王永濤

(中國水電七局觀音巖項目經(jīng)理部工程技術(shù)部，四川攀枝花，617412)

1 碾壓混凝土生產(chǎn)性試驗?zāi)康?/h2>

觀音巖水電站導(dǎo)流明渠碾壓混凝土工藝試驗，為盡可能模擬壩體施工工況，碾壓混凝土由右岸混凝土拌和系統(tǒng)生產(chǎn)?；炷涟韬驮牧喜捎门c壩體混凝土施工相同的材料(人工砂石料、水泥、煤灰和外加劑等)，自卸汽車運輸，倉內(nèi)施工(攤鋪、噴漿、碾壓、振搗、成縫等)設(shè)備與計劃用于壩體碾壓混凝土倉面施工的設(shè)備相同。其試驗?zāi)康娜缦?

(1)盡可能模擬大壩碾壓混凝土施工工況，以達到檢驗室內(nèi)試驗確定的并經(jīng)監(jiān)理人批準的碾壓混凝土配合比的合理性，檢驗施工過程中原材料生產(chǎn)系統(tǒng)、混凝土制備系統(tǒng)、自卸汽車運輸系統(tǒng)和平倉、碾壓機具等倉內(nèi)施工系統(tǒng)的運行可靠性和配套性;

(2)確定碾壓混凝土拌和工藝參數(shù)、碾壓施工參數(shù)(包括運輸、平倉方式、攤鋪厚度、碾壓遍數(shù)和振動行進速度等)、骨料分離控制措施、層面處理技術(shù)措施、成縫工藝、變態(tài)混凝土施工工藝等;

(3)實測碾壓混凝土各項物理力學(xué)指標，評定其強度、抗?jié)B、抗凍、抗剪斷強度等特性，驗證和確定碾壓混凝土質(zhì)量控制標準和措施。并通過現(xiàn)場試驗，為工程施工提供技術(shù)標準和施工工藝參考;

(4)模擬現(xiàn)場施工，磨合碾壓混凝土各施工系統(tǒng)的協(xié)調(diào)、銜接，并對施工人員進行技術(shù)培訓(xùn)。

2 試驗場地規(guī)劃布置

2.1 試驗場地布置

碾壓混凝土現(xiàn)場工藝試驗場地，布置于觀音巖右岸拌和系統(tǒng)1084m高程的平臺，尺寸為20m×50m(寬×長)。為保證試驗效果并充分模擬大壩施工工況，先澆筑22m×52m(寬×長)厚50cm的C15三級配常態(tài)混凝土墊層(為防裂，面層鋪設(shè)φ14@200×200鋼筋)。本次試驗共鋪筑碾壓混凝土七層，澆筑升程2.1m，澆筑混凝土總量2100m3。

本標段大壩碾壓混凝土共3種混凝土標號，其編號及對應(yīng)混凝土標號見表1所示。

表1 碾壓混凝土及變態(tài)混凝土編號

根據(jù)振動碾碾壓工況(徐工XD121振動碾輪寬2.13m、施工條帶之間的搭接0.2m)，并結(jié)合碾壓試驗倉結(jié)構(gòu)以及混凝土分區(qū)情況，確定碾壓試驗分為三個條帶、三個區(qū)。其中，1～5層為連續(xù)澆筑(熱升程)，間歇5d后澆筑6～7層，5、6層之間設(shè)置施工冷縫，按分區(qū)對冷縫采取不同的層間處理工藝，并通過5、6層原位抗剪試驗驗證層間處理工藝。具體條帶及分區(qū)規(guī)劃見圖1。

圖1 碾壓混凝土試驗條帶及分區(qū)規(guī)劃

2.2 道路布置

布置5m寬入倉道路，并采用30cm厚級配碎石填筑形成脫水路面(長度不小于30m，道路隨澆筑升程逐漸加高)，采用壓路機壓實后用水沖洗干凈，晾干至碾壓混凝土試驗倉澆筑前。碾壓混凝土采用組合鋼模板。入倉口處(預(yù)留入倉口寬度5m)采用150cm×80cm×60cm(長×寬×高)預(yù)制混凝土塊封倉，并隨混凝土澆筑逐漸加高。

