曼点水库碾压混凝土大坝质量成果控制与分析

聂素娥1段昌元和 强

(1.西双版纳州水利水电工程质量监督站，云南 景洪 666100；2.西双版纳州水利水电工程质量检测中心，云南 景洪 666100)

1 概 述

景洪市曼点水库总库容1234万m3，大坝坝型为碾压混凝土重力坝，坝顶高程1090.00m，最低高程1012.00m，坝顶最大长度231m，最大坝高78m。曼点水库是一座以保证橡胶林灌溉用水、阿南河沿岸农田灌溉用水和农村人畜用水，并作为景洪城区备用水源的综合利用中型水库工程。大坝上游面至下游面，依次为80cm厚二级配C9020W8F100变态混凝土6051m3、2.2m厚二级配C9020W8F100碾压混凝土22196m3、三级配C9015W4F50碾压混凝土143751m3、80cm厚二级配C9020W4F50变态混凝土6628m3。2015年4月工程开工建设， 2016年5月23日进行大坝混凝土浇筑，目前施工至1070.00m高程，大坝渡汛高程1055.00m的混凝土已达到90天龄期。

通过对曼点水库碾压混凝土大坝(渡汛高程1055.00m)所用原材料、机口及仓面气温、混凝土温度、VC值、表观密度及压实度、试块抗压强度、抗渗和抗冻性能、钻芯取样等进行抽样检测，并对原材料及混凝土质量成果进行统计分析，为工程施工过程质量总结及质量分析、及时掌握工程质量动态及为后续工程施工质量控制提供了指导。

2 原材料质量控制

2.1 水泥

水泥采用华新红塔P.O42.5级散装普通硅酸盐水泥(化学成分检测结果见表1，物理力学抽样统计分析见表2)。

表1 水泥化学成分检测结果

表2 红塔华新P.O42.5水泥物理力学抽样检测统计结果

统计结果表明：P.O42.5普通硅酸盐水泥物理性能抽样检测23组，所检项目合格率均为100%，符合《通用硅酸盐水泥》(GB 175—2007)的要求。

2.2 掺和料

掺和料为勐远生产的石粉与昆明环恒粉煤灰(化学成分检测结果见表3，物理力学检测结果见表4、表5)。

表3 石粉、粉煤灰化学成分检测结果 单位：%

表4 石粉物理力学抽样检测统计结果

统计结果表明：石粉物理力学性能检测8组，所检项目合格率均为100%，满足《矿物掺合料应用技术规范》(GB/T 51003—2014)要求。

表5 粉煤灰物理力学抽样检测统计结果

统计结果表明：粉煤灰物理力学性能检测14组，所检项目合格率均为100%，符合《矿物掺合料应用技术规范》(GB/T 51003—2014)中Ⅱ级灰要求。

2.3 外加剂

外加剂所用品种有引气剂和高效减水剂，均为云南凯瑞建材有限公司生产。其中减水剂为KR-7缓凝高效减水剂，掺量为0.65%(抽样检测统计结果见表6)。引气剂为KR-2粉状引气剂，掺量为1.90/万(抽样检测统计结果见表7)。

表6 KR-7缓凝高效减水剂抽样检测结果统计结果

统计结果表明: KR-7缓凝高效减水剂所检项目合格率均为100%，符合《水工混凝土外加剂技术规程》(DL/T 5100—2014)的要求。

表7 KR-2引气剂抽样检测结果统计结果

统计结果表明: KR-2引气剂所检项目合格率均为100%，符合《水工混凝土外加剂技术规程》(DL/T 5100—2014)的要求。

2.4 砂、石骨料

2.4.1 细骨料

细骨料为由石灰岩母岩粉碎而成的人工砂，工程原设计为石料场黑云母二长花岗岩人工砂，经加工后检测其云母含量为3.60%～7.60%，不能满足规范要求，经设计变更，采用勐养石灰岩人工砂(抽检检测统计结果见表8)。

表8 细骨料(人工砂)抽样检测统计结果

统计结果表明:人工砂检测29组，石粉含量合格率95.80%，细度模数合格率93.10%，除石粉含量与细度模数有不满足规范要求外，其余所检项目均符合《水工混凝土施工规范》(SL 677—2014)及《碾压混凝土施工规范》(DL/T 5112—2009)的要求。由于石粉含量与细度模数可以通过施工混凝土配合比的调整，使其满足施工要求，故综合评定人工砂质量合格。

