變態(tài)混凝土大壩施工工藝的探討
摘要:在碾壓混凝土壩施工中,變態(tài)混凝土的運(yùn)用解決了一些部位無法采用振動(dòng)碾碾壓的施工問題,從而有利于碾壓混凝土壩的快速施工。
關(guān)鍵詞:大壩施工；變態(tài)混凝土；應(yīng)用
碾壓混凝土重力壩與常態(tài)混凝土重力壩相比具有施工快、工期短、節(jié)約水泥用量等優(yōu)點(diǎn),經(jīng)過十多年的發(fā)展,目前該施工方法在國內(nèi)水利工程的應(yīng)用范圍已從重力壩發(fā)展到拱壩,甚至薄拱壩,筑壩質(zhì)量越來越高,最大壩高達(dá)到200m。壩體型式由“金包銀”(即外部用常態(tài)混凝土,內(nèi)部用碾壓混凝土),發(fā)展到在壩體上游面采用富膠凝二級(jí)配碾壓混凝土防滲層的全斷面碾壓混凝土壩體施工方法。
變態(tài)混凝土是指在已攤鋪的碾壓混凝土拌和料中,摻入一定比例的灰漿后再振搗密實(shí)的混凝土。所謂“變態(tài)”是指通過加漿的工藝措施,使干硬性的碾壓混凝土變成可以振搗的極低流態(tài)變態(tài)混凝土的施工方法。在碾壓混凝土壩的施工中,變態(tài)混凝土廣泛地運(yùn)用于振動(dòng)碾無法直接碾壓的基巖面與碾壓混凝土接合部、模板邊緣、廊道周圍、壩內(nèi)配筋處等部位。
碾壓混凝土的碾壓分層厚度一般為30cm。根據(jù)施工工藝的不同,變態(tài)混凝土的運(yùn)用寬度一般采用0.3～0.5m:寬度太小,無法保證加漿和振搗的施工質(zhì)量;寬度過大,增加了變態(tài)混凝土的施工量,影響碾壓混凝土的施工速度,從而增加了膠凝材料用量,且不利于壩體溫控。在《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》(DL/T5112—2000)中規(guī)定:“變態(tài)混凝土所用灰漿由水泥和粉煤灰并摻用外加劑拌制而成,其水膠比宜不大于同種碾壓混凝土的水膠比”。對(duì)于變態(tài)混凝土的加漿量,則要求通過試驗(yàn)確定。下面以某電站(以下簡稱某電站)下庫碾壓混凝土大壩作為工程實(shí)例,就變態(tài)混凝土的加漿量和加漿工藝進(jìn)行研究。
1加漿量
1.1漿液配制
(1)設(shè)計(jì)指標(biāo)。變態(tài)混凝土作為壩體混凝土的重要組成部分,必須滿足大壩對(duì)混凝土的技術(shù)要求。某電站中上游迎水面死水位以下部位采用G2C20/90W8(二級(jí)配混凝土標(biāo)號(hào)為C20,齡期為90天,抗?jié)B要求W8)的碾壓混凝土,因此變態(tài)混凝土的性能同樣應(yīng)是G2C20/90W8。
(2)所用材料。漿液所用膠材應(yīng)與壩體混凝土所用膠材相同。在某電站中水泥采用P.O.42.5水泥,其物理性能見表1。粉煤灰采用優(yōu)質(zhì)I級(jí)粉煤灰,其物理性能見表2。G2C20/90W8碾壓混凝土的理論配合比如表3所示。在試驗(yàn)室中,按照配合比拌出G2C20/90W8碾壓混凝土,并按照相同的水膠比配制出水泥煤灰凈漿。
注:減水劑制成20%的溶液,引氣劑制成0.8%的溶液。
1.2確定加漿量
由于進(jìn)行變態(tài)混凝土施工時(shí),采用振搗棒振實(shí),因此加漿時(shí)變態(tài)混凝土的坍落度須滿足振搗要求。通過室內(nèi)模擬現(xiàn)場施工狀況,確定加漿量。先鋪灑一定量的漿液,然后鋪上一定量的碾壓混凝土拌和物,測(cè)試振搗時(shí)間和不同的加漿量對(duì)混凝土坍落度的影響。