為保證倉面不受污染，脫水路面端頭設(shè)置洗車平臺(5m×12m)，人工高壓水槍輔助沖洗，自卸汽車沖洗后經(jīng)脫水路面入倉。

2.3 施工供水、供電布置

施工供水主要用于入倉自卸汽車沖洗、制漿等，采用DN108鋼管從拌和系統(tǒng)供水管道接引至工作面。

施工供電主要用于制漿站制漿設(shè)備、倉面施工等，采用50mm2銅芯電纜從拌和系統(tǒng)引至工作面配電盤。

2.4 制漿站布置

結(jié)合現(xiàn)場條件，在1084m高程平臺距離碾壓塊旁約10m位置，布置一套制漿站，配置高速攪拌機、1.0m3儲漿桶及凈漿泵各一臺。袋裝水泥及粉煤灰儲備在臨時水泥煤灰倉庫，人工倒運至攪拌機攪拌制漿。變態(tài)混凝土寬度按1m、加漿量按40L/m3計。

2.5 拌和樓布置

混凝土由右岸混凝土系統(tǒng)2×4.5強制式拌和樓生產(chǎn)，經(jīng)上壩路運至試驗場地，運距約0.5km。

2.6 試驗人員及資源配置

碾壓混凝土工藝試驗人員、設(shè)備配置詳見表2、表3。

表2 碾壓混凝土工藝試驗人員配置

表3 碾壓混凝土工藝試驗設(shè)備配置

3 施工工藝流程

碾壓混凝土現(xiàn)場工藝試驗施工工藝流程見圖2。

圖2 碾壓混凝土工藝試驗施工流程

4 碾壓混凝土配合比驗證試驗

4.1 原材料檢測

4.1.1 水泥。主要測定出廠水泥質(zhì)量，檢測項目主要有細度、安定性、標準稠度需水量、凝結(jié)時間及強度，每400t檢測一次，不足400t時檢測一次。

4.1.2 粉煤灰。主要是粉煤灰質(zhì)量穩(wěn)定性和活性檢測，檢測項目主要有細度、需水量比、含水率及燒失量，每200t檢測一次，不足200t時檢測一次。對于表觀密度、強度比各檢測一次。

4.1.3 外加劑。外加劑主要包括減水劑和引氣劑，檢測項目主要為勻質(zhì)性指標檢驗和混凝土性能試驗指標檢驗，且每批一次。勻質(zhì)性指標檢驗包括含固量、密度、PH值、細度、凈漿流動度、表面張力、泡沫度，其中液體濃度一班一次;混凝土性能試驗包括減水率、坍落度損失、含氣量、泌水率比、凝結(jié)時間、抗壓強度比。

4.1.4 人工骨料。碾壓混凝土工藝試驗拌和骨料采用人工骨料，由于經(jīng)長距離運輸、沖洗和篩分，必須嚴格控制質(zhì)量，要求砂子細度模數(shù)控制在2.2～2.9，砂中石粉含量應(yīng)控制在15%～22%;粗骨料含水率(大石小于0.5%，小石小于0.2%)允許偏差為0.2%，超過時應(yīng)調(diào)整碾壓混凝土拌和單位用水量。

其中，①細骨料檢測為:細度模數(shù)、石粉含量每班一次;含水率每2h一次，視比重、吸水率、堆積密度、空隙率、云母含量及石粉含量共一次。②粗骨料檢測為，超遜徑、針片狀和表面含水率每班一次;視比重、堆積密度、緊密密度、空隙率、超遜徑含量、針片狀含量、壓碎值指標、堅固性、軟弱顆粒含量共一次。

4.2 現(xiàn)場碾壓混凝土可碾性綜合評價

4.2.1 親和性。主要通過機口混凝土拌和物外觀評價，要求機口拌和物顏色均勻，砂石表面附漿均勻，無水泥粉煤灰結(jié)塊，剛出機的拌和物用手輕握時能成團塊，松開后手心無過多灰漿黏附，石子表面有灰漿光亮感。

4.2.2 工作性。主要通過混凝土可碾性反應(yīng)，混凝土攤鋪平倉后，在有振碾壓4～6遍后，碾輪過后混凝土有彈性(塑性回彈)，80%以上表面有明顯灰漿泛出，混凝土表面濕潤，有亮感。

