碾压砼施工技术的发展与展望.pptx

碾压砼施工技术的发展与展望碾压砼施工技术的发展与展望l为了使土石方施工机械能在砼面上作业，碾压砼稠度要求很干，干到足以使平仓机、振动碾、自卸汽车不下陷。比干硬性砼还要干，是一种坍落度为零的超干硬性砼。用维勃仪来进行测定，即：碾压砼在一定频率的维勃仪上震动，达到液化所需要的时间，定义为碾压砼的稠度，又称碾压砼的工作度即VC值，单位为：秒（S）。经过振动碾碾压的砼，只有压实到接近密实容重，才具有结构设计所要求的强度、抗渗性和抗冻性。碾压砼施工技术的发展与展望碾压砼施工技术的发展与展望l1碾压砼(RCC)的组成材料n水泥、掺和料、砂、石子、水、外加剂水泥、掺和料、砂、石子、水、外加剂n为了适应碾压施工，碾压砼属于超干硬性拌和为了适应碾压施工，碾压砼属于超干硬性拌和物。其粘聚性较差，施工过程中粗骨料易发生物。其粘聚性较差，施工过程中粗骨料易发生分离，为减少以至避免粗骨料分离现象，一般分离，为减少以至避免粗骨料分离现象，一般都限制都限制粗骨料最大粒径不大于粗骨料最大粒径不大于80mm，且适当，且适当减少最大粒径级粗骨料所占的比例。减少最大粒径级粗骨料所占的比例。碾压砼施工技术的发展与展望碾压砼施工技术的发展与展望l1碾压砼(RCC)的组成材料碾压砼施工技术的发展与展望碾压砼施工技术的发展与展望l1碾压砼(RCC)的组成材料n普通水泥砼普通水泥砼(PCC)存在施工周期长，水泥用量存在施工周期长，水泥用量多，水泥水化热大，模板使用多，施工进度慢多，水泥水化热大，模板使用多，施工进度慢等问题。等问题。n碾压砼碾压砼(RCC)是近几十年发展起来的新型砼材是近几十年发展起来的新型砼材料，它是一种含水率低，通过料，它是一种含水率低，通过振动碾压振动碾压工艺成工艺成型，达到高密实度的砼。型，达到高密实度的砼。碾压砼施工技术的发展与展望碾压砼施工技术的发展与展望l2RCC材料组成设计方法有n绝对体积法绝对体积法n填充包裹法填充包裹法n经验法经验法n递推渐近法递推渐近法n试算法试算法n最大密度近似法最大密度近似法碾压砼施工技术的发展与展望碾压砼施工技术的发展与展望1)绝对体积法绝对体积法u绝对体积法的原理是砼拌合物的体积等于各绝对体积法的原理是砼拌合物的体积等于各组成材料绝对体积之和。绝对体积法计算组成材料绝对体积之和。绝对体积法计算RCC材料组成是由材料组成是由水灰比、混合材料掺量和水灰比、混合材料掺量和砂率及每方混合料各种材料的绝对体积等砂率及每方混合料各种材料的绝对体积等4个条件个条件，建立，建立4个方程式。求解后可得每方个方程式。求解后可得每方RCC的组成材料，包括的组成材料，包括水泥、细集料、粗集水泥、细集料、粗集料及粉煤灰的用量料及粉煤灰的用量。其中。其中用水量用水量需在解方程需在解方程前根据经验或通过试验分析确定。前根据经验或通过试验分析确定。碾压砼施工技术的发展与展望碾压砼施工技术的发展与展望2)填充包裹法填充包裹法u该法设想该法设想RCC由液相变为固相有两个条件：由液相变为固相有两个条件：一是细集料空隙恰好被水泥灰浆填充；二是一是细集料空隙恰好被水泥灰浆填充；二是粗集料的空隙又被水泥砂浆所填充。粗集料的空隙又被水泥砂浆所填充。