2.4.2 粗骨料

粗骨料采用曼点水库工程回火石料场生产的人工碎石，母岩为黑云母二长花岗岩，其5～20mm小石、20～40mm中石、40～80mm大石。抽样检测结果统计见表9。

表9 粗骨料(人工碎石)抽样检测结果统计

统计结果表明：小石检测22组，超、逊径含量合格率分别为90.90%、63.60%；中石检测22组，超、逊径含量合格率分别为59%、81.80%；大石检测21组，超、逊径含量合格率分别为57.10%、66.70%。除三个级别的碎石样品超、逊径含量有超出规范值的情况外，其余所检项目均符合《水工混凝土施工规范》(SL 677—2014)要求。由于超、逊径含量可以在混凝土施工中进一步调整，故综合评定碎石骨料质量合格。

3 碾压混凝土

3.1 碾压混凝土设计指标

依据曼点水库设计文件，确定大坝碾压混凝土主要设计指标(见表10)。

表10 碾压混凝土主要设计指标

3.2 碾压混凝土施工配合比

2016年12月28日，对碾压混凝土配合比进行试验复核，C9015RCC(W4F50)、C9020 RCC(W8F10)碾压混凝土配合比见表11，检测结果见表12。

表11 C9015RCC、C9020RCC碾压混凝土配合比

表12 C9015RCC、C9020RCC碾压混凝土配合比复核检测结果

检测结果表明：C9015RCC、C9020RCC碾压混凝土拌和物性能及90天龄期试块抗压强度、抗冻、抗渗、轴心抗压弹性模量、弹性模量、极限拉伸值等特性指标满足设计要求。VS值根据现场施工实际情况进行调整。

3.3 碾压混凝土碾压试验工艺性复核

2016年12月5—6日，进行现场碾压施工工艺性试验复核：在C9015RCC、C9020RCC碾压混凝土不同厚度、不同碾压遍数工况下，对混凝土仓面温度、VC值、含气量、压实度及各项设计要求的力学性能指标进行了检测。其中层间剪切试验结果:C9015RCC冷升层f′=1.21、c′=1.53MPa，热升层f′=1.22、c′=1.45MPa ；C9020RCC冷升层f′=1.23、c′=1.6MPa，热升层f′=1.26，c′=1.55MPa。除C9020W8F100二级配碾压混凝土冷升层f′值为1.23略底于设计1.26的要求外，其他各强度等级碾压混凝土层面抗剪性能参数均满足设计要求。为了保证层间剪切参数符合设计要求，在后期施工时将层间砂浆由M20提高到M25。通过碾压试验，C9015RCC、C9020RCC碾压混凝土确定：铺料厚度34cm，用12t双轮高频低幅压路机，行速1～1.5km/h , 碾压遍数为2遍静压+8遍振动压， VC值宜为2～5s，此时碾压效果最佳，C9015RCC含气量宜为3.5%±1%，C9020RCC含气量宜为4.5%±1%，入仓温度宜为18～22℃。表观密度、相对密实度及其他物理力学性指标均满足设计要求。

3.4 碾压混凝土强度

3.4.1 C9015RCC碾压混凝土

对C9015RCC碾压混凝土进行强度检测统计分析(结果见表13)，绘制质量波动曲线图(见图1)。

表13 C9015RCC碾压混凝土机口抽样检测成果统计

图1 C9015碾压混凝土强度质量波动曲线

分析图1，有个别点到达上控制线，有2个时期连续有7个点分布于中线下侧，混凝土强度质量波动异常，通过查找原因为砂石料变化。

C9015RCC混凝土90天龄期抗压强度检测78组，mfcu=20.50MPa、σ0=4.38MPa、K=0.20、t=1.26，根据《水工碾压混凝土施工规范》(DL/T 5112—2009)第8.4.4条：

mfcu=20.50MPa≥fcu,k+Ktσo=16.10MPa

fcu,min=14MPa≥0.75fcu,k=11.25MPa

两个评定条件均满足要求，该批混凝土试块抗压强度符合规范要求。极限拉伸值和轴心抗拉强度均满足设计要求。混凝土均方差为4.38MPa，评定混凝土生产质量管理水平一般。