4.3 碾壓混凝土VC值

4.3.1 碾壓混凝土VC值測試。在試驗過程中，碾壓混凝土倉面VC值控制在3s～12s，波動控制在±3s范圍以內(nèi)，且每兩小時一次，在氣候變化較大(大風(fēng)、雨天、高溫)時適當增加檢測次數(shù)。若機口VC值偏差超出允許偏差3s控制界限時，應(yīng)查找原因，在保持水膠比不變的情況下修正拌和碾壓混凝土的單位用水量。

4.3.2 碾壓混凝土VC值損失測定?；炷吝\輸?shù)竭_試驗場地后進行VC值測試，測試波動控制在±3s范圍以內(nèi)，要求每兩小時一次，在氣候變化較大(大風(fēng)、雨天、高溫)時適當增加檢測次數(shù)。若測試結(jié)果超出允許偏差±3s控制界限時，應(yīng)查找原因，提出應(yīng)對措施。

4.3.3 入倉碾壓混凝土VC值間歇損失試驗。碾壓混凝土VC值間歇損失，主要是指混凝土拌和物入倉卸料后在攤鋪、平倉過程中VC值的損失。在試驗過程中，針對每層各種強度等級的碾壓混凝土均要求每兩小時測一次，在氣候變化較大(大風(fēng)、雨天、高溫)時適當增加檢測次數(shù)。

4.4 碾壓混凝土凝結(jié)時間

在試驗過程中，每種配合比的碾壓混凝土均在機口或倉面取樣做凝結(jié)時間的檢測。其檢測項目和標準分別見表4、表5。

表4 碾壓混凝土機口檢測項目和標準

表5 碾壓混凝土倉面檢測項目和標準

4.5 碾壓混凝土力學(xué)性能

混凝土力學(xué)性能指標現(xiàn)場取樣檢測項目見表6。

表6 碾壓混凝土力學(xué)性能及耐久性能取樣檢測項目和頻率

5 碾壓混凝土施工工藝、工法試驗

5.1 拌和均勻性工藝參數(shù)試驗

現(xiàn)場試驗前7天，在右岸混凝土拌和系統(tǒng)(2×4.5m3)進行碾壓混凝土投料順序和拌和時間及均勻性試驗。

5.1.1 投料。C9020W6F100三級配碾壓混凝土選擇三種投料順序，C9020W8F100二級配碾壓混凝土選擇二種投料順序(表7)。

表7 擬定的投料順序

5.1.2 拌和時間。選擇70s、90s和120s進行試驗。

5.1.3 均勻性。主要通過骨料含量和砂漿密度指標衡量，骨料含量采用洗分析法測定，要求兩樣品差值小于10%;采用砂漿密度分析法測定砂漿密度時，要求兩樣品差值不大于30kg/m3。碾壓混凝土均勻性試驗在配合比或拌和工藝改變、拌和樓投產(chǎn)或檢修后等情況下分別檢測一次。

5.1.4 檢測。各強度等級碾壓混凝土投料順序和拌和時間，均需進行罐頭和罐尾的VC值、含氣量、7d、28d抗壓強度以及砂漿密度試驗，最后根據(jù)試驗結(jié)果確定碾壓混凝土拌和投料順序和拌和時間。

5.2 碾壓混凝土運輸試驗

5.2.1 混凝土運輸入倉。采用15t自卸汽車運輸，要求駕駛室內(nèi)掛牌標明混凝土的級配、標號。為防止混凝土拌和物在接料過程中骨料過于集中，要求汽車在拌和樓接料時，必須堅持多點下料?；炷吝\輸汽車入倉之前，必須沖洗輪胎和汽車底部粘著的泥土、污物，沖洗時汽車需在沖洗點走動1～2次，同時要求脫水道路(碎石填鋪道路)長度不得小于30m。試驗塊入倉道路寬5m，采用150cm×80cm×60cm(長×寬×高)C15混凝土預(yù)制塊沿模板線干砌，自穩(wěn)固定。汽車駛?cè)肽雺夯炷羵}面后，應(yīng)平穩(wěn)慢行，避免在倉內(nèi)急剎車，急轉(zhuǎn)彎等有損已施工混凝土質(zhì)量的操作。