碾压砼施工技术的发展与展望碾压砼施工技术的发展与展望3)经验法经验法u此法是根据水泥胶砂弯拉强度与此法是根据水泥胶砂弯拉强度与RCC试配试配强度经验公式算出灰水比；砂率由经验而定；强度经验公式算出灰水比；砂率由经验而定；通过对灰水比、砂率和通过对灰水比、砂率和VC值的修正算出初估值的修正算出初估用水量；水泥用量根据经验或参数规范限定用水量；水泥用量根据经验或参数规范限定范围而得；当范围而得；当RCC的各种材料确定后，尚需的各种材料确定后，尚需对初估用水量进行修正对初估用水量进行修正(其中含混合材料的用其中含混合材料的用水量水量)；最后可分别得出；最后可分别得出RCC材料组成用量。材料组成用量。碾压砼施工技术的发展与展望碾压砼施工技术的发展与展望4)递推渐近法递推渐近法u先根据经验确定水泥与水的用量及砂率，拌制出满足设先根据经验确定水泥与水的用量及砂率，拌制出满足设计要求和施工条件允许的计要求和施工条件允许的RCC初步配合比。然后固定水初步配合比。然后固定水和水泥用量以等间距增减砂率，找出与最大压实率对应和水泥用量以等间距增减砂率，找出与最大压实率对应的砂率为最佳砂率。在确定最佳砂率和固定水的用量后的砂率为最佳砂率。在确定最佳砂率和固定水的用量后以等间距增减不同水泥用量，寻找最大压实率所对应的以等间距增减不同水泥用量，寻找最大压实率所对应的水泥用量为最佳水泥用量。在找出最佳砂率、水泥用量水泥用量为最佳水泥用量。在找出最佳砂率、水泥用量后以等间距增减不同用水量，用同样方法寻找最佳用水后以等间距增减不同用水量，用同样方法寻找最佳用水量。由上述求出的最佳水泥量与用水量作为中值建立灰量。由上述求出的最佳水泥量与用水量作为中值建立灰水比与水比与28dRCC弯拉强度的关系曲线，最后得出满足强弯拉强度的关系曲线，最后得出满足强度、和易性和经济性要求的灰水比。度、和易性和经济性要求的灰水比。碾压砼施工技术的发展与展望碾压砼施工技术的发展与展望5)试算法试算法u这种方法是设计沥青混合料的惯用方法。当用几种这种方法是设计沥青混合料的惯用方法。当用几种集料配成一定级配的集料配成一定级配的RCC混合料时，在决定各组成混合料时，在决定各组成集料在混合料中所占的比例之前，先假定混合料中集料在混合料中所占的比例之前，先假定混合料中某种粒径的颗粒在某粒级材料中占优势，然后根据某种粒径的颗粒在某粒级材料中占优势，然后根据该粒径计算不同粒级范围粗、细集料在混合料中的该粒径计算不同粒级范围粗、细集料在混合料中的比例。根据经验或规范规定范围预估用水量和水泥比例。根据经验或规范规定范围预估用水量和水泥用量，通过试拌和强度验证优选出满足要求的水泥用量，通过试拌和强度验证优选出满足要求的水泥用量和用水量。用量和用水量。碾压砼施工技术的发展与展望碾压砼施工技术的发展与展望6)最大密度近似法最大密度近似法u此法先固定水灰比制备水泥砂浆，寻找最大此法先固定水灰比制备水泥砂浆，寻找最大容重时细集料体积。根据要求的容重时细集料体积。根据要求的RCC弯拉强弯拉强度选择水灰比，通过试验确定度选择水灰比，通过试验确定RCC拌合物最拌合物最大容重时粗、细集料的体积。美国对该法积大容重时粗、细集料的体积。美国对该法积累了较多的试验数据，并已汇集成图表，当累了较多的试验数据，并已汇集成图表，当设计材料组成时，可查图表确定各种材料用设计材料组成时，可查图表确定各种材料用量。量。碾压砼施工技术的发展与展望碾压砼施工技术的发展与展望l绝对体积法是普通水泥砼材料组成设计所采用的一种方法，计算简单，但没有考虑RCC的特性，不能直接用于RCC材料组成设计。