现有的部分施工技术和方法正处于进一步优化阶段,特别是高气温的碾压施工经验较少,因此通过一些工程试验研究成果和施工效果,分析高气温对碾压混凝土连续施工的影响,寻求特殊气象条件下碾压混凝土连续施工的方法和措施是很有必要的。
【高气温条件对碾压混凝土连续施工的影响】
1.高气温环境对连续施工的影响分析
高气温环境条件下碾压混凝土的施工质量受多种因素的影响,大致可分为混凝土原材料本身特性(含配合比)和施工环境条件两大类。中勘院利用龙滩水电站重力坝碾压混凝土设计的配合比,通过湖南江垭碾压混凝土重力坝现场施工的试验和武汉夏季6～8月份的场地模拟试验,得出理论成果如式(1)和(2):
式中c′为碾压混凝土层间的凝聚力,MPa;f′为碾压混凝土层间的内摩擦系数;Hr为环境大气相对湿度;t为碾压混凝土的层间间隔时间,h;Ta为碾压混凝土层间间隔时的仓面环境温度,℃;e为自然对数之底。取龙滩水电站重力坝碾压混凝土的设计层间凝聚力c′=3.24MPa、层间内摩擦系数f′=1.56,测定不同大气相对湿度,当仓面环境温度Ta变化时,可得到层间间隔时间[t]的值,按对应值拟合曲线得出他们之间的简化关系式:
式中[t]Ta为层间间隔时间与环境温度的乘积,即允许成熟度。
根据式(1)、(2)、(3),可得出气温和相对湿度对碾压混凝土连续施工的影响结论:当施工环境(仓面)的大气相对湿度Hr相同时,如果设计要求的碾压混凝土抗剪断强度指标c′、f′降低,允许成熟度[t]Ta将增大,反之则减小;当允许成熟度[t]Ta相同时,随着仓面大气相对湿度Hr的增加,施工的碾压混凝土的抗剪断强度参数c′、f′的值也将随之增加,反之则减小。
因此,在高气温环境条件下的碾压混凝土连续施工,其标准可用碾压混凝土的层间间隔时间来表示,只有在层间间隔时间以内,才能保证下层混凝土在初凝以前的塑性状态下,铺筑上层混凝土并碾压完毕,也才能保证上、下层面的良好结合,否则会使层面形成冷缝,成为碾压混凝土的薄弱环节。三峡工程三期碾压围堰的碾压混凝土层间间隔时间如表。
Ⅰ型冷缝表示层面清理干净铺一层砂浆后可继续浇筑上升的施工缝面,Ⅱ型冷缝表示层面需停歇并冲毛,下一层浇筑前层面铺砂浆的施工缝面。
2.高气温条件下碾压混凝土连续施工的措施
(1)改善和延长碾压混凝土拌和物的初凝时间。试验和工程实践表明,掺用高效缓凝剂效果显著、施工方便,是一种有效的高气温季节施工措施。在相同拌和用水量的条件下,掺入缓凝减水剂的碾压混凝土拌和物VC值小于不掺用外加剂的碾压混凝土拌和物VC值,说明该外加剂增大了混凝土拌和物的流动度,反映了它的减水功效。
(2)采用斜层平推铺筑法或台阶浇筑法新工艺。采用斜层平推铺筑法可按层间间隔时间和混凝土生产系统的能力,用较小的浇筑强度覆盖较大的坝体浇筑面积,减小坝体分块面积过小的影响和模板工程量,从而实施大面积持续浇筑,因此在降低成本的同时提高了工效,加快了工程进度。
(3)对碾压混凝土的仓面进行覆盖或喷雾。仓面覆盖可人为控制碾压混凝土仓面的热交换和湿度交换特性,防止或减少外界高气温的倒灌和混凝土仓面湿度的迁移,避免了日晒和蒸发的影响,减缓混凝土温度回升速率和混凝土水分蒸发速率,起到了保温保湿的作用。
采用仓面喷雾的方法,是高气温环境条件下碾压混凝土连续施工的主要措施之一,可以形成适宜的人工小气候,起到降温保湿、减少VC值的增长、降低混凝土的浇筑温度以及防晒的作用。如果有必要,还要进一步降低混凝土的浇筑温度,可考虑采用骨料冷却、加冰拌和等常规方法,并适当增加拌和用水量,降低出机口的VC值,为事后VC值的增长留有余地,从而保证碾压混凝土的施工质量。
