高強(qiáng)混凝土施工技術(shù)在尼泊爾上塔馬克西項(xiàng)目上的應(yīng)用

□張寶紅　□寧順才（中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司）

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高強(qiáng)混凝土施工技術(shù)在尼泊爾上塔馬克西項(xiàng)目上的應(yīng)用

□張寶紅□寧順才（中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司）

摘要：尼泊爾上塔馬克西水電站工程壩首結(jié)構(gòu)中，沖砂渠流道表層抗沖耐磨混凝土標(biāo)號(hào)為C55和C70，為高強(qiáng)混凝土。對(duì)此部位混凝土配合比如何設(shè)計(jì)及如何施工，一直是公司關(guān)注和重視的一個(gè)問(wèn)題，為此專門將它列為公司科技立項(xiàng)項(xiàng)目，成立了一個(gè)科技攻關(guān)小組，對(duì)此進(jìn)行研究。經(jīng)過(guò)近兩年的技術(shù)攻關(guān)，最終完成了配合比設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)施工工作，混凝土的各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)達(dá)到合同要求。文章在此對(duì)高標(biāo)號(hào)混凝土施工技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)總結(jié)，將取得的一些成功的經(jīng)驗(yàn)和作法撰寫成文，以供同類工程借鑒參考。

關(guān)鍵詞：高強(qiáng)混凝土；配合比；施工技術(shù)

1　工程概況

尼泊爾上塔馬克西水電站工程高標(biāo)號(hào)抗沖耐磨混凝土等級(jí)為C55和C70，無(wú)抗凍抗?jié)B要求，主要布置于沖砂渠和沉砂池流道表層，厚度為30 cm，總方量約9300 m3。

地質(zhì)資料顯示，工程所在區(qū)域的天然骨料大多為變質(zhì)性片麻巖，天然比重2.70，洛杉磯磨耗值約40%，石料壓碎值約12%，無(wú)側(cè)限軸向抗壓強(qiáng)度值為70～100 MPa，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)并不適合配制高強(qiáng)混凝土。水泥方面，工程所用水泥基本上來(lái)自印度，標(biāo)號(hào)相當(dāng)于中國(guó)的42.50水泥，比42.50水泥標(biāo)號(hào)更高的水泥目前在印度并不多見(jiàn)。此類水泥也并不適合于高標(biāo)號(hào)混凝土施工。工程前期，試圖與業(yè)主協(xié)商降低混凝土等級(jí)或延長(zhǎng)設(shè)計(jì)齡期，但均未獲答復(fù)。種種跡象表明，在此工程上施工高標(biāo)號(hào)混凝土存在著較大的困難。

經(jīng)過(guò)多次技術(shù)討論，最終決定嘗試通過(guò)嚴(yán)格的技術(shù)措施來(lái)進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，通過(guò)嚴(yán)格的施工工序質(zhì)量控制使混凝土各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到合同要求。

2　工作總體思路

高強(qiáng)混凝土之所以強(qiáng)度高，是因?yàn)榇祟惢炷帘绕鹌胀ɑ炷?，質(zhì)地更密實(shí)，粗骨料與膠結(jié)凝材料之間的膠結(jié)強(qiáng)度更高，在受力破壞時(shí)，不會(huì)從分界面上破壞，而先從粗骨料上破壞。

根據(jù)當(dāng)前工程界通用的高強(qiáng)混凝土設(shè)計(jì)方法，一般都采用摻入高效減水劑和硅粉的雙摻技術(shù)法方案來(lái)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)。以提高骨料與膠凝材料的粘結(jié)強(qiáng)度作為關(guān)鍵技術(shù)，通過(guò)對(duì)粗細(xì)骨料的優(yōu)選，使各種材料達(dá)到最佳配合比例，從而使混凝土更密實(shí)，強(qiáng)度更高。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)施工問(wèn)題則主要通過(guò)采取特殊的施工措施來(lái)進(jìn)行控制和解決。此類混凝土由于水灰比小，受到影響因素多，普通混凝土設(shè)計(jì)基礎(chǔ)理論和公式已不再適用，需參考類似工程經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)原材料情況進(jìn)行具體施工配合比參數(shù)設(shè)計(jì)。

3　配合比設(shè)計(jì)

3.1原材料選擇標(biāo)準(zhǔn)及原則

根據(jù)《高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS104：99規(guī)定，適合高強(qiáng)混凝土的水泥要具有強(qiáng)度高，需水量小，與外加劑和摻合料有較強(qiáng)的適應(yīng)性特點(diǎn)。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)多次實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，產(chǎn)自印度的RAASIGOLDOPC53號(hào)普通硅酸鹽水泥具有水化熱穩(wěn)定，28 d強(qiáng)度值高特點(diǎn)，與多種外加劑和硅粉有較強(qiáng)的適應(yīng)性，是本工程上高強(qiáng)混凝土首選品牌。

