浅谈宗格鲁水电站碾压混凝土Vc值的确定

姜桂军（中国水利水电第八工程局有限公司国际部，湖南长沙 410001）

浅谈宗格鲁水电站碾压混凝土Vc值的确定

姜桂军
（中国水利水电第八工程局有限公司国际部，湖南长沙 410001）

碾压混凝土起源于30年代的干贫混凝土，70年代进入世界性科学实验阶段，由于其筑坝速度快，工期短，投资省等优点，从80年代至今大体积混凝土施工中已经得到广泛应用。近年在非洲发展中国家也逐渐兴起，如加纳布维水电站、尼日利亚宗格鲁水电站的挡水建筑物等主要为碾压混凝土重力坝。

1 工程概况

尼日利亚某水电站位于尼日利亚联邦共和国尼日尔州宗格鲁镇东北17 km的卡杜纳（Kaduna）河上。电站挡水建筑中间部分为1070多m的碾压混凝土重力坝。宗格鲁镇属热带季风草原气候，主要分旱季和雨季。5月～10月为雨季，11月～次年4月，为旱季。旱季几乎无雨，气温平均最高气温为30.5℃以上。水电站施工范围全年雨水几乎全部在雨季下完，多为大暴雨，雨季湿度较大，平均气温约为25.4℃。

2 影响碾压混凝土拌合物Vc值的主要因素

碾压混凝土的Vc值，又称混凝土的稠度，稠度就是在一定的振动条件下，碾压混凝土的液化有一个临界时间，达到临界时间后混凝土迅速液化，这个时间可间接表示碾压混凝土的流动性。简单说碾压混凝土拌和物在规定振动频率及振幅、规定表面压强下，振至表面泛浆所需的时间(以s计)。

国内外VC的检测标准和要求有些差异，需要仔细阅读相关规范标准，及时跟业主协调确认。比如国外试验标准C1170中5.4条：The surcharge assembly shall have a mass of 50 lb (22.7 kg) including the mass of the plastic plate and the metal shaft. 并且现场操作的欧美人要求以浆液出来充填满the plastic plate所有内表面的时间为准。国内《水工碾压混凝土试验规程》SL48-94则不一样，其中2.0.2.3条显示：透明塑料压板砝码滑杆及配重砝码总质量为17 .75kg，以松动滑杆紧固螺栓开动振动台同时计时记下从振动开始到圆压板周边全部出现水泥浆所需的时间为准。

为确定电站挡水建筑物碾压混凝土的Vc值，我们从影响碾压混凝土拌合物Vc值的主要因素分析入手。

2.1 单位用水量

在保护水胶比不变的情况下，碾压混凝土拌合物的Vc值随单位用水量的增加而减少，这是因为水胶比不变，随着单位用水量的增加，即胶凝材料用量增大。拌合物颗粒和周边浆层厚度增大，游离浆液增多，因而拌合物Vc值减少。

2.2 拌合物粗骨料

在水胶比和单位用水量一定的条件下，对于同样的级配，中粗颗粒较多，则其比表面积小，空隙率小，这室充填孔隙所需的浆量小，相应游离浆体多，拌合物的Vc值便小。

2.3 粉煤灰的用量

在其它条件不变的情况下，粉煤灰需水量越大则胶凝材料浆体越稠，相应游离浆体体积越小，拌合物Vc值越大。若水胶比和胶凝材料用量一定，增加粉煤灰用量，浆液内聚力稍有增加，拌合物Vc值随之增加，但当粉煤灰超过一定用量时，随着粉煤灰掺量的增加，胶凝材料浆体积增大，拌合物Vc值反而会降低。

2.4 砂率

在水胶比和胶凝材料用量保持不变的条件下，碾压混凝土拌合物Vc值与砂率的关系曲线关系，也就是拌合物Vc值有极小值，砂率有最优值。当砂率大于最优值时，拌合物Vc值随砂率的增大而增大，这是因为增加砂率实际上是增大了骨料的总比表面积，减少了游离浆体积，因而拌合物Vc值大；当砂率小于最优值时，拌合物Vc值随砂率的减少而增大。这是因为砂率过小；砂浆不足以填充粗骨料的空隙，拌合物粗糙，内摩擦力增大，因而Vc值也增大。

