天花板水电站大坝碾压混凝土工艺试验

赵成刚

（云南滇能 （集团）控股公司昭通工程建设指挥部，云南 昭通 657000）

0 引言

天花板水电站建筑物主要由碾压混凝土双曲拱坝、引水系统、地面厂房等部分组成。总库容0.787亿m3，总装机180 MW，为三等中型工程。拱坝坝顶高程1 076.8 m，最大坝高107 m，坝轴线长159.87 m，拱冠梁顶宽6.005 m，拱坝最大中心角93.3°，拱冠梁底宽22.643 m，拱端最大厚度为24.086 m，厚高比0.212。坝体上游部分为C18020W8F100二级配碾压混凝土，下游部分为C18020W6F50三级配碾压混凝土。

为了确定天花板水电站大坝工程碾压混凝土的拌和工艺参数、碾压施工参数、层面处理技术措施和变态混凝土的施工工艺，验证室内试验选定的混凝土配合比的可碾性和合理性，施工单位组织进行了现场工艺试验。

1 工艺试验方案

1.1 试验内容

（1）碾压遍数与压实容重试验。

（2）层面处理铺浆工艺试验。

（3）混凝土升层间歇时间及层间处理试验。

（4）变态混凝土施工工艺试验。

1.2 原材料的选择

水泥采用昭通市华新水泥股份有限公司生产的“保垒牌”P.O42.5普通硅酸盐水泥，粉煤灰采用宣威发电厂生产的Ⅱ级粉煤灰，减水剂、引气剂分别选用江苏博特新材料有限公司生产的JM-II缓凝减水剂和GYQ减水剂。砂石骨料为清水河砂石系统生产的人工砂石骨料，人工砂细度模数控制在2.2～2.8，石粉含量控制在10%～22%，含水率不大于6%。在进行碾压混凝土工艺性试验前，首先对用于工艺试验的水泥、粉煤灰、外加剂等原材料的品质进行检验，合格的产品才能用于碾压混凝土生产。

1.3 碾压混凝土施工配合比

本次工艺试验主要针对大坝C18020碾压混凝土进行，配合比参数见表1。

表1 碾压混凝土施工配合比

2 仓面碾压混凝土工艺性试验

2.1 试验准备

碾压混凝土试验场地选在坝后护坦建基面上，试验场地面积约1 250 m2。由于试验块也是护坦永久碾压混凝土结构的一部分，因此，碾压混凝土工艺试验在该部位开挖验收和仓面验收合格后进行。

按试验大纲要求配置的设备、人员和材料等进场，在设备投入运行前进行一次全面检修，并将仓面施工机具运至施工现场。

对所有参加碾压混凝土工艺性试验的施工人员进行了技术培训和技术交底，将试验大纲下发到各施工班组。并安排碾压混凝土试验工程师现场值班，保证整个工艺性试验有序进行。在混凝土施工完成后，按要求进行混凝土养护工作。

2.2 混凝土碾压工艺参数试验

2.2.1 压实厚度和碾压遍数的设定

根据以往的施工经验，本次试验安排了4种不同的碾压遍数，以检验不同碾压遍数对压实度的影响。碾压试验分4个条带共七层，上部4层 （第四～七层）铺二级配C18020碾压混凝土，下部3层 （第一～三层）铺筑三级配C18020碾压混凝土。第一层铺料厚度28 cm （压实厚度25 cm），采用 “无压振动2遍+有压振动4、6、8遍”方式碾压。第二～六层铺料厚度为34 cm （压实厚度为30 cm），第七层铺料厚度为28 cm （压实厚度为25 cm），均采用 “无压振动2遍+有压振动4、6、8遍及无压振动2遍+有压振动8遍+无压振动2遍”方式碾压。为便于铺筑和碾压，变态混凝土设置在模板边，宽50 cm。

2.2.2 混凝土碾压工艺控制

碾压设备采用BW-202AD型振动碾，碾压方向平行于铺筑条带长度方向，行走速度控制为1.0～1.5 km/h，振幅控制在0.35～0.74 mm，振动频率控制在45 Hz。碾压条带印迹清楚，行走偏差控制在10 cm范围内，相邻碾压带需重叠15～20 cm；同一条带分段碾压时，其接头部位应重叠碾压2.4～3.0 m；两条碾压带间因碾压作业形成的高差，采取无压振动慢速碾压1～3遍作压平处理。

2.2.3 碾压遍数与压实容重检测

根据DL/T 5112—2000《水工碾压混凝土施工规范》及SL 48—94《水工碾压混凝土试验规程》要求，采用核子密度仪在碾压混凝土浇筑仓面上进行压实容重检测，并且 “每铺筑100～200 m2碾压混凝土至少应有一个测点，每一铺筑仓面内应有3个以上测点”。现场压实容重检测次数和频率大于规范要求，测试深度分别选用25、30 cm进行，具体压实容重及相对密实度检测结果见表2。

