自密实混凝土在文登堆石坝的施工应用

时间：2024-07-28

李林涛，余万龙

(中国葛洲坝集团第二工程有限公司，成都，610091)

自密实混凝土在国内的研究、应用相对较晚，随着基建行业的快速发展，大型、复杂的混凝土结构也越来越多，对混凝土的施工也有了更高的要求。自密实混凝土施工技术在建筑、水利、桥梁、隧道等工程中应用较多，适合浇筑比较困难的部位。目前国内对工程环保要求较高，采用自密实混凝土施工加快了施工速度，减少了环境污染，满足环保要求，具有较好的经济和社会效益。

1 工程概况

文登抽水蓄能电站下水库副坝结构为自密实堆石混凝土重力坝，位于昆嵛山水库拱坝下游河床约40m处，大坝坝顶高程141.0m，大坝坝基高程127.0m，最大坝高14.0m，顶部宽3m，长度61.5m，正常蓄水位136m，上下游坝坡坡比均为1∶0.5。

2 地质情况

下水库副坝河床高程约为131.0m，两侧岸坡岩石多裸露、表层风化，局部发育残坡积碎石土，厚度一般小于0.5m。基岩以石英正长岩为主，多新鲜完整，昆嵛山水库副坝下游发育一条F6断层，宽度1.0m～1.5m，产状NE85°SE∠80°，带内主要为碎裂岩。

下库副坝谷底高程130m～132m，向两侧地形逐渐变陡，坡度20°～45°。出露的基岩主要为元古代二长花岗岩，基岩多裸露。谷底局部有冲洪积砂砾卵石层，厚度约0.5m～2m；右岸为昆嵛山水库水闸平台，主要为块石碎石土，厚度5m～10m。坝址区发育有F6断层，产状：NE85°SE∠80°，宽1m～1.5m，主要由碎裂岩组成，压扭性，表层风化严重，有次生泥充填，该断层同时穿过昆嵛山水库拱坝坝基，沿断层有库水渗出。

坝址区岩体多裸露，风化轻微，以强风化为主，风化深度一般小于1m。清除表层及强风化岩体后，可将副坝坝基建在弱风化岩层上。

3 自密实混凝土的特点

新拌自密实混凝土的流动性、抗离析性与普通混凝土相比，有很大优势。在堆石坝混凝土的浇筑中，不需要振捣就可自动填充堆石料空隙，形成均匀密实的结构，且混凝土不会出现离析现象，有效地保障了混凝土结构的稳定性和可靠性，确保工程结构的质量不会受到影响。

4 材料选择

4.1 堆石料

选用坚硬且完整的石头作为堆石料，主要采用库内料场开采出的石料，其浸泡48h后抗压强度应≥40MPa，最小粒径宜大于或等于300mm，最大粒径不应超过结构断面最小边长的1/4，也不宜大于浇筑层厚，浇筑层厚宜为1.5m～2m。堆石宜使用块石或漂石，不宜使用片状、板状岩块，堆石表面含泥量不应大于0.2%。

4.2 水泥

水泥品种及性能检测结果见表1。

表1 水泥品种及性能检测结果

4.3 粉煤灰

根据配比，混凝土中掺粉煤灰，优质粉煤灰在混凝土中可以改善和提高混凝土诸多物理化学性能，可以减水增强、化解水泥可能存在的不安定性、显著改善和易性，降低泌水性、减少水化热、降低混凝土早期弹性模量及干缩、提高抗裂性、密实度，增加抗渗性、显著提高抗溶蚀性以及抑制可能存在的碱骨料反应。

粉煤灰采用威海港域粉煤灰科技有限公司生产的F类I级粉煤灰，其物理力学性能检测结果见表2。

表2 粉煤灰物理力学性能检测结果

4.4 骨料

骨料在混凝土质量中占比较大，所以骨料的优劣对混凝土的性能有很大影响，优质的骨料、合理的级配能显著提高混凝土的强度及耐久性，既保证了混凝土的质量，又降低了水泥的用量。

细骨料采用文登区铭岩建筑材料经销处生产的人工砂，粗骨料为文登区铭岩建筑材料经销处生产的5mm～20mm人工碎石，级配良好。

4.5 外加剂

外加剂采用GK-4A型缓凝高效减水剂、GK-9A型引气剂、GK-11A型抗分散剂。外加剂的性能检测结果见表3-表6。

表3 缓凝高效减水剂性能检测结果(1)

表4 缓凝高效减水剂性能检测结果(2)