3.4.2 C9020RCC碾压混凝土

对C9020RCC碾压混凝土进行强度检测统计分析(结果见表14)，绘制质量波动曲线图(见图2)。

表14 C9020RCC碾压混凝土机口抽样检测成果统计

图2 C9020碾压混凝土强度质量波动曲线

分析图2，C9020RCC混凝土强度质量波动正常。

C9020RCC混凝土试块90天龄期抗压强度检测38组,mfcu=25.60MPa、σ0=4.40MPa、K=0.20、t=1.27，根据《水工碾压混凝土施工规范》(DL/T 5112—2009)第8.4.4条：

mfcu=25.60MPa≥fcu,k+Ktσo=21.12MPa

fcu,min=17.80MPa≥0.75fcu,k=15MPa

两个评定条件均满足要求，该批混凝土试块抗压强度符合规范要求。极限拉伸值和轴心抗拉强度均满足设计要求。混凝土均方差为4.40MPa，评定混凝土生产质量管理水平一般。

3.5 碾压混凝土耐久性

抗冻性能检测采用快速冻法，抗渗性能检测采用逐级加压法。C9015RCC混凝土抗冻等级检测6组、抗渗等级检测7组,合格率均为100%；C9020RCC混凝土抗冻等级检测8组、抗渗等级检测8组,合格率分别为100%、87.50%，碾压混凝土试块抗冻、抗渗等级符合规范及设计要求。

3.6 碾压混凝土仓面质量控制

碾压混凝土仓面质量控制主要采用现场随机抽检VC值、气温、混凝土温度、表观密度(核子密度仪检测)等项目，检测统计结果见表15。

表15 碾压混凝土仓面抽样检测结果统计

C9015 RCC仓面气温检测826次，平均气温20.30℃，最高39.90℃，最低4.50℃；仓面混凝土温度检测827次，最高27℃、最低15℃、平均入仓温度21.30℃；仓面VC值检测801次，最大7.60s、最小0.60s、平均值为3s。实测表观密度685组，最大2590kg/m3、最小2420kg/m3、平均2450kg/m3,合格率100%；压实度检测685组，最大105.10%、最小98.10%、平均值为99.20%，合格率100%。

C9020 RCC，仓面气温检测276次，平均气温20.90℃，最高34.80℃，最低5℃；仓面混凝土温度检测276次，最高26.70℃、最低15.30℃、平均入仓温度21.60℃；仓面VC值检测272次，最大7.20s、最小1.20s、平均值为3.20s；实测表观密度243组，最大2440kg/m3、最小2390kg/m3、平均值为2420kg/m3，合格率99.59%；压实度检测243组，最大100%、最小98%、平均值为99.30%，合格率100%。

3.7 变态混凝土

3.7.1 变态混凝土主要设计指标

依据水库设计文件，确定大坝变态混凝土主要设计指标(见表16)。

表16 变态混凝土主要设计指标

3.7.2 C9015变态混凝土

对C9015变态混凝土进行强度检测统计分析(结果见表17)，绘制质量波动曲线图(见图3)。

表17 C9015变态混凝土机口抽样检测成果统计

图3 C9015三级配变态混凝土强度质量波动曲线

分析图3，有个别点到达上控制线，有1个时期连续有7个点分布于中线下侧，混凝土强度质量波动异常，通过查找原因为砂石料变化。

C9015变态混凝土90天抗压强度检测26组，mfcu=19.80MPa、σ0=3.83MPa、K=0.20、t=1.25，根据《水工碾压混凝土施工规范》(DL/T 5112—2009)第8.4.4条：

mfcu=20.90MPa≥fcu,k+Ktσo=15.96MPa

fcu,min= 14.2MPa≥0.75fcu,k=11.25MPa

两个评定条件均满足要求，该批混凝土试块抗压强度符合规范要求。极限拉伸值和轴心抗拉强度均满足设计要求。混凝土均方差为3.83MPa，评定混凝土生产质量管理水平一般。

3.7.3 C9020变态混凝土强度

对C9020变态混凝土进行强度检测统计分析(结果见表18)，绘制质量波动曲线图(见图4)。

表18 C9020变态混凝土机口抽样检测成果统计

图4 C9020二级配变态混凝土强度质量波动曲线

分析图4，C9020变态混凝土强度质量波动正常。

C9020变态混凝土90天抗压强度检测25组,90天抗压强度mfcu=25.30MPa、σ0=4.46MPa、K=0.20、t=1.20，根据《水工碾压混凝土施工规范》(DL/T 5112—2009)第8.4.4条：

mfcu=25.70MPa≥fcu,k+Ktσo=21.07MPa

fcu,min=17MPa≥0.75fcu,k=15MPa

两个评定条件均满足要求，该批混凝土试块抗压强度符合规范要求。极限拉伸值和轴心抗拉强度均满足设计要求。 混凝土均方差为4.46MPa，评定混凝土生产质量管理水平一般。

