自密實混凝土在九龍水庫堆石壩的應(yīng)用

王勇 楊洲

摘要：自密實混凝土是具有很高流動性而不離析，不泌水，能完全填充模板，同時獲得很好均質(zhì)性，即使存在致密鋼筋也能完全填充模板，同時獲得很好均質(zhì)性，并且不需要附加力振動的混凝土。自密實混凝土在堆石壩的實際應(yīng)用經(jīng)過詳細介紹，為類似工程提供參考及借鑒。

關(guān)鍵詞：堆石壩；自密實混凝土；施工；應(yīng)用；配合比

概況

九龍水庫位于雅安市雨城區(qū)境內(nèi)青衣江下游右岸支流花溪河的二級支流晏場河上，壩址位于嚴橋鄉(xiāng)后經(jīng)村河口組。水庫總庫容1605萬立方米，有效庫容1205萬立方米。壩址以上控制集水面積28.7km2，多年平均來水量3886×104m3，是一座以灌溉、鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水和農(nóng)村人畜供水為主，兼顧發(fā)電、防洪、生態(tài)建設(shè)的中型水利工程。

地質(zhì)條件簡述

巖性為奧陶系中統(tǒng)凝灰?guī)r，巖石堅硬而脆，層理較發(fā)育，充填巖屑、巖粉，無膠結(jié)，面一般平直，延伸>5m，開挖邊坡受裂隙切割及爆破影響，巖體破碎，完整性差， 建基巖石面新鮮，無控制性構(gòu)造貫穿壩基，局部裂隙集中分布，無軟弱夾層，河床無深槽分布，沿結(jié)構(gòu)破裂面有河水補給滲入基坑，但無承壓水。根據(jù)已揭露工程地質(zhì)水文地質(zhì)條件，基礎(chǔ)巖石滿足水工建筑物對地質(zhì)條件的要求。

自密實混凝土特點

自密實混凝土主要利用對高效減水劑、骨料以及其它施工材料，對其進行配合比的設(shè)計，然后根據(jù)混凝土拌和料中的具有的粘度系數(shù)，使得骨料在膠凝體上懸浮，在通過混凝土本身的流動性對混凝土模板的空間進行填充，從而致使混凝土在澆筑的過程中，不會出現(xiàn)離析的現(xiàn)象，形成均勻密實的混凝土結(jié)構(gòu)。

4.施工準備

4.1 材料的選擇

（A）堆石料：選用樞紐附近塊石料場的凝灰?guī)r，巖石堅硬而脆，整體完整性好，物理力學(xué)性質(zhì)滿足填壩技術(shù)指標要求（表1）。

（B）水泥：水泥的選擇考慮到與專用外加劑的相容性，普通硅酸鹽水泥配制的自密實混凝土，和易性、勻質(zhì)性好， 混凝土外觀質(zhì)量好，便于拆模，不宜使用凝結(jié)速度較快的水泥，因此，采用四川省二郎山水泥有限公司生產(chǎn)的“鐵騎”牌，散安Po25裝普通硅酸鹽水泥配制的自密實混凝土。水泥到現(xiàn)場后按要求對水泥的不同批次進行抽樣檢測（表2），經(jīng)檢測滿足配制自密實混凝土的要求。

（C）粉煤灰：選用四川省二郎山有限責(zé)任公司生產(chǎn)的Ⅱ級粉煤灰，其質(zhì)量符合Ⅱ級粉煤灰品質(zhì)和指標的要求（表3）。在混凝土中摻加粉煤灰能有效改善混凝土工作性能， 提高混凝土的密實度，增強混凝土耐久性。

粉煤灰和水泥配制的混凝土和易性、勻質(zhì)性好，混凝土硬化時間短，混凝土外觀質(zhì)量好，便于拆模。

（D）外加劑：根據(jù)骨料及其它拌合材料，摻入適量外加劑后，混凝土可獲得適宜的粘度、良好的粘聚性、流動性、保塑性。九龍水庫堆石壩采用北京華實納固科技有限公司生產(chǎn)的HSNG-218SD普通堆石混凝土外加劑。

（E）粗、細骨料：粗、細骨料為金強河右岸漫灘上的砂礫石料場質(zhì)量較好的砂礫石料層。砂礫石料場含礫率63.16～67.8%，平均值65.8%，含砂率32.2～36.9%平均值34.2%，作為砼用骨料滿足本工程所需。

