曼點(diǎn)水庫碾壓混凝土大壩質(zhì)量成果控制與分析

聶素娥1段昌元和 強(qiáng)

(1.西雙版納州水利水電工程質(zhì)量監(jiān)督站，云南 景洪 666100；2.西雙版納州水利水電工程質(zhì)量檢測中心，云南 景洪 666100)

1 概 述

景洪市曼點(diǎn)水庫總庫容1234萬m3，大壩壩型為碾壓混凝土重力壩，壩頂高程1090.00m，最低高程1012.00m，壩頂最大長度231m，最大壩高78m。曼點(diǎn)水庫是一座以保證橡膠林灌溉用水、阿南河沿岸農(nóng)田灌溉用水和農(nóng)村人畜用水，并作為景洪城區(qū)備用水源的綜合利用中型水庫工程。大壩上游面至下游面，依次為80cm厚二級(jí)配C9020W8F100變態(tài)混凝土6051m3、2.2m厚二級(jí)配C9020W8F100碾壓混凝土22196m3、三級(jí)配C9015W4F50碾壓混凝土143751m3、80cm厚二級(jí)配C9020W4F50變態(tài)混凝土6628m3。2015年4月工程開工建設(shè)， 2016年5月23日進(jìn)行大壩混凝土澆筑，目前施工至1070.00m高程，大壩渡汛高程1055.00m的混凝土已達(dá)到90天齡期。

通過對曼點(diǎn)水庫碾壓混凝土大壩(渡汛高程1055.00m)所用原材料、機(jī)口及倉面氣溫、混凝土溫度、VC值、表觀密度及壓實(shí)度、試塊抗壓強(qiáng)度、抗?jié)B和抗凍性能、鉆芯取樣等進(jìn)行抽樣檢測，并對原材料及混凝土質(zhì)量成果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，為工程施工過程質(zhì)量總結(jié)及質(zhì)量分析、及時(shí)掌握工程質(zhì)量動(dòng)態(tài)及為后續(xù)工程施工質(zhì)量控制提供了指導(dǎo)。

2 原材料質(zhì)量控制

2.1 水泥

水泥采用華新紅塔P.O42.5級(jí)散裝普通硅酸鹽水泥(化學(xué)成分檢測結(jié)果見表1，物理力學(xué)抽樣統(tǒng)計(jì)分析見表2)。

表1 水泥化學(xué)成分檢測結(jié)果

表2 紅塔華新P.O42.5水泥物理力學(xué)抽樣檢測統(tǒng)計(jì)結(jié)果

統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：P.O42.5普通硅酸鹽水泥物理性能抽樣檢測23組，所檢項(xiàng)目合格率均為100%，符合《通用硅酸鹽水泥》(GB 175—2007)的要求。

2.2 摻和料

摻和料為勐遠(yuǎn)生產(chǎn)的石粉與昆明環(huán)恒粉煤灰(化學(xué)成分檢測結(jié)果見表3，物理力學(xué)檢測結(jié)果見表4、表5)。

表3 石粉、粉煤灰化學(xué)成分檢測結(jié)果 單位：%

表4 石粉物理力學(xué)抽樣檢測統(tǒng)計(jì)結(jié)果

統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：石粉物理力學(xué)性能檢測8組，所檢項(xiàng)目合格率均為100%，滿足《礦物摻合料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(GB/T 51003—2014)要求。

表5 粉煤灰物理力學(xué)抽樣檢測統(tǒng)計(jì)結(jié)果

統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：粉煤灰物理力學(xué)性能檢測14組，所檢項(xiàng)目合格率均為100%，符合《礦物摻合料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(GB/T 51003—2014)中Ⅱ級(jí)灰要求。

2.3 外加劑

外加劑所用品種有引氣劑和高效減水劑，均為云南凱瑞建材有限公司生產(chǎn)。其中減水劑為KR-7緩凝高效減水劑，摻量為0.65%(抽樣檢測統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表6)。引氣劑為KR-2粉狀引氣劑，摻量為1.90/萬(抽樣檢測統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表7)。