l填充包裹法是水利部门用于大坝RCC材料组成设计的方法，计算麻烦，裕度系数需进行大量试验才能确定。l经验法是是针对路面RCC材料组成设计提出的一种方法。由于该法的用水量修正系数值是通过部份试验或经验确定，而且全国各地材料差异较大，故不宜直接广泛应用。碾压砼施工技术的发展与展望碾压砼施工技术的发展与展望l递推渐近法为日本RCC路面技术指南提出的方法，有其特色，但试验工作量太大，不便应用。l试算法是设计沥青混合料的惯用方法，RCC材料组成设计的原则与其相似，该方法有些原则可以利用，但它不能确定水泥和水的用量。l最大密度法设计的原则与其它设计方法有共同之处，该法汇集的经验图表是美国特定条件下得到的，只能参考不能直接套用。碾压砼施工技术的发展与展望碾压砼施工技术的发展与展望l3碾压砼的配合比设计参数(1)水胶比水胶比W/(C+F)n用水量与胶凝材料的质量比。根据已建用水量与胶凝材料的质量比。根据已建35座碾压砼坝座碾压砼坝的统计，绝大多数在的统计，绝大多数在0.400.65范围，范围，0.500.59范围范围内占多数。内占多数。(2)掺合料掺量掺合料掺量F/(C+F)n指胶凝材料中掺合料所占的比例。中国碾压砼的掺合指胶凝材料中掺合料所占的比例。中国碾压砼的掺合料掺量绝大多数在料掺量绝大多数在30%65%范围，范围，50%65%范围范围内占大多数。内占大多数。永久建筑物碾压砼的胶凝材料用量不宜永久建筑物碾压砼的胶凝材料用量不宜底于底于130kg/m3。碾压砼施工技术的发展与展望碾压砼施工技术的发展与展望 (3)单位用水量单位用水量n可根据碾压砼的可根据碾压砼的VC值、骨料种类、最大粒径、值、骨料种类、最大粒径、砂率、掺和料和外加剂等选定，砂率、掺和料和外加剂等选定，一般为一般为95135kg/m3。(4)浆砂比浆砂比(CFW)/Sn胶凝材料浆胶凝材料浆(水泥、掺合材料和水水泥、掺合材料和水)与砂的质量与砂的质量比比。已建。已建3535座碾压砼坝的浆砂比绝大多数在座碾压砼坝的浆砂比绝大多数在0.300.300.490.49范围，范围，0.300.300.390.39范围内占大多数。范围内占大多数。碾压砼施工技术的发展与展望碾压砼施工技术的发展与展望 (5)砂率砂率S/(S+G)n中国碾压砼的砂率绝大多数在中国碾压砼的砂率绝大多数在25%25%40%40%范围，范围，30%30%34%34%范围内占多数。范围内占多数。规范建议：规范建议：使用天然使用天然粗骨料时，粗骨料时，三级配碾压砼砂率三级配碾压砼砂率28%28%32%32%，二级，二级配为配为32%32%37%37%。使用人工粗骨料时，砂率应增使用人工粗骨料时，砂率应增加加3%3%6%6%。n碾压砼主要类型有碾压砼主要类型有：胶凝材料浆固结砂砾石碾：胶凝材料浆固结砂砾石碾压砼、干贫碾压砼、高粉煤灰掺量碾压砼。压砼、干贫碾压砼、高粉煤灰掺量碾压砼。碾压砼施工技术的发展与展望碾压砼施工技术的发展与展望l碾压砼的碾压砼的施工性：施工性：可由工作度、可塑性、可由工作度、可塑性、稳定性、易密性表示稳定性、易密性表示l通过与国外碾压砼配合比进行比较，我国通过与国外碾压砼配合比进行比较，我国碾压砼具有较高的碾压砼具有较高的抗渗性抗渗性和较优越的和较优越的抗冻抗冻性能，可以满足各种碾压砼结构的技术性性能，可以满足各种碾压砼结构的技术性能要求，各种技术性能指标已经达到国际能要求，各种技术性能指标已经达到国际先进水平。