5.2.2 混凝土卸料。采用兩點卸料法，即汽車駛上條帶后開始卸料，卸過一半后在車斗門不關(guān)的情況下前行2m～4m左右繼續(xù)卸料。同時要求每層起始條帶料堆位置距端模板5m～6m，距側(cè)模板1.5m。

在試驗過程中，自卸汽車對每種級配混凝土的負荷程度、行駛速度詳細記錄，保證骨料在運輸過程不出現(xiàn)分離現(xiàn)象的情況下，選擇出最優(yōu)參數(shù)。

5.3 鋪料與平倉試驗

5.3.1 輔料。首先采用沖毛等方法清除墊層混凝土表面的浮漿及松動骨料，經(jīng)驗收合格后，均勻鋪2cm～3cm厚的砂漿，然后攤鋪碾壓混凝土進行一層碾壓。

第一層碾壓層厚為30cm，攤鋪平倉厚度為35cm，一次鋪筑到位;第二層碾壓層厚為40cm，攤鋪平倉厚度為45cm，分兩次鋪筑到位;第三層碾壓層厚為20cm，攤鋪平倉厚度為25cm，一次鋪筑到位;第四層至第七層碾壓層厚30cm，攤鋪平倉厚度35cm，一次鋪筑到位;原位抗剪試驗在第五碾壓層和第六碾壓層進行(第五、六層為冷升層)。

5.3.2 平倉。每層第一條帶卸料完后，人工將料堆周邊集中的骨料分散到料堆頂部，平倉機再將混凝土拌合物向端頭模板側(cè)推平達到平倉厚度，最后調(diào)頭開始平倉，并保持條帶前部略低，以降低汽車卸料落差，達到減少骨料分離的目的。倉面平倉后要求做到基本平整，無顯著坑洼。

5.4 碾壓試驗

5.4.1 碾壓遍數(shù)試驗?？刂颇雺夯炷翙C口VC值為3s～8s，每個條帶分為三個區(qū)。其中，1區(qū)按無振2遍+有振6遍+無振2遍，2區(qū)按無振2遍+有振8遍+無振2遍，3區(qū)無振2遍+有振10遍+無振2遍進行碾壓，碾壓完后測試其密度。

模板周邊變態(tài)混凝土與碾壓混凝土結(jié)合帶采取小型振動碾碾壓，1區(qū)無振2遍+有振20+無振2遍，2區(qū)無振2遍+有振24遍+無振2遍，3區(qū)無振2遍+有振28+無振2遍進行碾壓。

5.4.2 碾壓工藝試驗。振動碾碾壓方向平行于鋪填條帶，要求行走速度為(1～1.5)km/h，碾壓條帶清楚，走偏誤差控制在10cm范圍內(nèi)，相鄰碾壓條帶必須重迭15cm～20cm，同一條帶分段碾壓時，其接頭部位應(yīng)重迭碾壓2.4m～3m。兩條碾壓帶間因碾壓作業(yè)形成的高差，采取無振慢速碾壓1～3遍作壓平處理。小型碾靠近模板作業(yè)時，應(yīng)及時清理靠模板一線凸出的砂漿或殘余混凝土，使混凝土水平面與模板接觸密實，小型碾距模板的距離控制在1.5cm～3cm范圍。

在試驗過程中，每層的每種強度等級的碾壓混凝土均需在機口取樣做VC值、含氣量、凝結(jié)時間、7d、28d和90d抗壓強度檢則;倉面需進行碾壓混凝土VC值及凝結(jié)時間的檢測。待澆筑后的混凝土齡期達90d后，在每個條帶的每個區(qū)分別取孔徑150mm的混凝土芯樣12個，測試28d、90d、180d抗壓強度、劈拉強度，90d、180d抗凍和抗?jié)B，最終獲得不同VC值、不同碾壓遍數(shù)、不同層厚與碾壓混凝土強度和密度的關(guān)系曲線。