表6 KR-7緩凝高效減水劑抽樣檢測結(jié)果統(tǒng)計(jì)結(jié)果

統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明: KR-7緩凝高效減水劑所檢項(xiàng)目合格率均為100%，符合《水工混凝土外加劑技術(shù)規(guī)程》(DL/T 5100—2014)的要求。

表7 KR-2引氣劑抽樣檢測結(jié)果統(tǒng)計(jì)結(jié)果

統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明: KR-2引氣劑所檢項(xiàng)目合格率均為100%，符合《水工混凝土外加劑技術(shù)規(guī)程》(DL/T 5100—2014)的要求。

2.4 砂、石骨料

2.4.1 細(xì)骨料

細(xì)骨料為由石灰?guī)r母巖粉碎而成的人工砂，工程原設(shè)計(jì)為石料場黑云母二長花崗巖人工砂，經(jīng)加工后檢測其云母含量為3.60%～7.60%，不能滿足規(guī)范要求，經(jīng)設(shè)計(jì)變更，采用勐養(yǎng)石灰?guī)r人工砂(抽檢檢測統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表8)。

表8 細(xì)骨料(人工砂)抽樣檢測統(tǒng)計(jì)結(jié)果

統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明:人工砂檢測29組，石粉含量合格率95.80%，細(xì)度模數(shù)合格率93.10%，除石粉含量與細(xì)度模數(shù)有不滿足規(guī)范要求外，其余所檢項(xiàng)目均符合《水工混凝土施工規(guī)范》(SL 677—2014)及《碾壓混凝土施工規(guī)范》(DL/T 5112—2009)的要求。由于石粉含量與細(xì)度模數(shù)可以通過施工混凝土配合比的調(diào)整，使其滿足施工要求，故綜合評(píng)定人工砂質(zhì)量合格。

2.4.2 粗骨料

粗骨料采用曼點(diǎn)水庫工程回火石料場生產(chǎn)的人工碎石，母巖為黑云母二長花崗巖，其5～20mm小石、20～40mm中石、40～80mm大石。抽樣檢測結(jié)果統(tǒng)計(jì)見表9。

表9 粗骨料(人工碎石)抽樣檢測結(jié)果統(tǒng)計(jì)

統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：小石檢測22組，超、遜徑含量合格率分別為90.90%、63.60%；中石檢測22組，超、遜徑含量合格率分別為59%、81.80%；大石檢測21組，超、遜徑含量合格率分別為57.10%、66.70%。除三個(gè)級(jí)別的碎石樣品超、遜徑含量有超出規(guī)范值的情況外，其余所檢項(xiàng)目均符合《水工混凝土施工規(guī)范》(SL 677—2014)要求。由于超、遜徑含量可以在混凝土施工中進(jìn)一步調(diào)整，故綜合評(píng)定碎石骨料質(zhì)量合格。

3 碾壓混凝土

3.1 碾壓混凝土設(shè)計(jì)指標(biāo)

依據(jù)曼點(diǎn)水庫設(shè)計(jì)文件，確定大壩碾壓混凝土主要設(shè)計(jì)指標(biāo)(見表10)。

表10 碾壓混凝土主要設(shè)計(jì)指標(biāo)

3.2 碾壓混凝土施工配合比

2016年12月28日，對碾壓混凝土配合比進(jìn)行試驗(yàn)復(fù)核，C9015RCC(W4F50)、C9020 RCC(W8F10)碾壓混凝土配合比見表11，檢測結(jié)果見表12。

表11 C9015RCC、C9020RCC碾壓混凝土配合比

表12 C9015RCC、C9020RCC碾壓混凝土配合比復(fù)核檢測結(jié)果

檢測結(jié)果表明：C9015RCC、C9020RCC碾壓混凝土拌和物性能及90天齡期試塊抗壓強(qiáng)度、抗凍、抗?jié)B、軸心抗壓彈性模量、彈性模量、極限拉伸值等特性指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求。VS值根據(jù)現(xiàn)場施工實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