因試驗(yàn)在室內(nèi)進(jìn)行,故拌制0.5m3碾壓混凝土即可。通過配合比可知,混凝土中漿液質(zhì)量為:0.5×(80+110+81)=135.5kg。鋪灑漿液,當(dāng)加入的漿液量為61kg時(shí),變態(tài)混凝土的坍落度為3cm,可以進(jìn)行振搗施工,此時(shí)加漿的質(zhì)量比(加入的漿液質(zhì)量與碾壓混凝土中漿液質(zhì)量的比值)為45%。
這時(shí),在0.5m3碾壓混凝土中加入了40×45%=18kg的水泥、55×45%=24.75kg的粉煤灰、40.5×45%=18.22kg水和外加劑制成的漿液,并滿足技術(shù)要求。由材料的密度可計(jì)算出漿液共有35.97L,從而可以計(jì)算出加入漿液的體積比為:35.97/500×100%=7%,即當(dāng)加入漿液與壓實(shí)碾壓混凝土的體積比為7%時(shí),制成的變態(tài)混凝土是滿足技術(shù)要求的。
2加漿工藝
選擇不同的加漿施工工藝對(duì)變態(tài)混凝土的施工速度和施工質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生較大的影響,因此選擇經(jīng)濟(jì)、快速的施工工藝是變態(tài)混凝土施工的關(guān)鍵所在。
2.1鋪漿方法
在工程施工中,先后設(shè)計(jì)了兩種方法進(jìn)行試驗(yàn):①表面鋪灑灰漿法;②溝槽二次鋪漿法。經(jīng)比較,后者灰漿鋪灑均勻,且快速、簡捷,極易施工。
溝槽鋪漿的施工方法:碾壓混凝土的分層攤鋪厚度一般為34cm;在攤鋪完畢的碾壓混凝土面上挖一個(gè)深30cm、寬30cm左右的溝槽;將配制好的灰漿按一定量均勻地鋪灑在溝槽中;然后回填15cm厚的碾壓混凝土;接著再按照一定量均勻地鋪灑灰漿;待漿液浸透后,開始振搗混凝土至密實(shí)。
2.2加漿量控制
由于變態(tài)混凝土中的水泥用量比與它相鄰的碾壓混凝土中的水泥用量大,因此必須嚴(yán)格控制變態(tài)混凝土的加漿量,以防止兩種混凝土中不同的水泥水化熱產(chǎn)生的應(yīng)力差引起壩體裂縫。另外,準(zhǔn)確的加漿量控制也是降低變態(tài)混凝土成本的主要手段。
在本工程中,采用體積法加漿。具體的方法是:測(cè)出一桶漿液的體積V和溝槽的斷面面積A,然后根據(jù)加漿量的體積比(7%),計(jì)算出一桶漿液的加漿距離L
L=V/(A×7%)
因?yàn)榉謨纱渭訚{,所以在計(jì)算溝槽的斷面面積A時(shí),應(yīng)注意溝槽的深度。
根據(jù)現(xiàn)場實(shí)踐,加漿后的振搗時(shí)間控制在3min/m。施工完畢后,拆模進(jìn)行外觀檢驗(yàn):混凝土外立面平整無麻面,未出現(xiàn)裂縫和其他缺陷。
3結(jié)語
通過變態(tài)混凝土一系列的室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場工藝應(yīng)用,可以認(rèn)為:
�。�1）在變態(tài)混凝土施工中,當(dāng)加漿量控制在質(zhì)量比為45%或體積比為7%時(shí),變態(tài)混凝土是完全可以滿足技術(shù)要求的。
(2)采用溝槽二次鋪漿法簡化了施工工藝,加快了施工進(jìn)度。
(3)變態(tài)混凝土的施工寬度宜采用40cm。