试验表明，碾压混凝土拌合物振实密度达到最大值时，砂率达到上述的最优值，亦即拌合物的Vc值达到极小值。

2.5 外加剂掺量

外加剂的惨入影响浆体的内聚力，因而影响临界浆层厚度和游离体体积，最终也影响了拌合物的Vc值。通常情况下，掺入减少剂，缓凝剂和引起剂，可以使拌合物Vc值降低。

3 加强碾压混凝土拌合物Vc值的控制和调整

根据当地气候结合以往碾压混凝土施工工艺等，加强电站碾压混凝土拌合物Vc值的控制和调整是保证碾压混凝土质量必不可少的办法。

3.1 加强原材料质量检查和配料称量检验，保证新拌碾压混凝土的Vc值

拌合前原材料满足《水工碾压混凝土施工规范》的要求或ASTM、ACI、EN等相关标准。

如：自产骨料应有足够的储备量并设有遮阳防雨及脱水设施拌和时砂子的含水率应不大于6%。

拌合楼每月必须校称一次，配料称量允许偏差见表1。

表1 配料称量检验标准

3.2 加强碾压混凝土拌合物Vc值的控制

碾压混凝土在施工过程中，由于施工工艺和效率的不同，拌合物的Vc值会随着时间的延长而变大。实验表明，拌合物的Vc值损失程度不一样，其碾压后的密实程度就不一样，混凝土强度，抗渗性能也就不一样；若碾压混凝土拌合物Vc值超过一定限度，势必影响拌合物的可碾性，就不可能避免地影响了碾压混凝土的质量。

根据我国《水工碾压砼施工规范》的要求，碾压混凝土Vc值机口宜控制在5～12S，在施工现场宜控制在10～17S。当然，根据工程施工的具体情况，在不同的施工现场，就要求在设计允许的范围内，根据不同的情况采取不同的Vc值来保证碾压混凝土的可碾性，进而保证碾压混凝土的强度和抗渗性能。例如：气温高时，可采取比较小的Vc值，气温低时，可采取较大的Vc值；晴天可采取比较小的Vc值，雨天（设计允许的降雨强度）可采取较大的Vc值；施工现场离拌合楼远时，可采取较小的Vc值，近时可采取较大的Vc值。

3.3 碾压混凝土拌合物Vc值的调整

3.3.1 配合比

碾压混凝土配合比对拌合物Vc值影响很大，比如初步确定的水灰比：C/W Based on the test conducted, W/C being0.65- 0.75 for RCC18020 and W/C being 0.85 for RCC18015 and W/C being 0.9 for RCC18010 all meet the design requirements ；砂率和用水量经过试验都可以根据不同强度等级混凝土的要求筛选出对应的最优值。比如本电站室内试验后碾压混凝土单位用水量约为90～98 kg/m3。，砂率33～36%比较合适。碾压试验完成后最终确定的设计配和比是不能随意更改的，也是保证碾压混凝土质量（抗剪、抗拉强度和抗渗）的前提。但当现场条件变化很大，对拌合物Vc值影响很大时，可适当考虑对配合比的个别因素进行调整。当水胶比不变，增加单位用水量，实际上增加了胶凝材料用量即不经济又给温控带来了困难，混凝土的施工质量也难保证。如胶凝材料不变，增加单位用水量，实际上增加了水胶比，尽管这种调整可大大减少拌合物Vc值，但用水量增加超过一定限度，就会影响碾压混凝土的强度。

3.3.2 外加剂

外加剂是当前碾压混凝土必不可少的组成材料之一，也是弥补施工现场拌合物Vc值损失的有效手段。目前国内外使用的碾压混凝土外加剂品种很多，可以根据不同的环境条件选择不同的外加剂，也可采用不同的掺入方式（如单掺、双掺、混合掺）来达到，弥补拌合物Vc值损失的目的。特别是目前生产出的复合型多功能缓凝高效减少剂，使用外加剂的效应不单具有表面活性，促使胶凝材料颗粒润滑分散、流动等作用，而且还具有表面张力，易于出微泡作用，增加了拌合物的柔塑性，提高了可碾性，从而有效地，弥补拌合物Vc值的损失。如水电八局承建的宗格鲁水电站、加纳布维水电站均采用湖南江海科技有限公司生产的TG-2缓凝高效减水剂等，效果不错。

3.3.3 其他措施

施工中还可以采取其他措施来减少碾压混凝土拌合物Vc值的损失。如旱季，可在碾压区上用塑料布遮盖和冷水喷雾，特别是要多利用夜间施工，以避免拌合物Vc值损失过快。此外，利用加快混凝土运输速度，缩短仓面作业时间，来减少拌合物Vc值的损失。

4 结束语

宗格鲁水电站碾压混凝土的质量直接关系着项目成败，我们将研究碾压混凝土Vc值将作为一个从始至终的全过程的工作。我们将通过不断试验和实践调整最合适的Vc值。

[1]《Standard Test Methods for Determining Consistency and Density of Roller-Compacted Concrete》C 1170 – 91

[2]《水工碾压混凝土试验规程》SL48-94

[3]《水工碾压混凝土施工规范》DL-T5112-2000

G322

B

1007-6344（2016）04-0297-01

姜桂军（1981—），男，湖南长沙人，本科学历，水利水电工程专业，工程师，主要从事水电工程施工管理工作。