3.3 碾壓混凝土碾壓試驗(yàn)工藝性復(fù)核

2016年12月5—6日，進(jìn)行現(xiàn)場碾壓施工工藝性試驗(yàn)復(fù)核：在C9015RCC、C9020RCC碾壓混凝土不同厚度、不同碾壓遍數(shù)工況下，對混凝土倉面溫度、VC值、含氣量、壓實(shí)度及各項(xiàng)設(shè)計(jì)要求的力學(xué)性能指標(biāo)進(jìn)行了檢測。其中層間剪切試驗(yàn)結(jié)果:C9015RCC冷升層f′=1.21、c′=1.53MPa，熱升層f′=1.22、c′=1.45MPa ；C9020RCC冷升層f′=1.23、c′=1.6MPa，熱升層f′=1.26，c′=1.55MPa。除C9020W8F100二級(jí)配碾壓混凝土冷升層f′值為1.23略底于設(shè)計(jì)1.26的要求外，其他各強(qiáng)度等級(jí)碾壓混凝土層面抗剪性能參數(shù)均滿足設(shè)計(jì)要求。為了保證層間剪切參數(shù)符合設(shè)計(jì)要求，在后期施工時(shí)將層間砂漿由M20提高到M25。通過碾壓試驗(yàn)，C9015RCC、C9020RCC碾壓混凝土確定：鋪料厚度34cm，用12t雙輪高頻低幅壓路機(jī)，行速1～1.5km/h , 碾壓遍數(shù)為2遍靜壓+8遍振動(dòng)壓， VC值宜為2～5s，此時(shí)碾壓效果最佳，C9015RCC含氣量宜為3.5%±1%，C9020RCC含氣量宜為4.5%±1%，入倉溫度宜為18～22℃。表觀密度、相對密實(shí)度及其他物理力學(xué)性指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求。

3.4 碾壓混凝土強(qiáng)度

3.4.1 C9015RCC碾壓混凝土

對C9015RCC碾壓混凝土進(jìn)行強(qiáng)度檢測統(tǒng)計(jì)分析(結(jié)果見表13)，繪制質(zhì)量波動(dòng)曲線圖(見圖1)。

表13 C9015RCC碾壓混凝土機(jī)口抽樣檢測成果統(tǒng)計(jì)

圖1 C9015碾壓混凝土強(qiáng)度質(zhì)量波動(dòng)曲線

分析圖1，有個(gè)別點(diǎn)到達(dá)上控制線，有2個(gè)時(shí)期連續(xù)有7個(gè)點(diǎn)分布于中線下側(cè)，混凝土強(qiáng)度質(zhì)量波動(dòng)異常，通過查找原因?yàn)樯笆献兓?/p>

C9015RCC混凝土90天齡期抗壓強(qiáng)度檢測78組，mfcu=20.50MPa、σ0=4.38MPa、K=0.20、t=1.26，根據(jù)《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》(DL/T 5112—2009)第8.4.4條：

mfcu=20.50MPa≥fcu,k+Ktσo=16.10MPa

fcu,min=14MPa≥0.75fcu,k=11.25MPa

兩個(gè)評(píng)定條件均滿足要求，該批混凝土試塊抗壓強(qiáng)度符合規(guī)范要求。極限拉伸值和軸心抗拉強(qiáng)度均滿足設(shè)計(jì)要求?；炷辆讲顬?.38MPa，評(píng)定混凝土生產(chǎn)質(zhì)量管理水平一般。

3.4.2 C9020RCC碾壓混凝土

對C9020RCC碾壓混凝土進(jìn)行強(qiáng)度檢測統(tǒng)計(jì)分析(結(jié)果見表14)，繪制質(zhì)量波動(dòng)曲線圖(見圖2)。