（F）拌合用水：采用清凈的九龍水庫河水，水質(zhì)良好，對普通混凝土及混凝土中的鋼結(jié)構(gòu)無腐蝕性。

4.2配制

配制自密實混凝土的原理是通過外加劑、膠結(jié)材料和粗細骨料的選擇與搭配和精心的配合比設(shè)計，充分考慮自密實混凝土流動性、抗離析性、自填充性、漿體用量和體積穩(wěn)定性之間的相互關(guān)系。將混凝土的屈服應(yīng)力減小到足以被因自重產(chǎn)生的剪應(yīng)力克服，使混凝土流動性增大，同時又具有足夠的塑性粘度，令骨料懸浮于水泥漿中，不出現(xiàn)離析和泌水問題，能自由流淌并充分填充模板內(nèi)的空間，形成密實且均勻的膠凝結(jié)構(gòu)。因此，在配制中主要應(yīng)采取以下措施：借助以萘系高效減水劑為主要組分的外加劑，可對水泥粒子產(chǎn)生強烈的分散作用，并阻止分散的粒子凝聚，使混凝土拌合物的屈服應(yīng)力和塑性粘度降低。

4.3配合比

在自密實混凝土配合比中主要有水泥、粗、細骨料及外加料。施工材料在自密實混凝土澆筑施工的過程中，按工程要求選取，在對水泥進行選取的時候，采用普通硅酸鹽水泥，盡量不要采用凝結(jié)速度過快的水泥，主要是凝結(jié)速度過快的水泥，會導(dǎo)致混凝土中的流動性喪失。選擇粗細骨料粒徑<20mm 的連續(xù)級配石子；細骨料則是應(yīng)選用中砂，對砂中的含泥量以及含水量進行嚴格控制。在自密實混凝土澆筑過程中，摻合料在自密實混凝土的漿液中占有很大的比例，而且可對混凝土澆筑過程中，產(chǎn)生的水化熱進行有效的控制，從而有效的保障混凝土自身的質(zhì)量。

配合比設(shè)計根據(jù)結(jié)構(gòu)物的結(jié)構(gòu)條件、施工條件及環(huán)境條件所需要的自密實性能進行設(shè)計，在綜合強度、耐久性和其他性能要求的基礎(chǔ)上進行，采用絕對體積法進行配合比設(shè)計。配合比采用增加粉體材料用量和選用優(yōu)質(zhì)高效減水劑或高性能減水劑，提高漿體的粘性和流動性，形成良好的自密實性能為目的。自密實配比根據(jù)結(jié)構(gòu)物的結(jié)構(gòu)環(huán)境、自然環(huán)境、氣溫、施工工藝等在施工過程作出適當(dāng)調(diào)整。在調(diào)整配合比時，考慮水膠比對自密度混凝土設(shè)計強度的影響和水粉比對自密實性能的影響（表4）。

4.4試拌

確定出自密實混凝土的配合比后，進行試拌，每盤混凝土的最小攪拌量不小于25L，同時檢驗拌合物工作性能，包括坍落度、坍落擴展度，必要時采用模型及配筋模型試驗等方法測評拌合物的流動性、抗分離性、填充性和間隙通過能力。

試拌兩組以上的試塊，標養(yǎng)至7d、28d進行試壓，以28d強度為標準檢驗強度。根據(jù)試配結(jié)果對配合比進行調(diào)整，混凝土性能、強度指標、耐久性等均能滿足規(guī)定的配合比。

4.5 模板和設(shè)備準備

由于自密實混凝土流動性大，混凝土凝結(jié)以前可持續(xù)對模板產(chǎn)生較大的側(cè)壓力，所以模板要有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性才能滿足流態(tài)混凝土所產(chǎn)生的側(cè)壓力，不得有低于最高澆筑表面的開放部分或缺口，模板間的縫隙不大于2mm。施工前攪拌站及施工技術(shù)人員檢驗?zāi)０逯绷?、鋼筋及保護層厚度等情況，對影響混凝土澆筑的問題施工中及時采取處理措施。根據(jù)現(xiàn)場施工情況混凝土泵布置在合理的位置，保證混凝土澆筑順利和均勻布料的需要。

5.施工工藝

在自密實混凝土施工前編制詳實的《施工組織設(shè)計》，施工流程、施工方法、施工工藝，施工過程中總結(jié)經(jīng)驗和存在的不足，不斷改進完善施工方法和施工工藝，保證工程質(zhì)量，提高施工進度，降低施工成本。

5.1基礎(chǔ)處理

將壩基開挖至設(shè)計要求的新鮮基巖面，清除松動巖塊及石渣，用高壓水槍對壩基進行沖洗干凈，滿足澆筑混凝土的條件。對混凝土上、下層結(jié)合面一般只需清除表面浮渣及積水，倉面上的混凝土乳皮、表層裂縫、由于泌水造成的低強混凝土（砂漿）以及嵌入表面的松動堆石予以清除，并進行鑿毛處理。清除其表面乳皮，并將外露塊石上的水泥漿清除干凈。