先进水平。碾压砼施工技术的发展与展望碾压砼施工技术的发展与展望表表 碾压砼坝中浆体各组分用量碾压砼坝中浆体各组分用量类别低胶凝材料用量RCD中胶凝材料用量高胶凝材料用量水泥用量样本数13343171平均值（kg/m3)63886383最大值（kg/m3)9596125154最小值（kg/m3)042046掺合料用量样本数13343171平均值（kg/m3)133557111最大值（kg/m3)9078130225最小值（kg/m3)024040用水量样本数13332271平均值（kg/m3)12195115101最大值（kg/m3)168110145136最小值（kg/m3)87759573掺合料与胶凝材料比例0.170.280.480.57水胶比1.590.770.960.52我国碾压砼坝典型砼配合比，见下表。我国碾压砼坝典型砼配合比，见下表。碾压砼施工技术的发展与展望碾压砼施工技术的发展与展望l2碾压砼施工技术n砼坝传统施工方法砼坝传统施工方法柱状分块浇筑法柱状分块浇筑法n如何突破传统施工方法？是提高砼坝同土石坝如何突破传统施工方法？是提高砼坝同土石坝竞争能力的一个途径竞争能力的一个途径n1964年意大利建成年意大利建成阿尔卑吉拉阿尔卑吉拉重力坝，当时设重力坝，当时设计时尝试采用类似土坝的施工方法，高速度浇计时尝试采用类似土坝的施工方法，高速度浇筑砼筑砼碾压砼施工技术的发展与展望碾压砼施工技术的发展与展望l需要研究解决的问题：n必须改变从一个坝段到另一个坝段的浇筑方法必须改变从一个坝段到另一个坝段的浇筑方法n必须用自卸汽车代替起重机的浇筑方法必须用自卸汽车代替起重机的浇筑方法n必须提供足够大的工作面，取消收缩缝的模板，必须提供足够大的工作面，取消收缩缝的模板，以免防碍运输以免防碍运输n必须解决新浇砼能否承受运输汽车所产生的应必须解决新浇砼能否承受运输汽车所产生的应力问题力问题碾压砼施工技术的发展与展望碾压砼施工技术的发展与展望n阿尔卑吉拉重力坝的砼浇筑：阿尔卑吉拉重力坝的砼浇筑：是在左岸斜坡上是在左岸斜坡上设斜面轨道，用装有设斜面轨道，用装有6m3料罐的转运车行驶在料罐的转运车行驶在轨道上，装运车在上端受料，沿轨道下滑到接轨道上，装运车在上端受料，沿轨道下滑到接近仓面，卸料到转料漏斗，再由转料漏斗卸入近仓面，卸料到转料漏斗，再由转料漏斗卸入仓面上的自卸汽车运到浇筑地点。平仓用推土仓面上的自卸汽车运到浇筑地点。平仓用推土机，振捣用推土机配带的振动器组。浇筑层厚机，振捣用推土机配带的振动器组。浇筑层厚为为70厘米（松料为厘米（松料为80厘米）厘米）碾压砼施工技术的发展与展望碾压砼施工技术的发展与展望l取消了横缝模板，但仍保留了横缝。n办法是：在砼浇筑完毕，经过大约办法是：在砼浇筑完毕，经过大约12小时即进小时即进行冲毛，同时用特制的行冲毛，同时用特制的切缝机切缝机切成切成横缝横缝（收缩（收缩缝）。切缝机类似于筑路用的切缝机，刀片长缝）。切缝机类似于筑路用的切缝机，刀片长3m、高、高1m、厚、厚4cm，可切锯，可切锯70cm厚的砼。厚的砼。碾压砼施工技术的发展与展望碾压砼施工技术的发展与展望l经过近20年的研究和建设实践，我国已经形成适合国情的碾压砼设计规范、碾压砼试验规程、碾压砼施工规范及验收规程等文件。碾压砼坝的坝型已从重力坝逐渐扩展到重力拱坝和薄拱坝。