低温冬季碾压混凝土施工配合比的试验研究

刘永三

(蒙城县水利局建筑工程队，安徽 蒙城 233500)

水利工程是一项造福民生的基础工程，近年来我国随着经济的不断发展大量水利工程开始投入建设，碾压混凝土重力坝是近些年来发展较快的一种筑坝技术，既具有混凝土强度高、防渗性能好、坝身可溢流等特点，又具有土石坝施工程序简单、快速、经济、可使用大型通用机械的优点。碾压混凝土采用全断面筑坝技术，依靠坝体自身防渗，所以“层间结合、温控防裂”是碾压混凝土筑坝的核心技术[1-2]。为此，碾压混凝土施工配合比设计要始终围绕核心技术进行试验。当工程所处环境恶劣严寒，必须考虑通过技术措施来调整混凝土配合比，遵循“三低两高两掺”的技术路线，即低水胶比、低用水量、低VC值，高掺粉煤灰和高石粉含量，掺缓凝高效减水剂和引气剂技术路线，保证混凝土抗冻等级达到设计要求[3-5]。但混凝土工程低温配合比研究仍旧缺乏经验，因此很多工程会选择冬季停工措施以保证工程质量，相应的也就会影响工期进度，所以对于低温冬季碾压混凝土施工配合比的研究十分有意义。本文以某工程为例，提出适合冬季施工的配合比，以期对混凝土工程的建设提出建设性意见。

1 工程概况

某碾压混凝土重力坝工程坝址地势高峻，为高寒半干旱气候，冬季漫长、昼夜温差大，多风、蒸发量大，干燥寒冷，全年无霜期为40天～110天，对碾压混凝土施工十分不利。但由于工期紧迫，不得不考虑冬季施工方案，因此开展低温冬季碾压混凝土施工配合比研究，对拌合物性能、抗压强度、抗渗能力、抗冻能力等指标进行测试，保证施工质量和工程进度。

2 试验设计

2.1 配合比和技术要求

针对该工程所属地气候特点，碾压混凝土配合比试验遵循“三低两高两掺”的技术路线，即低水胶比、低用水量、低VC值，高掺粉煤灰和高石粉含量，掺缓凝高效减水剂和引气剂技术路线，VC值采用动态控制，达到有效改善碾压混凝土工作性的目的；同时，在配制碾压混凝土时，控制砂石粉含量18%～22%，以提高浆砂比。所采用碾压混凝土相应基准配比见表1。

表1 碾压混凝土基准配合比

为解决冬季施工进度和质量问题，研究决定低温冬季碾压混凝土施工配合比初步控制初凝时间4 h～6 h，终凝时间控制在不超过18 h～20 h。具体视温度情况通过外加剂调整凝结时间，即白天、夜晚不同。试验分别采用上述C9015F50W4三级配、C9020F300W6二级配为基准配合比，防冻剂掺量选择3%、4%、5%三个掺量进行碾压混凝土配合比试验。具体试验参数见表2，试验主要测试指标包括拌合物性能、抗压强度、抗渗能力、抗冻能力、低温强度等。

表2 碾压混凝土掺防冻剂配合比试验参数

2.2 试验结果分析

2.2.1 拌合物性能

试验结果见表3，表明：新拌碾压混凝土拌和物易插捣，黏聚性较好，混凝土表面也无析水现象；含气量是混凝土耐久性的重要指标，混凝土的含气量试验是在新拌混凝土出机后过湿筛，人工翻拌3遍进行测试。结果表明含气量三级控制在3.7%～4.2%；二级配含气量控制在5.0%～5.7%。掺防冻剂碾压混凝土三级配初凝时间在10:05～11:45范围，基准初凝时间为13:55；掺防冻剂碾压混凝土三级配终凝时间在18:55～21:05范围，基准终凝时间为22:35；掺防冻剂碾压混凝土二级配初凝时间在9:15～11:25范围，基准初凝时间为12:15；掺防冻剂碾压混凝土二级配终凝时间在18:05～19:45范围，基准终凝时间为21:25。

表3 掺防冻剂碾压混凝土拌和物性能试验结果

2.2.2 抗压强度

掺防冻剂碾压混凝土抗压强度试验结果表明：混凝土配合比试验90 d龄期抗压强度均满足设计要求。

表4 掺防冻剂碾压混凝土抗压强度试验结果

2.2.3 抗渗能力

抗渗试验采用逐级加压法进行，试验结果见表5，试验结果表明，碾压混凝土配合比的抗渗性能试验结果均满足设计要求。

表5 掺防冻剂碾压混凝土抗渗试验结果

2.2.4 抗冻能力

碾压混凝土配合比采用60 d龄期进行抗冻试验，抗冻试验采用快冻法进行，试验结果表明：掺早强防冻剂60 d龄期抗冻试件200次试验结果，相对弹性模量为85.02%～92.68%，重量损失0.52%～1.08%，还有很大的富余量，结果推断60 d龄期抗冻试验结果即可满足设计要求。掺早强防冻剂C9015F50W4三级配60 d龄期抗冻试件50次试验结果，相对弹性模量为86.67%～90.33%，重量损失0.16%～0.22%，还有很大的富余量，结果推断60 d龄期抗冻试验结果即可满足设计要求。试验结果见表6。

表6 掺防冻剂碾压混凝土抗冻试验结果

5 结论

根据现场施工情况来看，碾压混凝土抗压强度、抗渗性能、抗冻性能等均符合设计要求，圆满完成了今年的工期要求。得到以下结论：

(1)在碾压混凝土冬季施工过程中，应根据工地实际使用的原材料，对施工配合比进行复核、调整，保证所用水泥、粉煤灰、外加剂、砂石骨料等原材料品质检测结果均符合规范标准要求，保证工程质量。

(2)掺与不掺防冻剂，碾压混凝土拌和物性能变化不大；掺防冻剂混凝土配合比抗压强度稍有提高，均可达到设计要求。说明合理的掺用防冻剂对混凝土后期性能没有不利影响。

(3)需要设计系统的试验方案，按照当地的温度变化，实时调整配合比，以保证施工现场的碾压质量。

(4)总结工程经验，严格把控施工环节，保证施工质量，提出对其他工程的指导意义。