5.5 碾壓混凝土連續(xù)升層允許間歇時間試驗

為了解碾壓混凝土連續(xù)上升層的允許間歇時間，在第一到第四澆筑層的層面上設(shè)置成不同的間歇時間。其中，第一到第二層間歇時間為4h，第二到第三層間歇時間為6h，第三到第四層間歇時間為8h，其他各層(除第五到第六層為冷升層)層間間歇時間為4h。層間間歇時間可以根據(jù)倉面測試的混凝土凝結(jié)時間適當調(diào)整，但要控制在混凝土初凝時間以內(nèi)。在混凝土到達90d齡期后，進行混凝土取芯，測試混凝土90d、180d層間接觸面抗剪斷強度和抗拉強度，并對層面部位進行分段壓水試驗，最后根據(jù)層面混凝土力學(xué)性能指標和壓水試驗結(jié)果，確定碾壓混凝土連續(xù)上升層的允許間歇時間。

5.6 層面處理試驗

5.6.1 對連續(xù)升層的部位，當層面超過層間允許間隔時間時，采取層面上鋪砂漿、水泥摻和料漿，再鋪筑上一層碾壓混凝土進行對比試驗，確定不同施工季節(jié)的層間允許間隔時間、適宜的層面處理方式和層面處理材料配合比。

5.6.2 對施工縫及冷縫(當層面間歇時間超過加鋪墊層的時間)，層面采用高壓水沖毛的方法清除混凝土表面的浮漿及松動骨料，處理合格后，均勻鋪1.5cm～2.0cm厚的水泥砂漿、2cm～3cm厚砂漿或3cm～5cm厚一級配常態(tài)混凝土，其強度應(yīng)比碾壓混凝土強度等級高一級。在其上攤鋪碾壓混凝土后，須在水泥砂漿或一級配常態(tài)混凝土初凝前碾壓完畢，通過對比試驗，選擇施工縫和冷縫的處理方式(含高壓水沖毛時間和壓力)和層面處理材料配合比。

5.6.3 對上游防滲區(qū)內(nèi)每個碾壓層面，通過鋪砂漿或水泥摻和料漿的對比試驗，選擇層面處理材料及配合比。

5.7 變態(tài)混凝土施工工藝試驗

在A、C條帶靠模板側(cè)1.0m進行變態(tài)混凝土工藝試驗。每一層分為三區(qū)，試驗采用第一區(qū)挖槽加漿，第二區(qū)底層加漿，第三區(qū)插孔加漿。條帶的兩端頭1.0m寬作為仿上(下)游及岸坡工作區(qū)，試驗時采用底層加漿。在試驗過程中，在倉面取樣測試變態(tài)混凝土的7d、28d、90d、180d的抗壓強度。在每一段布置3個直徑150mm的取芯孔，一直從第七層打到第一層，對芯樣進行描述和測試其28d、90d抗壓強度，并進行壓水試驗，最后根據(jù)芯樣成果和拆模后外觀情況確定變態(tài)混凝土施工工藝。

5.8 成縫試驗

試驗塊設(shè)置兩條橫縫，主要采用“先碾后切”的方式成縫，層面碾壓遍數(shù)滿足設(shè)計要求后，采用切縫機在設(shè)計位置(設(shè)2道縫，縫中間距16m)進行切縫試驗。填塞材料分別選用2層、4層彩條布做對比試驗，切縫面積不小于60%。

5.9 原位抗剪試驗

在第五碾壓層和第六碾壓層的層面(冷升層)上，布置不同層間結(jié)合措施的原位抗剪試驗。將倉面沿垂直于條帶方向劃分為三個區(qū)，區(qū)長分別為17m、16m、17m。沖毛處理后，第一區(qū)鋪2mm厚水泥煤灰凈漿，第二區(qū)鋪3cm厚砂漿，第三區(qū)鋪3cm厚小級配混凝土。在每個條帶每個區(qū)各制作18組試件(每組5個試件)，在混凝土齡期到達90d和180d后，分別進行原位抗剪斷試驗。

在試驗前一個月使用鋸縫機、風(fēng)鎬配合人工，在第五層層面上刻鑿試坑并制作試件，成型試件尺寸為長×寬=50cm×50cm，施加水平荷載方向處深度達到層面以下30cm。在試件每側(cè)(間距1.0m)鉆兩個孔預(yù)埋φ36mm錨桿，錨桿錨固深度2.0m。錨桿應(yīng)豎直，相鄰兩錨桿間距為50cm，每組試件的錨桿應(yīng)控制在同一直線上。施加水平荷載部位應(yīng)修整平整，如不能修整平整，可采用砂漿將施力處抹平。然后在試坑內(nèi)充水養(yǎng)護直到試驗時，以便在90d和180d進行原位層間接觸面抗剪斷強度試驗。試坑布置見圖5～8。