已建成的普定坝是当时世界上已建成的最高碾压砼重力拱坝；已建成的沙牌坝是目前世界上已建成的最高碾压砼重力拱坝；已建成的龙首坝是目前世界上已建成的最高碾压砼薄拱坝;正在建的龙滩坝是当今世界上最高的碾压砼重力拱坝；我国的碾压砼筑坝技术已被世界同行专家认为具有世界领先水平。碾压砼施工技术的发展与展望碾压砼施工技术的发展与展望l碾压砼坝可在各种不同气候条件下修建在高气温地区，阿尔及利亚的贝利哈罗恩坝(坝高121m,碾压砼量169万m3)，所处地区最高气温可达43。在低气温地区，美国的上静水坝(UpperStillwater)(坝高91m,碾压砼量110万m3)和加拿大的拉克罗伯森坝(坝高40m,碾压砼量2.8万m3)，两坝所处地区冬季最低气温可达-37.5以下。在多雨地区，智利的潘戈坝(Pangue)(坝高113mm，碾压砼量66万m3)，在13个月的施工期内总降水量达4436mm，最集中时3个月的降水量就达3130mm。碾压砼施工技术的发展与展望碾压砼施工技术的发展与展望l碾压砼材料与筑坝技术在发展中相互促进早期的碾压砼坝多采用低胶凝材料用量的贫浆碾压砼，而从目前较为稳定的发展趋势看，当今的碾压砼坝多采用高胶凝材料用量的富浆碾压砼。自1992年以来采用不同胶凝材料用量修建的碾压砼坝占总数的比例，稳定在以下的范围内：富浆碾压砼坝(胶凝材料用量150kg/m3以上)占(452)%；中等胶凝材料用量碾压砼坝(胶凝材料用量100-149kg/m3)占(232)%；(日本)RCD坝占(162)%；贫浆碾压砼坝(胶凝材料用量低于99kg/m3)占(12.541.5)%。碾压砼施工技术的发展与展望碾压砼施工技术的发展与展望l我国碾压砼坝从一开始就采用了高掺粉煤灰、少用水泥，以减少产生水化热，从而缩小温差，防止出现裂缝。根据多年研究结果，粉煤灰的掺量可以达到2/3。通过各工程的实践，证实外加剂可以提高碾压砼的性能和耐久性，并以复合外加剂最为有效，已在如普定、大朝山、棉花滩等许多工程中采用，证明是合理的，而且应进一步发展。由于40多座坝的实践，通过大量的室内外试验成果，已经有条件建立碾压砼配合比的数据库，并通过优选在具体工程条件下，预选比较合适的配合比，仅用少量的室内试验，即可取得合适的配比，大大减少试验工作量和时间。碾压砼施工技术的发展与展望碾压砼施工技术的发展与展望l碾压砼筑坝技术日趋完善(1)改性砼由于常态砼与碾压砼的工艺不同，施工时常互相干扰，同时在材料制备、分缝、温控等方面也各有不同，增加了出现裂缝的可能性，因此目前在设计施工中尽量减少使用常态砼的可能。如基础垫层常态砼最好尽量减薄，并迅速覆盖碾压砼；与两岸坝肩、电梯井、通气孔、廊道连接部位过去都用常态砼，现在都改用改性砼。碾压砼施工技术的发展与展望碾压砼施工技术的发展与展望l采用这种方法可将碾压砼改性，形成平整的外部表面和良好的内部结合面，有效地避免了在紧靠上、下游坝面模板附近及靠近两岸坝肩地段，碾压砼不容易被振实的现象出现。改性砼的最大优点是对于靠近坝肩及紧靠上、下游模板的地段不需再用常态砼进行浇筑，而仅对碾压砼进行铺洒胶浆改性即可。根据工程实践经验，铺洒灰浆的碾压砼的铺层厚度可以与平仓厚度相同，以简化改性砼的施工工艺。碾压砼施工技术的发展与展望碾压砼施工技术的发展与展望l(2)碾压砼坝的层面处理碾压砼坝的主要特点之一是具有很大的铺筑层面，特别是高坝。若层面处理不善，不仅会影响到坝身的整体强度和防渗效果，对施工进度也有影响，层面抗剪强度过低甚至会影响到大坝安全。