表14 C9020RCC碾壓混凝土機(jī)口抽樣檢測成果統(tǒng)計(jì)

圖2 C9020碾壓混凝土強(qiáng)度質(zhì)量波動(dòng)曲線

分析圖2，C9020RCC混凝土強(qiáng)度質(zhì)量波動(dòng)正常。

C9020RCC混凝土試塊90天齡期抗壓強(qiáng)度檢測38組,mfcu=25.60MPa、σ0=4.40MPa、K=0.20、t=1.27，根據(jù)《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》(DL/T 5112—2009)第8.4.4條：

mfcu=25.60MPa≥fcu,k+Ktσo=21.12MPa

fcu,min=17.80MPa≥0.75fcu,k=15MPa

兩個(gè)評(píng)定條件均滿足要求，該批混凝土試塊抗壓強(qiáng)度符合規(guī)范要求。極限拉伸值和軸心抗拉強(qiáng)度均滿足設(shè)計(jì)要求?；炷辆讲顬?.40MPa，評(píng)定混凝土生產(chǎn)質(zhì)量管理水平一般。

3.5 碾壓混凝土耐久性

抗凍性能檢測采用快速凍法，抗?jié)B性能檢測采用逐級(jí)加壓法。C9015RCC混凝土抗凍等級(jí)檢測6組、抗?jié)B等級(jí)檢測7組,合格率均為100%；C9020RCC混凝土抗凍等級(jí)檢測8組、抗?jié)B等級(jí)檢測8組,合格率分別為100%、87.50%，碾壓混凝土試塊抗凍、抗?jié)B等級(jí)符合規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。

3.6 碾壓混凝土倉面質(zhì)量控制

碾壓混凝土倉面質(zhì)量控制主要采用現(xiàn)場隨機(jī)抽檢VC值、氣溫、混凝土溫度、表觀密度(核子密度儀檢測)等項(xiàng)目，檢測統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表15。

表15 碾壓混凝土倉面抽樣檢測結(jié)果統(tǒng)計(jì)

C9015 RCC倉面氣溫檢測826次，平均氣溫20.30℃，最高39.90℃，最低4.50℃；倉面混凝土溫度檢測827次，最高27℃、最低15℃、平均入倉溫度21.30℃；倉面VC值檢測801次，最大7.60s、最小0.60s、平均值為3s。實(shí)測表觀密度685組，最大2590kg/m3、最小2420kg/m3、平均2450kg/m3,合格率100%；壓實(shí)度檢測685組，最大105.10%、最小98.10%、平均值為99.20%，合格率100%。

C9020 RCC，倉面氣溫檢測276次，平均氣溫20.90℃，最高34.80℃，最低5℃；倉面混凝土溫度檢測276次，最高26.70℃、最低15.30℃、平均入倉溫度21.60℃；倉面VC值檢測272次，最大7.20s、最小1.20s、平均值為3.20s；實(shí)測表觀密度243組，最大2440kg/m3、最小2390kg/m3、平均值為2420kg/m3，合格率99.59%；壓實(shí)度檢測243組，最大100%、最小98%、平均值為99.30%，合格率100%。

3.7 變態(tài)混凝土

3.7.1 變態(tài)混凝土主要設(shè)計(jì)指標(biāo)

依據(jù)水庫設(shè)計(jì)文件，確定大壩變態(tài)混凝土主要設(shè)計(jì)指標(biāo)(見表16)。

表16 變態(tài)混凝土主要設(shè)計(jì)指標(biāo)

3.7.2 C9015變態(tài)混凝土

對C9015變態(tài)混凝土進(jìn)行強(qiáng)度檢測統(tǒng)計(jì)分析(結(jié)果見表17)，繪制質(zhì)量波動(dòng)曲線圖(見圖3)。

表17 C9015變態(tài)混凝土機(jī)口抽樣檢測成果統(tǒng)計(jì)