5.2 堆石入倉

壩體堆石料選用料場的凝灰?guī)r，堆石混凝土強度等級C20，控制堆石料飽和抗壓強度≥50MPa。堆石料采用九龍水庫清水沖洗，入倉含泥量≤0.5%。入倉堆石料塊徑不小于30cm，塊徑超過80cm的大塊石，放置在倉面中部，以免影響堆石混凝土表層質(zhì)量。堆石入倉時不得將泥土帶入堆石倉面，對于已帶入倉內(nèi)的泥土在澆筑自密實混凝土前清除干凈。入倉過程應(yīng)控制不對下層倉混凝土產(chǎn)生較大的沖擊，以免下層低齡期混凝土內(nèi)部產(chǎn)生微裂縫，對壩體混凝土造成早期損傷。在澆筑自密實混凝土前必須防止雨水沖刷堆石導(dǎo)致泥漿在接觸面上堆積，每層堆石厚度控制在小于2.0m。

5.3拌合

每次混凝土開盤時，對首盤混凝土性能進行測試，根據(jù)測試結(jié)果進行適當(dāng)調(diào)整，直至混凝土性能符合要求，而后才能確定混凝土的施工配合比。嚴格按配合比料單進行配料。嚴格計量，粉劑的稱量誤差不超過±1%，骨料的稱量誤差不超過±2%。當(dāng)含水率有顯著變化時，配合中及時檢測和調(diào)整用水量。攪拌機投料順序為先投入骨料和粉劑干拌，再加入水和外加劑拌合攪拌時間約90s。

5.4輸送

拌合站設(shè)在場地開闊建筑物附近合理的位置，混凝土輸送管路采用支架、氈墊、吊具等加以固定，不得直接與模板和鋼筋接觸，出口使用軟管和錐形管。在攪拌機出料口下安裝混凝土輸送泵，將拌和料卸入泵內(nèi)將自密實混凝土料直接壓入倉內(nèi)，僅增加輸送管道的長度，但減少了二次運輸?shù)沫h(huán)節(jié)。

5.5 澆筑

自密實混凝土采用泵送方式入倉，在入倉時采取多點澆筑，保證澆筑點連續(xù)布置，其間距控制在2m左右，在一個澆筑點的自密實混凝土填滿后再移至下一個澆筑點。在澆至層面頂部時，使自密實混凝土面低于堆石面5～20cm，形成突出塊石，以利上、下層面間結(jié)合。澆筑中嚴格控制拌合料入倉，禁止在倉內(nèi)加水，發(fā)現(xiàn)混凝土拌合易性較差時，應(yīng)及時檢查拌合環(huán)節(jié)，采取相應(yīng)措施保證混凝土拌合物的質(zhì)量。澆筑速度不要過快，防止卷入較多空氣，影響混凝土外觀質(zhì)量。在澆筑后期應(yīng)適當(dāng)加高混凝土的澆筑高度以減少沉降。混凝土澆筑之后的靜停過程中，因氣泡溢出可能形成澆筑層面沉陷，需在澆筑時適當(dāng)提高澆筑標高，在混凝土初凝前補澆至規(guī)定標高，局部低凹處適當(dāng)用較小塊石填補。

5.6 堆石混凝土養(yǎng)護

每層堆石混凝土澆筑完畢，及時加以覆蓋防止水分散失，并在終凝后立即灑水養(yǎng)護，灑水養(yǎng)護時間不少于7d，養(yǎng)護期內(nèi)保持混凝土表面濕潤，以防止混凝土出現(xiàn)干縮裂縫。氣溫在零下澆筑的混凝土初凝后，混凝土面及時用塑料薄膜覆蓋，防止水分蒸發(fā)，塑料薄膜上覆蓋保溫材料。模板在混凝土達到規(guī)定強度后方可拆除，拆除模板后應(yīng)在混凝土表面涂刷養(yǎng)護劑進行養(yǎng)護。

6.缺陷處理

澆筑自密實混凝土過程中斷4小時以上時，應(yīng)首先澆筑同配合比的自密實砂漿，使其完全覆蓋堆石體內(nèi)已喪失流動性的混凝土表面，然后澆筑自密實混凝土；對于硬化堆石混凝土內(nèi)部的缺陷采用水泥灌漿的方式進行修補；立模澆筑的堆石混凝土缺陷應(yīng)在拆模后24h內(nèi)完成修補。

7.質(zhì)量控制

在混凝土拌合定期對混凝土拌和物的均勻性、拌合時間和稱量衡器的精度進行檢驗，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)立即處理；對各種原材料的配料稱量檢查記錄；混凝土的坍落度、坍落擴展度、V漏斗通過時間每2h進行檢測，確?；炷翝仓|(zhì)量。

結(jié)語

自密實混凝土充填堆石空隙形成完整密實的混凝土，具有低碳環(huán)保、低水化熱、工藝簡便、造價低廉、施工速度快等特點。堆石混凝土采用大量塊石作為混凝土材料，可大量減少水泥用量，免除混凝土澆筑中的振搗工序，減少施工設(shè)備，節(jié)約工程成本和減少施工工期。自密實混凝土已在大壩工程建設(shè)中得到廣泛使用，在實際應(yīng)用過程中要不斷的改進和完善，使自密實混凝土施工工藝得到進一步的發(fā)展。

作者簡介： 王勇（1989-）男，助理工程師.

楊洲（1989-）男，助理工程師.