碾压砼层面是否需要处理及其处理方式，与层面的状态有关，而层面的状态又与很多因素有关，其中最重要的因素是铺筑层之间的间隔时间、碾压砼材料的性质、铺筑层的铺筑方法、施工期的环境条件等。层间间隔时间指的是从下层砼拌合物拌和加水时起至上层砼碾压完毕为止的历时。碾压砼施工技术的发展与展望碾压砼施工技术的发展与展望l(3)砼面墙模板技术与传统的施工模板相比，混凝土面墙技术具有能够适应碾压混凝土重力坝快速施工等优点，已在美国上静水坝、泰国科隆塔丹坝等工程中成功使用。砼面墙在碾压砼重力坝中，既起到了模板的作用，又可以作为永久的保护面，这样不但可以减少施工工序，加快了施工速度，而且坝体受面墙的保护，提高了坝体砼的耐久性。虽然砼面墙技术有很多优点，但是这项技术在国内碾压砼重力坝中应用较少。我国主要采用预制砼模板。碾压砼施工技术的发展与展望碾压砼施工技术的发展与展望l(4)碾压砼的高粉煤灰掺量带来的粘机问题n通过调整投料的顺序来解决：岩滩工程采用的投料顺通过调整投料的顺序来解决：岩滩工程采用的投料顺序是：序是：GCWASFl(5)上坝公路的布置问题n由于碾压砼坝的坝坡较陡，不可能象土石坝那样可以由于碾压砼坝的坝坡较陡，不可能象土石坝那样可以在坝体上布置上坝公路，上坝路只能布置在坝外。布在坝体上布置上坝公路，上坝路只能布置在坝外。布置在河床中的上坝路不仅又高又陡，而且也不能适应置在河床中的上坝路不仅又高又陡，而且也不能适应修建高坝的要求。布置在岸坡的上坝公路也受到两岸修建高坝的要求。布置在岸坡的上坝公路也受到两岸地形的限制，所以上坝公路的布置问题是修建高碾压地形的限制，所以上坝公路的布置问题是修建高碾压砼坝的难题之一。砼坝的难题之一。碾压砼施工技术的发展与展望碾压砼施工技术的发展与展望n国外碾压砼筑坝中使用国外碾压砼筑坝中使用轨道斜面升降机轨道斜面升降机n胶带输送机胶带输送机n塔带机塔带机n负压溜管负压溜管碾压砼施工技术的发展与展望碾压砼施工技术的发展与展望l(6)碾压混凝土温控与防裂n碾压混凝土坝的温控工作虽较常态混凝土简单，碾压混凝土坝的温控工作虽较常态混凝土简单，但在施工过程中同样要采取相应的温控措施。但在施工过程中同样要采取相应的温控措施。主要温控措施有：主要温控措施有：采用低热或中热水泥，高效采用低热或中热水泥，高效复合外加剂、高掺粉煤灰或其他活性材料等，复合外加剂、高掺粉煤灰或其他活性材料等，降低水泥水化热；合理分层、分块，薄层浇筑；降低水泥水化热；合理分层、分块，薄层浇筑；降低碾压混凝土入仓温度和浇筑温度；加强仓降低碾压混凝土入仓温度和浇筑温度；加强仓面、坝体表面防护措施，喷雾降温、采用保温面、坝体表面防护措施，喷雾降温、采用保温模板、覆盖保温材料等。水口模板、覆盖保温材料等。水口1116碾压砼施工技术的发展与展望碾压砼施工技术的发展与展望l碾压混凝土层面的存在，使坝体强度降低，变形和渗透性增大，是影响碾压混凝土坝强度、稳定和渗流的关键部位。工程中常采用等效模型，结合有限元分析反演层面弹性模量和厚度，客观模拟层面对大坝的影响，从而采用有效工程措施进行层面处理。我国武警水电部队对新老异种混凝土的缝面处理常采用浇筑常规混凝土过渡层与之连接的方法，即在碾压混凝土施工时，同时在其与已浇常规混凝土缝面之间浇筑50cm厚的常规混凝土，盖常规混凝土与碾压混凝土同时交替上升，并且在缝面上部设并缝钢筋，以避免上部坝体在此产生裂缝。