淺談碾壓混凝土相對密實度的施工控制和質(zhì)量檢測

摘要：碾壓混凝土筑壩技術(shù)是目前國際壩工界最為推崇的筑壩新興技術(shù)之一，采用與土石壩施工相同的運(yùn)輸及鋪筑設(shè)備，用振動碾對碾壓混凝土進(jìn)行分層壓實，具有壩體體積小、強(qiáng)度高、防滲性能好、施工程序簡單、快速、經(jīng)濟(jì)、可使用大型通用機(jī)械的優(yōu)點(diǎn)。碾壓混凝土相對密實度是衡量碾壓混凝土施工質(zhì)量的一個重要參數(shù)，本文以臺山核電淡水水源工程，詳細(xì)闡述了碾壓混凝土相對密實度的施工控制和質(zhì)量檢測，給類似項目提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：碾壓混凝土；相對密實度；施工質(zhì)量；檢測

1 工程概況

臺山核電淡水水源工程位于臺山市赤溪鎮(zhèn)曹沖河下游，是臺山核電廠工程的配套工程，主要任務(wù)是為臺山核電廠提供淡水，通過在曹沖河建設(shè)新松水庫，用輸水管道將淡水輸送至核電廠淡水廠，年供核電淡水量900萬m3。新松水庫壩型采用碾壓混凝土重力壩，壩頂長度349m，最大壩高54m，碾壓混凝土總量約20萬m3。碾壓混凝土區(qū)別于普通的常態(tài)混凝土，是將干硬性的混凝土拌和料分薄層攤鋪并經(jīng)振動碾壓密實的混凝土，其壓實要求類似于一般的砂礫土，但水泥硬化過程則接近混凝土的水灰比定則。碾壓混凝土相對密實度是指施工倉面實測表觀密度與碾壓混凝土室內(nèi)試驗獲得的基準(zhǔn)表觀密度之比。本工程中室內(nèi)試驗獲得的基準(zhǔn)表觀密度為2387kg/m3，施工過程中采用長沙和盛光核電子科技有限公司生產(chǎn)的HSMD-2002型核子快速水分密度儀進(jìn)行檢測。

根據(jù)《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》DL/T 5112-2009規(guī)定，建筑物的外部混凝土相對密實度不應(yīng)小于98%。內(nèi)部混凝土相對密實度不應(yīng)小于97%。通過對現(xiàn)場施工情況的調(diào)查，筆者發(fā)現(xiàn)經(jīng)常出現(xiàn)碾壓混凝土相對密實度初次檢測達(dá)不到設(shè)計要求的情況，相對密實度一次性檢測通過率僅為84%，平均每一個碾壓層都有2～4個條帶要經(jīng)過補(bǔ)碾才能達(dá)到設(shè)計要求，補(bǔ)碾后還需用核子快速水分密度儀重新檢測合格后才可以覆蓋上層混凝土，補(bǔ)碾一次需花費(fèi)10多分鐘，同時對周邊常態(tài)混凝土和變態(tài)混凝土造成干擾，大大降低了碾壓混凝土施工效率，造成了大量的人力、物力浪費(fèi)。

2 施工控制措施

鑒于碾壓混凝土實際施工過程中，出現(xiàn)的相對密實度一次性通過率不高的情況，需采取措施加以控制，最終達(dá)到碾壓混凝土快速筑壩的目的。

2.1 嚴(yán)格施工配合比施工

依據(jù)施工階段設(shè)計文件組混凝土設(shè)計指標(biāo)要求，對大壩碾壓混凝土進(jìn)行原材料試驗、配合比參數(shù)選擇試驗、混凝土配合比設(shè)計、拌合物性能、力學(xué)性能以及抗?jié)B性能等試驗，配制出大壩碾壓混凝土施工配合比（見表1）。碾壓混凝土配合比所用材料為：江門海螺水泥廠42.5普通硅酸鹽水泥、珠海發(fā)電廠Ⅱ級粉煤灰、經(jīng)過GPS破碎機(jī)處理過的砂、庫區(qū)石場及浙江龍游五強(qiáng)牌ZB-1RCC15超緩凝高效減水劑、ZB-1G型引氣劑。