圖3 C9015三級(jí)配變態(tài)混凝土強(qiáng)度質(zhì)量波動(dòng)曲線

分析圖3，有個(gè)別點(diǎn)到達(dá)上控制線，有1個(gè)時(shí)期連續(xù)有7個(gè)點(diǎn)分布于中線下側(cè)，混凝土強(qiáng)度質(zhì)量波動(dòng)異常，通過查找原因?yàn)樯笆献兓?/p>

C9015變態(tài)混凝土90天抗壓強(qiáng)度檢測26組，mfcu=19.80MPa、σ0=3.83MPa、K=0.20、t=1.25，根據(jù)《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》(DL/T 5112—2009)第8.4.4條：

mfcu=20.90MPa≥fcu,k+Ktσo=15.96MPa

fcu,min= 14.2MPa≥0.75fcu,k=11.25MPa

兩個(gè)評(píng)定條件均滿足要求，該批混凝土試塊抗壓強(qiáng)度符合規(guī)范要求。極限拉伸值和軸心抗拉強(qiáng)度均滿足設(shè)計(jì)要求?；炷辆讲顬?.83MPa，評(píng)定混凝土生產(chǎn)質(zhì)量管理水平一般。

3.7.3 C9020變態(tài)混凝土強(qiáng)度

對C9020變態(tài)混凝土進(jìn)行強(qiáng)度檢測統(tǒng)計(jì)分析(結(jié)果見表18)，繪制質(zhì)量波動(dòng)曲線圖(見圖4)。

表18 C9020變態(tài)混凝土機(jī)口抽樣檢測成果統(tǒng)計(jì)

圖4 C9020二級(jí)配變態(tài)混凝土強(qiáng)度質(zhì)量波動(dòng)曲線

分析圖4，C9020變態(tài)混凝土強(qiáng)度質(zhì)量波動(dòng)正常。

C9020變態(tài)混凝土90天抗壓強(qiáng)度檢測25組,90天抗壓強(qiáng)度mfcu=25.30MPa、σ0=4.46MPa、K=0.20、t=1.20，根據(jù)《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》(DL/T 5112—2009)第8.4.4條：

mfcu=25.70MPa≥fcu,k+Ktσo=21.07MPa

fcu,min=17MPa≥0.75fcu,k=15MPa

兩個(gè)評(píng)定條件均滿足要求，該批混凝土試塊抗壓強(qiáng)度符合規(guī)范要求。極限拉伸值和軸心抗拉強(qiáng)度均滿足設(shè)計(jì)要求。 混凝土均方差為4.46MPa，評(píng)定混凝土生產(chǎn)質(zhì)量管理水平一般。

3.8 變態(tài)混凝土耐久性

C9015變態(tài)混凝土抗凍等級(jí)檢測1組、抗?jié)B等級(jí)檢測1組,合格率均為100%；C9020變態(tài)混凝土抗凍等級(jí)檢測3組、抗?jié)B等級(jí)檢測4組,合格率均100%，變態(tài)混凝土試塊抗凍、抗?jié)B等級(jí)符合規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。

3.9 碾壓混凝土鉆芯取樣

芯樣外觀：碾壓混凝土整體質(zhì)量較好，巖芯表面光滑、致密，骨料分布均勻，巖芯獲得率為85%，C9015RCC、C9020RCC混凝土單根芯樣最長分別為1.17m、1m。

芯樣強(qiáng)度： C9015RCC平均抗壓強(qiáng)度17.50MPa；26.30MPa，C9020RCC平均抗壓強(qiáng)度25、10MPa。

壓水試驗(yàn)：C9020RCC壓水試驗(yàn)平均值為0.47Lu，滿足設(shè)計(jì)透水率小于0.50Lu的要求；C9020變態(tài)混凝土壓水試驗(yàn)平均值為0.19Lu，滿足設(shè)計(jì)透水率小于0.50Lu的要求。