5.10 超聲波探測和回彈試驗

聲速及回彈測試主要在C9020W8F100、C9015W6F100、C9020W6F100試驗段碾壓混凝土區(qū)及C9020W8F100變態(tài)混凝土區(qū)進行，測試28d、90d和180d的聲速值及回彈值。超聲波探測檢查點布置在壓水檢查孔內(nèi)，回彈測試點具體位置由監(jiān)理工程師現(xiàn)場指定，并做好詳細記錄。

6 現(xiàn)場碾壓混凝土性能參數(shù)試驗

6.1 鉆孔試驗

鉆孔取芯是評定碾壓混凝土質(zhì)量的綜合方法，鉆孔取芯主要對C9020W8F100、C9015W6F100、C9020W6F100試驗段碾壓混凝土及C9020W8F100變態(tài)混凝土進行，其評定內(nèi)容見表8。

表8 混凝土芯樣各齡期試件取樣

芯樣外觀描述，評定碾壓混凝土的均質(zhì)性和密實性，評定標準見表9。

表9 碾壓混凝土芯樣外觀評定標準

6.2 壓水試驗

壓水試驗主要對C9020W8F100二級配、C9015W6F100三級配、C9020W6F100三級配碾壓混凝土及C9020W8F100二級配區(qū)現(xiàn)場變態(tài)混凝土取芯，測試90d和180d齡期的本體和層面的滲透特性，并做好詳細記錄。

6.3 膨脹爆破試驗

驗塊所有的試驗完成后，對碾壓混凝土試驗塊進行膨脹爆破，以直觀了解混凝土層間、層面的結(jié)合情況?；炷僚蛎洷频你@孔示意見圖9。其中，鉆孔從第七層打到第一層，采用風(fēng)鉆打孔，孔打好后填入膨脹劑進行膨脹爆破。

圖9 碾壓混凝土膨脹爆破試驗鉆孔

6.4 原位抗剪試驗

主要進行原位抗剪試驗綜合分析，揭示熱升層與冷升層對抗剪指標的影響，不同層間處理方式對抗剪指標的影響，層間抗剪指標的影響;最后進行原位抗剪試驗綜合評定。

7 試驗成果及資料整理

混凝土各項物理力學(xué)性能試驗遵照有關(guān)現(xiàn)行規(guī)程、規(guī)范的要求進行，試驗期間，必須認真細致觀察、量測，并作好詳盡的施工記錄，各項試驗成果應(yīng)及時整理分析，找出施工最優(yōu)參數(shù)。

碾壓混凝土試驗在90d齡期到達后，根據(jù)試驗測試數(shù)據(jù)和成果編寫階段性試驗報告，180d后編寫最終試驗報告。主要包括以下內(nèi)容:現(xiàn)場試驗施工技術(shù)說明，原材料及物理試驗測試成果，現(xiàn)場碾壓過程測試說明，機口樣品指標試驗測試成果，現(xiàn)場聲測及回彈測試成果，鉆孔芯樣指標測試成果，鉆孔壓水試驗成果，層面原位抗剪測試成果，碾壓混凝土膨脹爆破試驗對施工質(zhì)量和層間及層面結(jié)合情況的分析成果。

8 結(jié)語

本次工藝試驗從準備到完成歷時20余天(2009年10月25日至2009年11月15日)，動員各級人員150余名，機械設(shè)備30余臺套，由于策劃與現(xiàn)場組織有力，現(xiàn)場工藝施工階段試驗進行十分順利。通過本次充分模擬現(xiàn)場施工工況的試驗，磨合了碾壓混凝土各施工系統(tǒng)的協(xié)調(diào)、銜接，并對施工人員進行技術(shù)培訓(xùn)，形成了一套完善的現(xiàn)場施工組織方法，對本標段碾壓混凝土澆筑施工具有很強的指導(dǎo)意義。