变态混凝土大坝施工工艺的探讨
摘要:在碾压混凝土坝施工中,变态混凝土的运用解决了一些部位无法采用振动碾碾压的施工问题,从而有利于碾压混凝土坝的快速施工。
关键词:大坝施工；变态混凝土；应用
碾压混凝土重力坝与常态混凝土重力坝相比具有施工快、工期短、节约水泥用量等优点,经过十多年的发展,目前该施工方法在国内水利工程的应用范围已从重力坝发展到拱坝,甚至薄拱坝,筑坝质量越来越高,最大坝高达到200m。坝体型式由“金包银”(即外部用常态混凝土,内部用碾压混凝土),发展到在坝体上游面采用富胶凝二级配碾压混凝土防渗层的全断面碾压混凝土坝体施工方法。
变态混凝土是指在已摊铺的碾压混凝土拌和料中,掺入一定比例的灰浆后再振捣密实的混凝土。所谓“变态”是指通过加浆的工艺措施,使干硬性的碾压混凝土变成可以振捣的极低流态变态混凝土的施工方法。在碾压混凝土坝的施工中,变态混凝土广泛地运用于振动碾无法直接碾压的基岩面与碾压混凝土接合部、模板边缘、廊道周围、坝内配筋处等部位。
碾压混凝土的碾压分层厚度一般为30cm。根据施工工艺的不同,变态混凝土的运用宽度一般采用0.3～0.5m:宽度太小,无法保证加浆和振捣的施工质量;宽度过大,增加了变态混凝土的施工量,影响碾压混凝土的施工速度,从而增加了胶凝材料用量,且不利于坝体温控。在《水工碾压混凝土施工规范》(DL/T5112—2000)中规定:“变态混凝土所用灰浆由水泥和粉煤灰并掺用外加剂拌制而成,其水胶比宜不大于同种碾压混凝土的水胶比”。对于变态混凝土的加浆量,则要求通过试验确定。下面以某电站(以下简称某电站)下库碾压混凝土大坝作为工程实例,就变态混凝土的加浆量和加浆工艺进行研究。
1加浆量
1.1浆液配制
(1)设计指标。变态混凝土作为坝体混凝土的重要组成部分,必须满足大坝对混凝土的技术要求。某电站中上游迎水面死水位以下部位采用G2C20/90W8(二级配混凝土标号为C20,龄期为90天,抗渗要求W8)的碾压混凝土,因此变态混凝土的性能同样应是G2C20/90W8。
(2)所用材料。浆液所用胶材应与坝体混凝土所用胶材相同。在某电站中水泥采用P.O.42.5水泥,其物理性能见表1。粉煤灰采用优质I级粉煤灰,其物理性能见表2。G2C20/90W8碾压混凝土的理论配合比如表3所示。在试验室中,按照配合比拌出G2C20/90W8碾压混凝土,并按照相同的水胶比配制出水泥煤灰净浆。
注:减水剂制成20%的溶液,引气剂制成0.8%的溶液。
1.2确定加浆量
由于进行变态混凝土施工时,采用振捣棒振实,因此加浆时变态混凝土的坍落度须满足振捣要求。通过室内模拟现场施工状况,确定加浆量。先铺洒一定量的浆液,然后铺上一定量的碾压混凝土拌和物,测试振捣时间和不同的加浆量对混凝土坍落度的影响。
因试验在室内进行,故拌制0.5m3碾压混凝土即可。通过配合比可知,混凝土中浆液质量为:0.5×(80+110+81)=135.5kg。铺洒浆液,当加入的浆液量为61kg时,变态混凝土的坍落度为3cm,可以进行振捣施工,此时加浆的质量比(加入的浆液质量与碾压混凝土中浆液质量的比值)为45%。
这时,在0.5m3碾压混凝土中加入了40×45%=18kg的水泥、55×45%=24.75kg的粉煤灰、40.5×45%=18.22kg水和外加剂制成的浆液,并满足技术要求。由材料的密度可计算出浆液共有35.97L,从而可以计算出加入浆液的体积比为:35.97/500×100%=7%,即当加入浆液与压实碾压混凝土的体积比为7%时,制成的变态混凝土是满足技术要求的。
2加浆工艺
选择不同的加浆施工工艺对变态混凝土的施工速度和施工质量会产生较大的影响,因此选择经济、快速的施工工艺是变态混凝土施工的关键所在。
2.1铺浆方法
在工程施工中,先后设计了两种方法进行试验:①表面铺洒灰浆法;②沟槽二次铺浆法。经比较,后者灰浆铺洒均匀,且快速、简捷,极易施工。
沟槽铺浆的施工方法:碾压混凝土的分层摊铺厚度一般为34cm;在摊铺完毕的碾压混凝土面上挖一个深30cm、宽30cm左右的沟槽;将配制好的灰浆按一定量均匀地铺洒在沟槽中;然后回填15cm厚的碾压混凝土;接着再按照一定量均匀地铺洒灰浆;待浆液浸透后,开始振捣混凝土至密实。
2.2加浆量控制
由于变态混凝土中的水泥用量比与它相邻的碾压混凝土中的水泥用量大,因此必须严格控制变态混凝土的加浆量,以防止两种混凝土中不同的水泥水化热产生的应力差引起坝体裂缝。另外,准确的加浆量控制也是降低变态混凝土成本的主要手段。
在本工程中,采用体积法加浆。具体的方法是:测出一桶浆液的体积V和沟槽的断面面积A,然后根据加浆量的体积比(7%),计算出一桶浆液的加浆距离L
L=V/(A×7%)
因为分两次加浆,所以在计算沟槽的断面面积A时,应注意沟槽的深度。
根据现场实践,加浆后的振捣时间控制在3min/m。施工完毕后,拆模进行外观检验:混凝土外立面平整无麻面,未出现裂缝和其他缺陷。
3结语
通过变态混凝土一系列的室内试验和现场工艺应用,可以认为:
（1）在变态混凝土施工中,当加浆量控制在质量比为45%或体积比为7%时,变态混凝土是完全可以满足技术要求的。
(2)采用沟槽二次铺浆法简化了施工工艺,加快了施工进度。
(3)变态混凝土的施工宽度宜采用40cm。