表5 引气剂性能检测结果

表6 抗分散剂性能检测结果

4.6 拌合用水

就近从昆嵛山水库取水，接管道抽水至拌合站。符合混凝土拌合用水要求。

以上堆石料、水泥、粉煤灰、骨料、外加剂、拌合用水均符合标准要求，满足自密实混凝土堆石坝材料需求。

5 配合比设计及试验成果

通过试拌，采用5mm～20mm碎石，占1m3混凝土体积的27%，水量选为195kg/m3，高效减水剂掺量选为1.0%，抗冻等级F200，含气量宜控制在5.0%～6.5%，引气剂掺量选为0.01%，为提高抗离析性，掺入抗分散剂，掺量选为1.0%，细骨料中粉体含量为6%，粉煤灰掺量为40%，水胶比初选为0.44、0.47、0.50，水泥用量范围为230kg/m3～270kg/m3。

根据上述选定的参数进行高自密实混凝土配合比设计成型，试验结果如表7-表8。

表7 高自密实混凝土推荐配合比

表8 高自密实混凝土推荐配合比性能指标

6 施工工艺控制

6.1 施工准备

用高压水清洗仓面内的杂物，并排出积水，保证表面无乳皮、无松动的堆石料，以确保层间的抗渗性能。堆石混凝土抗压强度达到2.5MPa后，才能进行下一层的施工工序。

6.2 模板安装

层高1.5m，坡面长度1.7m，为了减少模板现场拼装工作量，将模板拼成1.8m×4.5m的块，边角及止水部位采用木模，封头模板采用组合钢模，内侧用钢管作为临时支撑，防止模板向内侧倾覆。

6.3 堆石料入仓

堆石料上坝前，采用高压水枪冲洗干净，防止堆石料带泥。为了减少二次挖运对堆石料的污染，尽量使用自卸车后退法直接卸料入仓，然后通过布置于仓面内的挖掘机将堆石料平整。若因仓内空间狭小，不便于卸料机械操作、保护已浇筑副坝结构等原因，可通过挖掘机在仓外将堆石挖运至仓内的方式。块石入仓施工道路随着副坝浇筑上升同步填筑。自卸车入仓卸料前对轮胎进行冲洗，避免仓面污染。模板附近1m区域用人工辅助堆石，插筋、止水周边0.5m范围不进行堆石铺填，避免机械堆石时损坏模板和止水带。人工辅助平仓并挑出粒径小于300mm石块及小石，小于200mm的逊径块石体积比含量不大于2%，且不应集中堆放。

6.4 自密实混凝土生产

自密实混凝土采用项目部安装的HZS90搅拌楼进行拌合，搅拌时间约90s。生产过程中应测定骨料的含水率，且每个班不少于2次。当含水率变化较大时，增加检测次数，通过实验人员及时调整水和骨料的用量，任何人不得随意更改施工配合比参数。

6.5 自密实混凝土运输

混凝土运输采用10m3搅拌车，应保证堆石混凝土连续施工。运输车应提前将车内清洗干净、排出积水后再接料运输，运输过程中严禁私自加水搅拌，运输时间应在60min内卸料完毕。自密实混凝土的初凝时间应根据路线长短和现场情况进行控制。

6.6 混凝土浇筑及养护

(1)堆石混凝土第六层以下采用溜槽浇筑，六层以上采用反铲入仓方式，无法利用溜槽或反铲进行浇筑的部位采用泵机泵送入仓。

(2)仓面中两个下料点的距离不应大于3m，浇筑仓面较大时，采用沿仓面进行分层浇筑。

(3)浇筑时，安排专人检查、调整模板，防止模板变形，出现漏浆。

(4)禁止私自在仓内和仓外加水，若混凝土和易性较差，通过现场试验人员确定后，运回拌和楼重新拌和，从而保证混凝土质量。

(5)每层堆石混凝土浇筑完毕，待初凝后，应及时遮盖毛毡或透水土工布；终凝后，应加强养护，混凝土表面保持湿润状态，因水化热过大，而造成混凝土产生裂缝，湿养护时间不少于14d。

(6)秋冬季施工应采取表面保温措施，以防气温骤降。

7 堆石混凝土质量控制措施与质量检查

7.1 质量控制措施

(1)自密实性能混凝土部位检验应满足下列条件：坍落扩展度应在现场取样，检验频率为1次/2h；塌落度应在仓面取样，检验频率为1次/2h；V形漏斗通过时间应在仓面取样，检验频率为1次/2h；自密实性能稳定性应在出机口取样，每仓检验1次；含气量应在出机口取样，每仓取样1次。拌合物出机口温度检验频率为1次/2h。

(2)混凝土浇筑严禁向仓内私自加水。

(3)运输车在接料前应将车内的残留其它品种的自密实混凝土清洗干净，并将车内积水排尽，运输过程中严禁向车内的自密实混凝土加水。

(4)模板接缝采用双面胶带密封，拉条孔采用泡沫胶密封，防止模板漏浆，出现蜂窝、挂帘现象。