 現(xiàn)場(chǎng)施工存在的問題

在朱昌河水庫大壩碾壓混凝土澆筑過程中，自行加工的砂料石粉含量較低，實(shí)際最低約為11%，相應(yīng)細(xì)度模數(shù)約為3.2。由于石粉含量低，導(dǎo)致拌制的碾壓混凝土骨料分離現(xiàn)象較為嚴(yán)重，裹漿較差，嚴(yán)重影響碾壓混凝土的可碾性；在實(shí)際澆筑過程中碾壓泛漿不明顯，碾壓層干硬缺乏彈性及骨料集中等問題突出，對(duì)碾壓混凝土碾壓質(zhì)量及層間結(jié)合質(zhì)量影響較大。

由于該工程處于施工期，工期緊，重新調(diào)整砂石料加工系統(tǒng)時(shí)長(zhǎng)，較難實(shí)施；而采用砂料添加石粉方式雖然方便直接，但當(dāng)?shù)夭o石粉加工廠可供采購。為解決影響碾壓混凝土澆筑質(zhì)量的問題，急需尋找其他替代方案。

4 解決措施

4.1 實(shí)施方案

根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)所述，碾壓混凝土的漿砂體積比(簡(jiǎn)稱PV值，即水泥、粉煤灰、水及粒徑小于0.08mm微石粉的混合體積(灰漿體積)與砂漿體積的比值)一般不得小于0.42，而影響PV值的主要因素是石粉含量。通過試驗(yàn)選用并控制適當(dāng)?shù)纳皾{比，可增加碾壓混凝土料的可碾性，同時(shí)增加層間結(jié)合強(qiáng)度。當(dāng)石粉含量偏低時(shí)，可通過粉煤灰代砂方式，提高細(xì)粉含量，從而保證達(dá)到PV值的控制要求。

同時(shí)，根據(jù)試驗(yàn)研究，在保證水泥量和用水量基本相同的情況下，增加粉煤灰摻量，對(duì)碾壓混凝土的各項(xiàng)性能指標(biāo)均有較大的提高，并可起到抑制干縮變形的作用，從而減少碾壓混凝土開裂現(xiàn)象。然而，在碾壓混凝土中粉煤灰仍然存在一個(gè)最大摻量的問題，摻量應(yīng)通過具體試驗(yàn)確定，通常粉煤灰摻量不宜超過70%，超過此摻量，碾壓混凝土的強(qiáng)度和抗?jié)B性將顯著下降。

綜上所述，采用粉煤灰替代部分砂料解決石粉含量不足的方案具有一定的可行性，但應(yīng)合理控制粉煤灰的最大摻量，以保證滿足碾壓混凝土的各項(xiàng)設(shè)計(jì)性能指標(biāo)。同時(shí)，需要通過試驗(yàn)和施工進(jìn)行驗(yàn)證，朱昌河水庫工程大壩碾壓混凝土基于上述理論，成功進(jìn)行了應(yīng)用。

4.2 具體措施及要求

4.2.1 粉煤灰摻量確定方法

為保證碾壓混凝土PV值不低于0.42，必須提高石粉含量；在砂料石粉含量不足時(shí)，在不減少配比中砂料含量情況下通過粉煤灰(相當(dāng)于將粉煤灰作為石粉使用)替代部分砂料的方式變相提高砂料石粉含量。根據(jù)擬定方案要求，以保證砂料石粉(細(xì)粉)含量控制在18%左右，計(jì)算得出需要的粉煤灰代砂量，具體計(jì)算公式見式(1)。

S×18%=SP-FP+F

式中S——配比砂料摻量,kg；

P——實(shí)際使用砂料實(shí)測(cè)石粉含量,%；

F——粉煤灰代砂量,kg。

朱昌河水庫大壩碾壓混凝土配比粉煤灰代砂量計(jì)算過程見表2。

表2 不同石粉含量對(duì)應(yīng)的粉煤灰代砂基準(zhǔn)摻量匯總

在朱昌河水庫大壩碾壓混凝土施工中，主要根據(jù)實(shí)測(cè)石粉含量情況，參照表2粉煤灰摻量標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合實(shí)際碾壓混凝土拌制及碾壓效果進(jìn)行粉煤灰實(shí)際摻量控制，以滿足碾壓混凝土現(xiàn)場(chǎng)碾壓效果和設(shè)計(jì)性能指標(biāo)為最終要求，合理控制粉煤灰摻量。

4.2.2 質(zhì)量控制要求

a.對(duì)砂料石粉含量情況要勤檢測(cè)，每倉開倉前進(jìn)行施工配比調(diào)整時(shí)，必須依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)砂料實(shí)測(cè)石粉含量情況合理計(jì)算確定粉煤灰的基準(zhǔn)摻量。

b.應(yīng)先進(jìn)行試拌，以檢查施工配比的合理性，通過檢查拌制的碾壓混凝土的裹漿、骨料分離及VC值等情況驗(yàn)證拌制質(zhì)量，滿足要求時(shí)方可規(guī)模拌制。

c.現(xiàn)場(chǎng)正式攤鋪碾壓后，倉面試驗(yàn)人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)卸料、攤鋪及碾壓效果的檢查，驗(yàn)證碾壓混凝土料的拌制質(zhì)量，根據(jù)倉面碾壓混凝土骨料集中情況、VC值、碾壓泛漿效果和壓實(shí)度檢測(cè)情況等，進(jìn)一步驗(yàn)證碾壓混凝土施工配比的合理性。