表1 大壩碾壓混凝土配合比

設(shè)計

指標(biāo)水

膠

比砂

率

（%）粉煤灰（%）ZB-

1RCC15

（%）ZB-1G

（%）VC值（s）材料用量（kg/m3）

用水量水泥粉煤灰砂粗骨料（mm）外加劑引氣劑

5～2020～4040～80ZB-

1RCC15ZB-1G

R90100，W20.6532651.00.023～7955195+27①6504425894421.460.0292

注：①為粉煤灰替代砂的質(zhì)量。

在實際施工過程中，應(yīng)按《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》DL/T 5112-2009規(guī)定的檢測頻率，對碾壓混凝土配合比原材料進(jìn)行檢測，如細(xì)骨料檢測：細(xì)度模數(shù)、石粉和微粒含量（每天一次），含水率（每2h一次或必要時）；粗骨料檢測：超、遜徑（每班一次），含水率（每班一次或必要時）；外加劑：溶液濃度（每班一次）。通過對原材料的檢測，對碾壓混凝土的施工配合比進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，最終使現(xiàn)場混凝土能滿足施工要求。

2.2 對VC值實行動態(tài)控制

碾壓混凝土VC值即碾壓混凝土拌合物工作度，采用HVC-1型維勃稠度儀測定，以承壓板底部大面積出漿瞬間所用的振動時間為碾壓混凝土VC值，單位以s計。

臺山核電淡水水源碾壓混凝土壩結(jié)合現(xiàn)場碾壓試驗和其他同類工程的施工經(jīng)驗，最終確定碾壓混凝土拌和物出機(jī)口的VC值為5±2s，層間間歇時間控制在8h以內(nèi)為佳；每個層面碾壓遍數(shù)為2+6+2（無振+有振+無振）?，F(xiàn)場控制時以碾壓過程中條帶表面明顯灰漿泌出，表面平整、濕潤、光滑、碾滾前后有輕微彈性起伏現(xiàn)象為準(zhǔn)。

根據(jù)臺山核電淡水水源大壩配合比設(shè)計及現(xiàn)場測試（表2和圖1）可以看出，現(xiàn)場施工中，VC值每增減1s，用水量需相應(yīng)減增約1.7kg/m3。

表2 單位用水量與VC值關(guān)系

單位用水量（kg/m3）929598

VC值（s）4.82.91.2

注：試驗采用固定的水膠比、粉煤灰用量和砂率

圖1 單位用水量與VC值關(guān)系

2.3 嚴(yán)格控制砂料含水率偏差

由于碾壓混凝土為干硬性混凝土，對用水量非常敏感，因此砂料含水率要求比常態(tài)混凝土嚴(yán)格。當(dāng)細(xì)骨料含水率偏差超過1%時，會引起碾壓混凝土VC值不穩(wěn)定，因此我們必須采取有效措施嚴(yán)格控制砂料含水率偏差。

（1）本工程碾壓混凝土細(xì)骨料為天然河砂經(jīng)GSP破碎機(jī)磨細(xì)處理的人工砂，毛砂需從河中開采，含水率較大，因此要求毛料堆放7天以上，使毛料充分脫水。

（2）毛料開采后要分區(qū)堆放，做好堆放場的布置和標(biāo)識，同時要求分區(qū)運(yùn)輸，確保同一時段運(yùn)輸?shù)拿虾时３忠恢隆?/p>

（3）結(jié)合大壩混凝土溫控要求，成品砂料場設(shè)彩鋼遮陽棚，減少外界氣侯對砂料含水率影響。

（4）成品砂生產(chǎn)過程中，砂料會不斷堆高，因此我們安排挖掘機(jī)定期對料堆分區(qū)堆放。在混凝土生產(chǎn)過程中也要求裝載機(jī)分區(qū)取料。

（5）設(shè)試驗員對拌和樓拌料過程進(jìn)行全程控制，根據(jù)砂料含水率及時對配合比進(jìn)行調(diào)整。

2.4減少倉面粗骨料集中現(xiàn)象

由于碾壓混凝土在卸料、平倉和碾壓過程中，無可避免都會出現(xiàn)不同程度的骨料集中現(xiàn)象，集中的骨料由于缺少漿體包裹，雖經(jīng)振動碾壓作用，但漿體仍無法均勻填充在骨料之中，混凝土內(nèi)部形成空洞，造成混凝土不密實缺陷，因此必須在施工過程中進(jìn)行控制。

（1）采用雙點(diǎn)疊壓法卸料，即先將一部分混凝土卸成一堆，然后車輛向前移動0.5～1.0m再把剩余混凝土卸完，該部分混凝土就疊壓在原料堆斜坡之上，可降低碾壓混凝土下料高度0.5～1.0m，減少骨料分離。

（2）卸料后料堆周邊小面積（60cm*60cm以內(nèi)）的集中骨料人工用鐵鏟均勻鋪灑。如面積較大（60cm*60cm以上）且集中骨料較多，人工處理效率低時，采用人工配合ZX60小型挖掘機(jī)攪拌均勻。

