黃登水電站機制變態(tài)混凝土生產(chǎn)性試驗及成果分析

劉興輝

(中國水利水電第四工程局有限公司，青海 西寧 810007)

機制變態(tài)混凝土指在拌和樓生產(chǎn)碾壓混凝土?xí)r，根據(jù)碾壓混凝土拌制方量加入一定比例的灰漿所生產(chǎn)出的混凝土。黃登水電站工程變態(tài)混凝土主要用于岸坡基巖面、大壩上下游模板面、廊道、電梯井周邊等振動碾碾壓不到的部位。為驗該工程采用機制變態(tài)混凝土的可行性、適用性，給大壩機制變態(tài)混凝土施工提供相關(guān)技術(shù)參數(shù)、保證率及施工經(jīng)驗，參建各方進行了機制變態(tài)混凝土生產(chǎn)性試驗。

1 生產(chǎn)性試驗

(1)試驗?zāi)康?。①對機制變態(tài)混凝土及下游常態(tài)混凝土出機口取樣并進行抗壓、劈拉、抗?jié)B、抗凍、彈性模量等物理力學(xué)性能試驗，驗證機制變態(tài)混凝土的可行性及適用性。②驗證碾壓混凝土與機制變態(tài)混凝土搭接部位結(jié)合質(zhì)量。③對現(xiàn)場人工加漿振搗變態(tài)混凝土、下游常態(tài)區(qū)混凝凝土與機制變態(tài)混凝土之間各項物理力學(xué)參數(shù)及施工功效進行對比。

(2)試驗區(qū)選擇。試驗場地選在8～10號壩段1 435～1 438 m高程下游區(qū)域，機制變態(tài)混凝土試驗區(qū)域選擇在8號壩段，人工加漿變態(tài)混凝土試驗區(qū)選擇在9號壩段。

2 機制變態(tài)混凝土試驗區(qū)施工工藝

(1)混凝土拌制。采用拌和樓拌制，拌制混凝土前對拌和樓進行清洗，空轉(zhuǎn)運行將余水排出后進行拌料。

(2)運輸方式。機制變態(tài)混凝土運輸采用25 t自卸汽車運輸入倉，駕駛室內(nèi)掛牌標(biāo)明混凝土的級配、標(biāo)號。接料前對車廂進行清洗，并將余水排干后進行接料，運輸過程中按要求加蓋遮陽棚。

(3)卸料、平倉。自卸汽車直接進倉卸料，采用退鋪法進行卸料；平倉設(shè)備采用CASE850K平倉機，局部不平的部位用人工輔助鋪平。

(4)鋪料方式。采用平層鋪料，鋪料厚度為(35±1)cm。

(5)加漿及振搗。人工加漿變態(tài)混凝土采用先插孔后加漿的方法，即在攤鋪好的碾壓混凝土面上用不小于Φ25 mm的造孔器人工造孔，造孔按梅花型布置，孔距約為30 cm，孔深25 cm。然后人工手提桶定量定孔數(shù)進行加漿，加漿量控制在混凝土量的4%、5%，加漿約15 min后進行振搗。

(6)溫控。對機制變態(tài)混凝土試驗區(qū)域?qū)ｉT鋪設(shè)1組冷卻水管，并埋設(shè)溫度計2支，對其溫控各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)進行記錄、監(jiān)控并分析。

(7)機制變態(tài)混凝土施工順序?，F(xiàn)場施工以先碾壓后變態(tài)為原則，先對碾壓部位鋪料平倉，待碾壓與變態(tài)混凝土結(jié)合部位靜碾壓后，再在碾壓混凝土面上卸入機制變態(tài)混凝土，然后采用平倉機將變態(tài)混凝土推入相應(yīng)區(qū)域后平倉、振搗，變態(tài)混凝土與碾壓混凝土結(jié)合部位人工加密垂直插入振搗，之后振動碾沿結(jié)合部位騎縫碾壓2遍。

3 生產(chǎn)性試驗結(jié)果分析

3.1 材料用量

選取兩個混凝土設(shè)計等級、級配都不相同的區(qū)域，分別將機制變態(tài)混凝土和現(xiàn)場加漿變態(tài)混凝土配合比進行對比。

第一個對比區(qū)域位于大壩下部RⅠ區(qū)，混凝土強度等級為C9025W8F100，三級配。①碾壓混凝土。VC值為3～5 s，水膠比為0.45，砂率為31%，粉煤灰為55%，減水劑為1%，引氣劑為0.15%，用水量88 kg/m3，水泥、粉煤灰、砂、5～20 mm粗骨料、20～40 mm粗骨料、40～80 mm粗骨料、減水劑、引氣劑等材料單位體積用量分別為88、108、671、448、448、599、1.96、0.294 kg。②灰漿。水膠比0.45，粉煤灰摻量55%，減水劑摻量0.6%，用水量575 kg/m3，水泥、粉煤灰、減水劑等材料單位體積用量分別為575、703、7.67 kg。③機制變態(tài)混凝土。坍落度1～2 cm；用水量117 kg/m3；水泥、粉煤灰、砂、5～20 mm粗骨料、20～40 mm粗骨料、40～80 mm粗骨料、減水劑、引氣劑等材料單位體積用量分別為117、143、671、448、448、599、2.34、0.294 kg；灰漿摻入比例為5%(體積比)。