4 質(zhì)量分析

4.1 混凝土原材料質(zhì)量

P.O42.5普通硅酸鹽水泥所檢項(xiàng)目符合《通用硅酸鹽水泥》(GB 175—2007)要求；石灰?guī)r石粉所檢項(xiàng)目滿足《礦物摻合料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(GB/T 51003—2014)要求；粉煤灰所檢項(xiàng)目符合《礦物摻合料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(GB/T 51003—2014)中Ⅱ級(jí)灰的要求；人工砂、石骨料(除人工砂石粉含量、細(xì)度模數(shù)、碎石超、遜徑有超出規(guī)范值外)所檢項(xiàng)目均符合《水工混凝土施工規(guī)范》(SL 677—2014)要求，人工砂石粉含量、細(xì)度模數(shù)、碎石超、遜徑可通過施工過程中混凝土配合比調(diào)整，故綜合評(píng)定骨料質(zhì)量合格。

4.2 碾壓混凝土質(zhì)量

根據(jù)《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》(DL/T 5112—2009)質(zhì)量管理和評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，C9015RCC、C9020RCC碾壓混凝土抗壓強(qiáng)度平均值分別20.50MPa、25.30MPa，強(qiáng)度保證率分別為89.58%、89.79%；混凝土抗壓強(qiáng)度、抗凍等級(jí)、抗?jié)B等級(jí)、極限拉伸值和軸心抗拉強(qiáng)度均滿足規(guī)范要求； C9015RCC、C9020RCC碾壓混凝土抗壓強(qiáng)度均方差分別為4.38MPa、4.40MPa，混凝土生產(chǎn)質(zhì)量管理水平一般。

4.3 變態(tài)混凝土質(zhì)量

C9015、C9020變態(tài)混凝土抗壓強(qiáng)度平均值分別19.80MPa、25.30MPa，強(qiáng)度保證率分別為89.37% 、88.33%，混凝土抗壓強(qiáng)度、抗凍等級(jí)、抗?jié)B等級(jí)、極限拉伸值和軸心抗拉強(qiáng)度均滿足規(guī)范要求； C9015、C9020變態(tài)混凝土抗壓強(qiáng)度均方差σ0分別為3.83MPa、4.46MPa，混凝土生產(chǎn)質(zhì)量管理水平一般。

4.4 碾壓混凝土表觀密度及相對壓實(shí)度

C9015RCC碾壓混凝土平均壓實(shí)表觀密度2450kg/m3，平均相對壓實(shí)度99.20%，評(píng)定質(zhì)量合格；C9020RCC碾壓混凝土平均壓實(shí)表觀密度2420kg/m3，平均相對壓實(shí)度99.30%，評(píng)定質(zhì)量合格。

4.5 碾壓混凝土鉆孔取樣質(zhì)量

芯樣外觀質(zhì)量：碾壓混凝土整體質(zhì)量較好，巖芯表面光滑、致密，骨料分布均勻，巖芯獲得率為85%，C9015RCC、C9020RCC混凝土單根芯樣最長分別為1.17m、1m。

C9015RCC及C9020RCC碾壓混凝土芯樣抗壓強(qiáng)度、壓水試驗(yàn)均滿足《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》(DL/T 5112—2009)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié) 語

曼點(diǎn)水庫工程大壩(渡汛高程1055m)碾壓混凝土的機(jī)口取樣、現(xiàn)場檢測、取芯樣檢測等成果表明：混凝土各項(xiàng)性能指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求,但也存在一定的不足，建議在后期施工中：因該地區(qū)氣溫高，日差大，需注意混凝土澆筑溫度控制；加強(qiáng)混凝土原材料的質(zhì)量控制，根據(jù)砂石料的變化，及時(shí)調(diào)整施工配合比，從而縮小混凝土抗壓強(qiáng)度均方差，提高混凝土生產(chǎn)質(zhì)量管理水平；加強(qiáng)混凝土層間接合部位的處理，改進(jìn)取芯設(shè)備及施工工藝，提高巖芯獲得率及混凝土單根芯樣長度。