d.由于粉煤灰具有一定的吸水性，摻入粉煤灰后可能變相增加用水量，此時(shí)可通過適量加水(幅度不應(yīng)過大，以避免水灰比變動(dòng)太大影響混凝土強(qiáng)度)和調(diào)整減水劑用量等方式控制用水量，在保持水灰比基本不變的前提下滿足VC值控制標(biāo)準(zhǔn)即可。

e.結(jié)合成本控制需要，通過試拌現(xiàn)場(chǎng)施工效果檢查，最終確定粉煤灰摻量最小，同時(shí)又能滿足施工性能和設(shè)計(jì)性能的最優(yōu)配比；按照常規(guī)經(jīng)驗(yàn)做法，宜控制粉煤灰最大摻量不超過70%，保證混凝土各項(xiàng)設(shè)計(jì)性能指標(biāo)。

f.碾壓混凝土澆筑期間，按照設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，定期檢測(cè)砂料質(zhì)量，如果石粉含量已確定發(fā)生變化，必須根據(jù)碾壓混凝土實(shí)際施工性能變化情況和成本控制需要，適時(shí)調(diào)整施工配比，重新確定粉煤灰代砂量，并調(diào)整施工配比。

g.采用粉煤灰代砂方案，實(shí)際操作相對(duì)繁瑣，需要現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)檢及試驗(yàn)人員共同配合，加強(qiáng)過程控制，及時(shí)有效地保證施工配比的合理性和準(zhǔn)確性。

5 效果分析

5.1 施工性能改善情況

采用粉煤灰代砂方案后，碾壓混凝土澆筑質(zhì)量有了很大改善，尤其是碾壓混凝土料的拌制質(zhì)量有了顯著提高，主要體現(xiàn)以下幾點(diǎn)：

a.拌制的碾壓混凝土粗骨料裹漿比較飽滿，骨料分離的情況得到很大改善，VC值基本都能控制在3～5s，且相對(duì)易于控制。

b.從現(xiàn)場(chǎng)鋪筑情況看，卸料后骨料集中情況不再普遍，相對(duì)易于處理；攤鋪碾壓后，層面泛漿明顯、有彈性，而且碾壓層在振動(dòng)碾壓下易于泛漿。粉煤灰代砂方案實(shí)施前后現(xiàn)場(chǎng)碾壓混凝土施工效果對(duì)比見圖1。

圖1 粉代砂方案實(shí)施效果

5.2 設(shè)計(jì)性能指標(biāo)變化情況

5.2.1 抗壓及劈拉強(qiáng)度

a.采用粉煤灰代砂方案后，按照高(16%)、中(14%)、低(11%)不同砂料石粉含量確定的粉煤灰代砂量調(diào)整的配比倉號(hào)選取混凝土試件進(jìn)行了檢測(cè)，具體如下。

C18015W4F50三級(jí)配碾壓混凝土28天齡期抗壓強(qiáng)度分別為10.0MPa、11.0MPa、11.3MPa，180天設(shè)計(jì)齡期抗壓強(qiáng)度18.1MPa、18.2MPa、18.2MPa。

C18020W8F50二級(jí)配碾壓混凝土28天齡期抗壓強(qiáng)度分別為13.6MPa、13.6MPa、14.9MPa，180天設(shè)計(jì)齡期抗壓強(qiáng)度23.4MPa、24.1MPa、24.8MPa。

180天的設(shè)計(jì)齡期抗壓強(qiáng)度均達(dá)到了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；同時(shí)發(fā)現(xiàn)隨著粉煤灰代砂量的增加，其28天、180天齡期抗壓強(qiáng)度均有明顯提升。

b. 180天設(shè)計(jì)齡期的混凝土劈拉試件檢測(cè)值具體如下：

C18015W4F50三級(jí)配碾壓混凝土劈拉強(qiáng)度分別為1.8MPa、1.82MPa、1.8MPa；C18020W8F50二級(jí)配碾壓混凝土劈拉強(qiáng)度分別為2.45MPa、2.35MPa、2.3MPa。

設(shè)計(jì)齡期劈拉強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，但隨粉煤代砂量的變化其劈拉強(qiáng)度變化不明顯。

5.2.2 抗凍抗?jié)B性能

在采用粉煤灰代砂方案后，均按要求進(jìn)行了試件取樣，比較不同粉煤灰摻量的碾壓混凝土抗凍抗?jié)B試件檢測(cè)情況，其對(duì)180天齡期試件檢測(cè)的抗凍抗?jié)B性能沒有影響，均能滿足設(shè)計(jì)要求的抗凍抗?jié)B等級(jí)。

5.2.3 極限拉伸值

180天設(shè)計(jì)齡期的混凝土極限拉伸試件檢測(cè)結(jié)果如下：

C18015W4F50三級(jí)配碾壓混凝土極限拉伸值分別為79×10-4、79×10-4、82×10-4；C18020W8F50二級(jí)配碾壓混凝土極限拉伸值分別為85×10-4、87×10-4、83×10-4。

設(shè)計(jì)齡期極限拉伸檢測(cè)結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，隨粉煤代砂量的增加其極限拉伸值也有所提高，但提升幅度不大。

6 結(jié) 語

朱昌河水庫大壩碾壓混凝土施工中，通過采用粉煤灰代砂方案后，碾壓混凝土的施工性能有了顯著改善，其各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。通過該實(shí)例工程的成功應(yīng)用，可知在控制粉煤灰最大摻量不超過70%的前提下，采用粉煤灰代砂方案不僅可以改善混凝土施工性能，對(duì)其設(shè)計(jì)性能指標(biāo)也能起到一定的促進(jìn)和提升作用，可保證碾壓混凝土澆筑質(zhì)量。因此，在砂料石粉含量不足，且石粉購置較為困難、成本較高的條件下，采用粉煤灰替代部分砂料也是一種有效可行的方案。