根据碾压混凝土压实容重及相对密实度统计分析，碾压2、4、6遍时，实测压实容重变化较大；碾压8遍时，实测压实容重较稳定。由此采用无压振动2遍+有压振动8遍+无压振动2遍、30 cm压实厚度的碾压方式，混凝土的碾压效果较好，碾压混凝土相对密实度均大于98.5%，满足设计规范要求。

2.3 层面、层间处理铺浆工艺

第一层碾压混凝土与护坦垫层常态结合面采取铺接缝砂浆的方法处理。铺浆厚度15～20 mm，铺浆条带6～8 m，铺浆长度应与碾压混凝土铺料相适宜，铺浆后应及时覆盖，以免砂浆铺开后来不及覆盖砂浆硬化。根据试验来看，卸浆时应分条带进行，卸浆后采用人工使用刮板把浆摊开，摊铺厚度较均匀，摊铺宽6～8 m，摊铺长30 m左右，碾压混凝土铺料可及时覆盖。

施工时，对于连续上升的层间缝，层间间隔不宜超过6 h。超过6 h至初凝时间前，在每一条带摊铺碾压混凝土前，先喷洒2～3 mm厚的水泥煤灰净浆，以增加层间结合的效果。超过初凝时间至终凝时间前，在每一条带摊铺碾压混凝土前，先喷洒2～3 mm厚的水泥净浆，以增加层间结合的效果。超过终凝时间采取凿毛铺接缝砂浆处理，以增强新老碾压混凝土的结合。

2.4 变态混凝土施工工艺

变态混凝土采取表层加浆法施工。变态混凝土设在模板边，宽度50 cm。沿变态混凝土条带表面采用人工挖坑，坑距30 cm左右，坑深10 cm左右。变态混凝土加浆按50 L/m3换算成面积后加浆，铺料厚度为34 cm时，加浆量为17 L/m2；铺料厚度为28 cm时，加浆量为14 L/m2；加浆采用小桶定时加浆，采用φ100 mm振捣器振捣。从试验结果来看，采用表层挖坑加浆振捣后表层泛浆适中，混凝土密实；局部由于加浆过多，也存在振捣后表层泛浆过大现象。

表2 碾压混凝土压实容重及相对密实度检测试验结果

3 混凝土评价

3.1 混凝土拌和物外观评价

混凝土的外观评价，包括判断混凝土拌和物的骨料分离情况，以及混凝土拌和物本身的均匀性。进行碾压混凝土工艺性试验时，在仓面进行混凝土拌和物的外观评价。碾压混凝土拌和物的外观柔和，拌和物均匀，骨料基本没有分离。

3.2 现场碾压混凝土可碾性评价

3.2.1 亲和性

在现场通过表面观察，混凝土拌和物的颜色均匀，砂石骨料表面附浆均匀，没有水泥或粉煤灰结块，刚出机的混凝土拌和物用手轻握时能成团成块，松开后手心无过多灰浆黏附，石子表面有灰浆光亮感，混凝土和易性、保水性、均质性较好。

3.2.2 工作性

碾压混凝土的工作性主要通过混凝土可碾性反映。混凝土摊铺后，在静压2遍、有振碾压3～4遍后表面泛浆，碾轮过后混凝土有弹塑性 （塑性回弹），5～6遍以后90%以上表面有明显灰浆泛出，混凝土表面湿润，有光亮感。

3.2.3 碾压混凝土VC值

碾压混凝土拌和物的和易性主要通过VC值来反映。根据现场碾压工艺试验，入仓摊铺碾压混凝土VC值应控制在3～5 s。

4 结语

（1） 碾压混凝土配合比参数较合理，碾压混凝土工作性能满足施工要求，混凝土仓面VC值在3～5 s可碾性较好。

（2）采用BW-202AD型振动碾，无压振2遍+有压振8遍+无压振2遍，30 cm压实厚度，混凝土相对密实度均大于98.5%，满足设计规范要求。

（3）变态混凝土采用表层加浆，加浆量为50 L/m3，采用φ100 mm振捣器振捣，泛浆适中。

（4）通过合理的施工组织，使碾压混凝土快速上升，是保证层间结合质量的关键。

（5）通过试验，确定了科学、可行的施工工艺，确保了工程质量，同时为今后同类型大坝施工积累了宝贵经验。

［1］ DL/T 5112—2000 《水工碾压混凝土施工规范》［S］.

［2］ SL 48—94 《水工碾压混凝土试验规程》［S］.