3.8 变态混凝土耐久性

C9015变态混凝土抗冻等级检测1组、抗渗等级检测1组,合格率均为100%；C9020变态混凝土抗冻等级检测3组、抗渗等级检测4组,合格率均100%，变态混凝土试块抗冻、抗渗等级符合规范及设计要求。

3.9 碾压混凝土钻芯取样

芯样外观：碾压混凝土整体质量较好，岩芯表面光滑、致密，骨料分布均匀，岩芯获得率为85%，C9015RCC、C9020RCC混凝土单根芯样最长分别为1.17m、1m。

芯样强度： C9015RCC平均抗压强度17.50MPa；26.30MPa，C9020RCC平均抗压强度25、10MPa。

压水试验：C9020RCC压水试验平均值为0.47Lu，满足设计透水率小于0.50Lu的要求；C9020变态混凝土压水试验平均值为0.19Lu，满足设计透水率小于0.50Lu的要求。

4 质量分析

4.1 混凝土原材料质量

P.O42.5普通硅酸盐水泥所检项目符合《通用硅酸盐水泥》(GB 175—2007)要求；石灰岩石粉所检项目满足《矿物掺合料应用技术规范》(GB/T 51003—2014)要求；粉煤灰所检项目符合《矿物掺合料应用技术规范》(GB/T 51003—2014)中Ⅱ级灰的要求；人工砂、石骨料(除人工砂石粉含量、细度模数、碎石超、逊径有超出规范值外)所检项目均符合《水工混凝土施工规范》(SL 677—2014)要求，人工砂石粉含量、细度模数、碎石超、逊径可通过施工过程中混凝土配合比调整，故综合评定骨料质量合格。

4.2 碾压混凝土质量

根据《水工碾压混凝土施工规范》(DL/T 5112—2009)质量管理和评定标准，C9015RCC、C9020RCC碾压混凝土抗压强度平均值分别20.50MPa、25.30MPa，强度保证率分别为89.58%、89.79%；混凝土抗压强度、抗冻等级、抗渗等级、极限拉伸值和轴心抗拉强度均满足规范要求； C9015RCC、C9020RCC碾压混凝土抗压强度均方差分别为4.38MPa、4.40MPa，混凝土生产质量管理水平一般。

4.3 变态混凝土质量

C9015、C9020变态混凝土抗压强度平均值分别19.80MPa、25.30MPa，强度保证率分别为89.37% 、88.33%，混凝土抗压强度、抗冻等级、抗渗等级、极限拉伸值和轴心抗拉强度均满足规范要求； C9015、C9020变态混凝土抗压强度均方差σ0分别为3.83MPa、4.46MPa，混凝土生产质量管理水平一般。

4.4 碾压混凝土表观密度及相对压实度

C9015RCC碾压混凝土平均压实表观密度2450kg/m3，平均相对压实度99.20%，评定质量合格；C9020RCC碾压混凝土平均压实表观密度2420kg/m3，平均相对压实度99.30%，评定质量合格。

4.5 碾压混凝土钻孔取样质量

芯样外观质量：碾压混凝土整体质量较好，岩芯表面光滑、致密，骨料分布均匀，岩芯获得率为85%，C9015RCC、C9020RCC混凝土单根芯样最长分别为1.17m、1m。

C9015RCC及C9020RCC碾压混凝土芯样抗压强度、压水试验均满足《水工碾压混凝土施工规范》(DL/T 5112—2009)标准及设计要求。

5 结 语

曼点水库工程大坝(渡汛高程1055m)碾压混凝土的机口取样、现场检测、取芯样检测等成果表明：混凝土各项性能指标均满足设计要求,但也存在一定的不足，建议在后期施工中：因该地区气温高，日差大，需注意混凝土浇筑温度控制；加强混凝土原材料的质量控制，根据砂石料的变化，及时调整施工配合比，从而缩小混凝土抗压强度均方差，提高混凝土生产质量管理水平；加强混凝土层间接合部位的处理，改进取芯设备及施工工艺，提高岩芯获得率及混凝土单根芯样长度。