（3）攤鋪條帶的兩側(cè)和條帶的端頭也會出現(xiàn)集中骨料，平倉后人工及時用鐵鏟均勻鋪灑在攤鋪好的平倉面上。

（4）派專人跟碾，對碾壓層面上的集中骨料，在表面灑細(xì)骨料處理。

2.5 避免每層攤鋪厚度過大

攤鋪厚度是經(jīng)現(xiàn)場碾壓試驗得出的施工參數(shù)，控制在35±2cm。攤鋪厚度小了容易造成過碾，骨料被壓碎，影響混凝土強(qiáng)度，而且降低施工效率；攤鋪厚度大了造成底部混凝土振動不足，混凝土不密實，影響層間結(jié)合效果。依靠平倉機(jī)手主觀目測和施工經(jīng)驗控制攤鋪厚度，不能滿足施工質(zhì)量要求，因此必須采取措施控制攤鋪厚度。

（1）劃線分層：由于碾壓混凝土采用大面積通倉薄層法澆筑，各種施工機(jī)械和車輛在倉面上流水施工，如在倉面中間設(shè)置分層標(biāo)志，必然會造成很大的施工干擾。經(jīng)研究小組成員在沿倉面四周的模板和砼邊上每隔10m用紅漆噴出平倉線，以控制攤鋪厚度。

（2）對于面積較大（超過1000m2）且呈正方形的澆筑倉采用水準(zhǔn)儀全程跟蹤復(fù)核。

（3）示范條帶先行，后續(xù)條帶跟進(jìn)：對每個攤鋪層的第一個條帶的攤鋪厚度進(jìn)行嚴(yán)格控制，并以該條帶作為示范條帶，在后續(xù)條帶平倉前，將平倉機(jī)的刮刀下放到示范條帶表面，與示范條帶搭接20cm，再向前平倉，以此類推。

3 檢測情況及效果

通過以上控制措施，施工現(xiàn)場碾壓混凝土質(zhì)量明顯提高，拌和物液化泛漿良好，骨料掛漿充分，條帶表面明顯灰漿泌出，表面平整、潤濕、光滑、碾滾前后有輕微彈性起伏現(xiàn)象，可碾性良好。從2010年9月至2011年9月，現(xiàn)場共檢測碾壓混凝土相對密實度3027組，其中一次性達(dá)到規(guī)范規(guī)定的相對密實度達(dá)2845組，一次性通過率高達(dá)94%，減少了補(bǔ)碾的次數(shù)和補(bǔ)碾所花的時間，碾壓混凝土卸料、平倉和碾壓工序形成流水作業(yè)，大大地提高了施工效率。經(jīng)統(tǒng)計：現(xiàn)場碾壓混凝土澆筑能力從60m3/h提高到80～90m3/h，碾壓混凝土層間間隔時間減少1～2個小時，保證了碾壓混凝土層間結(jié)合效果，保障了碾壓混凝土的質(zhì)量，極大的促進(jìn)了碾壓混凝土快速筑壩技術(shù)，保證了工程的整體質(zhì)量，節(jié)省了大量的人力、物力、財力。

4 結(jié)論

1、快速是碾壓混凝土筑壩技術(shù)的最大優(yōu)勢，具有強(qiáng)大的生命力。而碾壓混凝土相對密實度又是保證碾壓質(zhì)量的重要衡量指標(biāo)，保證了相對密實度的一次性通過率，可加快工程施工速度，最終保證了碾壓混凝土的快速筑壩技術(shù)。

2、碾壓混凝土相對密實度采用長沙和盛光核電子科技有限公司生產(chǎn)的HSMD-2002型核子快速水分密度儀進(jìn)行檢測。核子快速水分密度儀在現(xiàn)場檢測前應(yīng)進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定塊為與工程一致的原材料配置的碾壓混凝土塊。現(xiàn)場使用時應(yīng)輕拿輕放，檢測時人員應(yīng)保持足夠的安全距離，操作人員應(yīng)經(jīng)過培訓(xùn)上崗、定期檢查身體，并配備必要的安全防護(hù)裝備。

3、碾壓混凝土相對密實度的檢測頻率應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)范規(guī)定執(zhí)行，每鋪筑100m2～200 m2至少應(yīng)有一個檢測點(diǎn)，每一鋪筑層倉面內(nèi)應(yīng)不少于3個檢測點(diǎn)。以碾壓完畢10min后的核子水分密度儀測試結(jié)果作為表觀密度判定依據(jù)。

4、對于現(xiàn)場碾壓混凝土相對密實度檢測達(dá)不到規(guī)范要求的，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)碾，補(bǔ)碾完畢并經(jīng)重新檢測合格后，方可進(jìn)行上一層碾壓混凝土鋪筑。

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