第二個對比區(qū)域位于大壩上游面防滲混凝土RⅣ和變態(tài)混凝土CbⅠ區(qū)，混凝土強度等級為C9025W12F150二級配。①碾壓混凝土。VC值為3～5 s，水膠比為0.44，砂率36%，粉煤灰摻量55%，減水劑摻量1%，引氣劑摻量0.18%。用水量100 kg/m3，水泥、粉煤灰、砂、5～20 mm粗骨料、20～40 mm粗骨料、減水劑、引氣劑等材料單位體積用量分別為102、125、753、603、737、2.27、0.409 kg。②灰漿。水膠比0.44，粉煤灰摻量50%，減水劑摻量0.6%。用水量575 kg/m3，水泥、粉煤灰、減水劑等材料單位體積用量分別為653、654、7.84 kg。③機制變態(tài)混凝土。坍落度為1～2 cm。用水量129 kg/m3，水泥、粉煤灰、砂、5～20 mm粗骨料、減水劑、引氣劑等材料單位體積用量分別為135、158、753、603、737、2.66、0.409 kg，灰漿摻入比例為5%(體積比)。分析對比數(shù)據(jù)可以看出，機制變態(tài)混凝土是單位體積同強度等級碾壓混凝土摻4%～6%灰漿拌制而成，原材料用量和現(xiàn)場加漿變態(tài)混凝土原材料用量相同。

3.2 拌和物性能試驗

拌和物性能試驗主要包括混凝土坍落度、含氣量等試驗，試驗結(jié)果見表1。

通過對比分析，機制變態(tài)混凝土要滿足現(xiàn)場施工澆筑要求，必須要考慮混凝土出機口和現(xiàn)場倉面混凝土拌和物性能的變化，主要是混凝土坍落度的損失，從表1的結(jié)果看出，出機口到30 min混凝土坍落度損失較快，故機制變態(tài)混凝土從拌和樓出機到現(xiàn)場振搗澆筑完成應(yīng)控制在30 min內(nèi)。

3.3 混凝土抗壓強度檢測

混凝土抗壓強度檢測成果見表2、3。

3.4 機制變態(tài)混凝土與人工加漿變態(tài)工藝對比

機制變態(tài)混凝土與人工加漿變態(tài)混凝土工藝有共同點也有各自的優(yōu)缺點。

(1)優(yōu)點。機制變態(tài)混凝土加漿量穩(wěn)定可控，混凝土攪拌均勻，比人工加漿變態(tài)施工節(jié)省人工，施工方便，施工效率高，對人工插孔、加漿不方便施工的區(qū)域(如鋼筋網(wǎng)密集區(qū)或小空間內(nèi))，采用機制變態(tài)，可加快施工進度，保證施工質(zhì)量；人工加漿變態(tài)混凝土一次平倉到位，變態(tài)混凝土區(qū)域大小容易控制，倉面機械設(shè)備干擾較小。

表1 黃登水電站機制變態(tài)拌和物性能

表2 混凝土機口取樣和倉面取樣試驗結(jié)果(90 d)

注：混凝土齡期90 d。

表3 混凝土現(xiàn)場取芯強度統(tǒng)計

(2)缺點。機制變態(tài)料和碾壓料攤鋪時要分別施工，存在相互干擾；人工變態(tài)插孔、加漿施工時需增加人工，且人工加漿量控制不均衡，施工緩慢，影響施工質(zhì)量和整體施工進度，人工加漿變態(tài)漿液輸送量不易控制，現(xiàn)場送漿管布置繁瑣。

(3)共同點。碾壓與變態(tài)搭接部位必須騎縫碾壓才能保證變態(tài)區(qū)域和碾壓區(qū)的良好過渡結(jié)合，加強振搗是保證變態(tài)混凝土上下層結(jié)合以及與碾壓區(qū)結(jié)合質(zhì)量的必要措施；機制變態(tài)和人工變態(tài)理論加漿量均為5%，運輸方式和振搗方式也相同。

通過對比以上機制變態(tài)混凝土和人工加漿變態(tài)混凝土施工工藝的優(yōu)缺點可以看出，機制變態(tài)混凝土更具優(yōu)勢。

3.5 試驗結(jié)果分析

(1)從試驗結(jié)果來看，芯樣強度增長正常，抗壓強度、極限拉伸值均滿足設(shè)計要求，90 d齡期彈模在40.0 GPa左右，抗?jié)B、抗凍均滿足設(shè)計要求。

(2)從試驗結(jié)果分析，5%加漿量機制變態(tài)混凝土強度、極限拉伸值略高于4%加漿量，也略高于現(xiàn)場人工5%加漿變態(tài)混凝土。

(3)從芯樣外觀看，碾壓混凝土與機制變態(tài)混凝土搭接部位所取芯樣密實性較好，骨料分布均勻骨料分布均勻。

(4)機制變態(tài)混凝土比人工加漿變態(tài)混凝土加漿量更容易控制，減少了插孔及加漿人工，方便施工，提高施工效率，整體質(zhì)量簡單易控，便于施工人員操作。

4 結(jié) 語

根據(jù)試驗施工情況，機制變態(tài)混凝土各項參數(shù)均能滿足設(shè)計要求，加漿量更容易控制，并減少了人員投入，提高了施工效率，保證了施工質(zhì)量，試驗取得了較好的效果。綜上認(rèn)為，可以將機制變態(tài)混凝土推廣使用至廊道、觀測房及豎井周邊等空間較小的區(qū)域。