摻入活性礦物摻合料硅粉，是提高混凝土早期強(qiáng)度，增強(qiáng)混凝土膠結(jié)強(qiáng)度的關(guān)鍵。要求硅粉具有二氧化硅含量高，顆粒細(xì)，強(qiáng)度比高，干縮小的特點(diǎn)。通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，選擇了印度尼西亞產(chǎn)的SHAKTISF硅粉作為本工程中的首選產(chǎn)品。

摻入新一代聚羧酸類減水劑可以有效降低混凝土用水量，降低水灰比，增強(qiáng)水泥顆粒之間的粘聚力，是配制高強(qiáng)混凝土的主要技術(shù)。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室比較研究，印度SIKA公司生產(chǎn)的高效緩凝減水劑SIKAVISCONCRETE10R與上述水泥有較好的兼容性，減水率達(dá)到35%，可以作為高標(biāo)號(hào)混凝土的最佳選擇。

細(xì)骨料的品質(zhì)對(duì)高標(biāo)號(hào)混凝土影響較大，一般情況下，配制高標(biāo)號(hào)混凝土砂子的細(xì)度模數(shù)應(yīng)＞2.60為最佳。本工程中砂子級(jí)配良好，細(xì)度模數(shù)長(zhǎng)期穩(wěn)定于2.60～3.10之間，含泥量低于0.50%，云母含量3%左右，比較適合配制高強(qiáng)混凝土。

高標(biāo)號(hào)混凝土中，一般當(dāng)試件破壞后，通常粗骨料最先破壞，因此在選擇粗骨料時(shí)應(yīng)選用強(qiáng)度高、吸水率低、級(jí)配良好的粗集料。宜選擇表面粗糙、外形有棱角、針片狀含量低的碎石，并且顆粒粒徑宜小，以此來(lái)增大比表面積，增強(qiáng)顆粒間的粘結(jié)強(qiáng)度。工程所在地的粗骨料中，經(jīng)過(guò)人工破碎后，得到5～20 mm級(jí)別的骨料，顆粒破碎面比率在80%以上。除磨耗值稍有偏大之外，其余各項(xiàng)指標(biāo)基本能符合要求。

3.2選擇的施工配合比

普通混凝土配合比計(jì)算公式和理論已不適合于高強(qiáng)混凝土配合比設(shè)計(jì)，主要以經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)為主，對(duì)于60～100 MPa的混凝土，水灰比一般取0.25～0.30，再通過(guò)試拌實(shí)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整。膠材用量總量不宜低于450 kg/m3，摻合料硅粉一般為水泥重量的5%～10%。單位用水量，一般取140～160 kg/m3,砂率一般取36%～40%，然后根據(jù)試拌進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)相關(guān)混凝土施工規(guī)范中關(guān)于高強(qiáng)混凝土配合比設(shè)計(jì)的有關(guān)規(guī)定，在室內(nèi)經(jīng)過(guò)大量的試拌工作，最終選擇出表1的施工配合比。

表1　確定采用的施工配合比表

4　施工工序介紹

高強(qiáng)混凝土由于其特殊的性能，決定了其施工方法必然有別于普通混凝土。除了按常規(guī)方法加強(qiáng)質(zhì)量控制外，主要從以下幾方面加強(qiáng)了特殊的控制：

4.1混凝土攪拌方面

攪拌時(shí)間是普通混凝土的2～3倍，必須使用強(qiáng)制式攪拌機(jī)至少拌合3 min，使各種材料尤其是硅粉，充分與水泥顆粒分散均勻。對(duì)于高效減水劑，必須采用后摻法。因此需要將混凝土材料的投料順序稍作調(diào)整，待骨料與水泥投入拌合機(jī)后先加一部分水，攪拌1 min后，再投入外加劑和剩余水量。

嚴(yán)格控制出機(jī)口坍落度，根據(jù)入倉(cāng)方式不同，出機(jī)口坍落度有所區(qū)別。當(dāng)用長(zhǎng)臂反鏟入倉(cāng)時(shí)，控制初始坍落度為50～100 mm；當(dāng)用吊罐入倉(cāng)時(shí)，控制出機(jī)口坍落度為100～150 mm。由于此類混凝土的粘聚性較好，混凝土一般不會(huì)出現(xiàn)流淌離析松散等狀態(tài)。

另外嚴(yán)格控制混凝土的拌合溫度，當(dāng)混凝土溫度過(guò)低時(shí)（在工程上為15℃），聚羧酸類外加劑與水泥的化學(xué)反映會(huì)嚴(yán)重滯后，這是影響混凝土坍落度判斷的一個(gè)關(guān)鍵因素。

4.2混凝土運(yùn)輸工具的選擇

根據(jù)入倉(cāng)方式不同，采取了不同的運(yùn)輸方式，當(dāng)用長(zhǎng)臂反鏟入倉(cāng)時(shí)，宜采用自卸車運(yùn)輸。當(dāng)用吊罐入倉(cāng)時(shí)，可以采用攪拌運(yùn)輸車方式，但一次裝載方量不宜過(guò)大。

4.3混凝土入倉(cāng)方式的選擇

在本項(xiàng)目上，高強(qiáng)混凝土主要布置在消力池和沉砂池底板表層，選擇采用長(zhǎng)臂反鏟入倉(cāng)方式，對(duì)于少量的墩頭高強(qiáng)混凝土，則采用吊罐入倉(cāng)方式。嚴(yán)禁利用混凝土泵送入倉(cāng)方式，這主要是由于高強(qiáng)混凝土粘聚性強(qiáng)，混凝土坍落度經(jīng)時(shí)損失快，易造成堵管耽誤生產(chǎn)。

4.4特殊的養(yǎng)護(hù)措施

高強(qiáng)混凝土有別于普通混凝土的地方，主要是水泥用量多又添加了硅粉，如果養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，極易出現(xiàn)裂縫。針對(duì)裂縫問(wèn)題，分析認(rèn)為，項(xiàng)目上高強(qiáng)混凝土全部位于結(jié)構(gòu)物面層，厚度僅30 cm，因此不會(huì)出現(xiàn)由于溫度過(guò)高而產(chǎn)生的溫度裂縫。但由于面積較大且多為永久外露面，故可能會(huì)出現(xiàn)干縮裂縫。因此專門制定了防止表面干縮裂縫的特殊養(yǎng)護(hù)措施。

對(duì)于水平面底板高強(qiáng)混凝土，應(yīng)在收面工序完成后立即貼面覆蓋塑料薄膜進(jìn)行保濕保溫，覆蓋時(shí)間≥48 h，直至混凝土具備一定的初始強(qiáng)度。然后平面灑水或囤水養(yǎng)護(hù)至少7 d，7 d以后應(yīng)繼續(xù)養(yǎng)護(hù)至28 d，此期間以表面濕潤(rùn)為主。

對(duì)于墩頭外包高強(qiáng)混凝土，當(dāng)澆筑完成后，應(yīng)帶模板養(yǎng)護(hù)至少2 d，2 d后拆模并立即覆蓋薄膜并保持表面濕潤(rùn)至28 d。

實(shí)踐證明，嚴(yán)格采取上述養(yǎng)護(hù)措施，可以有效地防止表面裂縫的發(fā)生。

5　混凝土的質(zhì)量情況

截止到2014年12月份，共完成C55級(jí)混凝土澆筑43倉(cāng)，澆筑共1530 m3，取試塊49組，28 d齡期平均強(qiáng)度為63.30 MPa，合格率100%，抗壓強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。C70級(jí)混凝土共完成澆筑108倉(cāng)，澆筑混凝土4500 m3，取試塊78組，28 d齡期平均強(qiáng)度76.20 MPa,合格率100%，抗壓強(qiáng)度達(dá)到合同要求。外觀質(zhì)量方面，由于采取養(yǎng)護(hù)措施得力，養(yǎng)護(hù)時(shí)間較長(zhǎng)，據(jù)觀察混凝土表面均未出現(xiàn)大的裂縫。

6　結(jié)語(yǔ)

高標(biāo)號(hào)混凝土在本項(xiàng)目上經(jīng)過(guò)摸索、實(shí)踐取得了初步成功，數(shù)據(jù)表明其強(qiáng)度達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，表面未出現(xiàn)裂縫，施工工藝具有可操作性和可靠性。

但必須清醒的認(rèn)識(shí)到，對(duì)此類混凝土必須進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制。在原材料的選擇方面，對(duì)影響強(qiáng)度較大的硅粉和高效減水劑質(zhì)量必須嚴(yán)格把關(guān)，堅(jiān)決杜絕使用質(zhì)量達(dá)不到要求的產(chǎn)品，對(duì)水泥和骨料應(yīng)堅(jiān)持連續(xù)檢驗(yàn)，掌握其質(zhì)量指標(biāo)。其次在拌合和養(yǎng)護(hù)方面也必須嚴(yán)格落實(shí)質(zhì)量控制措施，堅(jiān)決杜絕思想麻痹走捷徑省工序的作法，任何一道工序質(zhì)量失敗可能就意味著不合格。

（責(zé)任編輯：韋詩(shī)佳）

收稿日期：2015-12-11

中圖分類號(hào)：TV422

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1673-8853（2016）03-0064-02