碾压混凝土施工工艺试验研究.pdf

第 2 7卷 第 2期 2 0 1 0年 2月 长 江科学 院 院报 J o u r n a l o f Ya n g t z e Ri v e r S c i e n t i fi c R e s e a r c h I n s t i t u t e Vo l _ 2 7 No 2 F e b 2 0 1 0 文章编号： 1 0 0 1 5 4 8 5 ( 2 0 1 0 ) 0 2 0 0 5 0 0 4 碾压混凝土施工工艺试验研究 蔡胜华 ， 杨华全。王晓军 ， 王迎春 ， 王仲华 ( 长江科学院 材料与结构研究所，武汉4 3 0 0 1 0 ) 摘要： 通过彭水水电站大坝工程碾压混凝土现场工艺生产性试验， 对拌和工艺、 碾压工艺 、 层面处理技术措施 、 变态 混凝土施工工艺等进行了试验研究， 经机口取样、 钻孔取芯、 压水试验和原位抗剪试验， 验证了室内试验选定的碾 压混凝土配合比的可碾性和合理性， 确定了合适的施工工艺， 为工程施工提供了依据。 关键词 ： 彭水水 电站 ； 碾压混凝土 ； 施工工艺 中图分 类号 ： r V 4 1 文献标识码 ： A 彭水水电站大坝为碾压混凝土弧形重力坝 ， 最 大坝高1 1 6 5 m， 碾压混凝土总方量为 6 l万 m 左 右。为了确定大坝工程碾压混凝土 的拌和工艺参 数 、 碾压施工参数 、 层面处理技术措施 、 变态混凝土 施工工艺， 验证混凝土配合 比的可碾性和合理性 ， 进 行了现场碾压混凝土施工工艺生产性试验。 1 原材料及配合 比 1 1 水泥、 粉煤灰、 外加剂 试验采用华新水泥股份有限公司生产的4 2 5 中 热硅酸盐水泥， 重庆珞璜电厂 I 级粉煤灰， 江苏博特 新材料股份有限公 司生产的 J M ( C ) 缓凝高效减 水剂及 J M- 2 0 0 0引气剂。 1 2骨料 碾压混凝土工艺性试验采用鸭公溪砂石系统生 产的以灰岩为母岩 的人工砂石骨料 。人工砂 经检 验 ， 其细度模数为2 6 9 2 7 1 ， 石粉含量为1 4 4 1 4 5 ， 1 0 ， c 1 0 M P a 的设计要求 ； 对于二级配 碾压混凝土 ， 试验采用的 7种间隔时间和层 面处理 工艺组合， 其摩擦系数-厂 在1 0 5 1 4 7 之间， 粘聚 力 c 在 1 2 22 6 2 P a 之 间， 也 能满 足 厂 1 0 ， c 1 2 P a 的设计要求。 根据试验块浇筑时段 、 室外碾压混凝土凝结时 间试验结果判断 ， 间歇时间在 6 h以内， 碾压混凝土 尚未初凝 ， 层问结合缝属于热缝 ； 间歇时间为 8 ， 1 2 ， 1 8 ， 2 6 h时 ， 碾压混凝土处于初凝后终凝前的阶段 ， 层问结合缝属于温缝 ； 问隔时间为 4 5 4 8 h时 ， 碾 压混凝土已经终凝 ， 层间结合应按冷缝处理。 3 拌和物性能和混凝土力学性能 机 口取样碾压混凝土拌和物及硬化混凝土力学 性能试验结果列于表 4 ， 试验结果表明： ( 1 )机 口碾压混凝土拌和物 值在3 7 7 9 s 之间， 平均6 1 S ； 三级配碾压混凝 土拌和物的 含气量在2 8 3 5 之间， 平均3 1 ； 二级配碾 压混凝土拌和物 的含气量在2 5 4 0 之间， 平 均3 1 。 ( 2 )仓面碾压混凝土 值 比机 口提高 1 1 2 5 S ， 平均提高约 2 S ， 仓面碾压混凝土的含气量比 机口降低0 1 0 6 ， 平均降低约0 3 。 ( 3 )9 0 d龄期 的抗压强 度， 二级 配在3 2 6 4 5 5 MP a 之 问， 平 均 3 9 0 M P a ； 三 级 配 在 2 8 4 3 2 6 MP a 之问， 平均3 0 4 MP a ， 高于室 内配合 比试 验二级配2 8 0 MP a 、 三级配2 4 0 MP a 的试验结果。 ( 4 ) 9 0 d龄期的极限拉伸值满足设计要求； 抗 压 弹性 模 量 三 级 配 平 均 4 1 0 G P a ， 二 级 配 平 均 4 2 8 G P a ， 与 室 内 配 合 比试 验 时 的4 1 9 G P a和 4 2 8 G P a 基本相同， 都反映出灰岩混凝土抗压弹性 模量较高的特性。 ( 5 ) 抗渗性能满足设计抗渗等级的要求。 4 钻芯取样及压水试验 4 1 芯样获得率及外观评述 在试验块上进行 了7 3孔次的钻芯取样， 表 5为 试验块钻芯取样数量及芯样获得率。从碾压混凝土 芯样的外观评来看， 各区混凝土的芯样均较为完整， 芯样获得率高。 表 5 钻芯取样数量及芯样 获得 率 Tab l e 5 The a m o unt o f c o r e bo r i ng a nd c o r e r e c ov e r y r a t e s o f c o r e s amp l e s 4 2 芯样的物理力学性能 混凝土芯样 9 0 d龄期 的物理力学性能试验结 果表明： 表 4 出机 口碾压混凝土拌和物及硬化混凝土力学性能试验结果 Ta b l e 4 Pe r f o r m a n c e s o f RCC mi x t u r e an d h a r d e n e d c o n c r e te t a k e n f r o m a n h l g p l an t 第2期 蔡胜华 等 碾压混凝土施工工艺试验研究 5 3 ( 1 )抗压强度。二级 配碾压混凝土在2 3 5 3 6 8 MP a 之 问， 平均3 1 3 MP a ； 三级配碾压混凝 土 在2 0 2 3 0 1 MP a 之 间， 平 均2 6 5 MP a ， 与室 内配 合 比试验结果 比较接近。二级配变态混凝土芯样平 均抗压强度为3 0 2 MP a ， 三级配变态混凝土芯样平 均抗压强度为2 7 0 MP a ， 低 于室 内配合 比试验二级 配3 5 0 M P a 和三级配3 1 4 MP a 的试验结果。 ( 2 )极限拉伸值满足设计要求 。但低于机 口取 样试件的极限拉伸值 ， 主要原因是试验时轴 向难 于 对中以及芯样的不均匀性 ， 三级配混凝土还存在全 级配与湿筛混凝土之间的关系问题。 ( 3 )抗压弹性模量 ， 三级配碾压混凝 土平均值 为3 6 6 G P a ， 二级配碾压混凝土平均值为3 8 6 G P a ， 低于机 口取样试件的抗压弹性模量。 ( 4 )劈裂抗拉和轴拉强度低于机口取样混凝土 的劈裂抗拉和轴拉强度试验值。 ( 5 )芯样的抗冻性能 、 抗渗性能满足要求。 ( 6 )芯样的湿密度检测结果表 明， 不 同压实厚 度的二级配 、 三级配碾压混凝 土湿密度都达到 了理 论值的9 9 以上。 4 3压水试验 在试验块的二级配变态混凝土区、 二级配碾压混 凝土区、 三级配碾压混凝土区和三级配变态混凝土区 分别进行了钻孔压水试验。孑 L 位在区内随机布置 ， 孔 深为1 6 5 m， 不超过1 7 0 m， 主要针对第 1至第 2层 问、 第 2至第 3层间、 第 3至第 4层问的 3个层面， 对 应深度分别为1 6 5 ， 1 3 5 ， 1 0 0 m。4个孔共完成 1 2 段压水试验。压水试验结果表明： 碾压混凝土区的透 水率为零， 说明在试验配合比和工艺试验条件下， 试 验块体的碾压混凝土密实、 层问结合良好， 具有较好 的抗渗性能。二级配变态混凝土区第 2试段透水率 为O 5 2 L u ， 可能与局部振捣不够充分有关。 5 结 语 ( 1 )在各工况下 ， 机前 、 机中、 机尾碾压混凝土 拌和物的砂浆含量 、 骨料级配比例均满足要求。 ( 2 )不同压实厚度 的二级配 、 三级配碾压混凝 土压实度都达到了理论值的 9 9 以上 ， 最佳碾压遍 数为无振 2遍 +有振 68遍。为保证碾压质量 ， 碾 压层厚宜采用 3 03 5 c m。 ( 3 )机 口取样混凝土 9 O d龄期的抗压强度 、 极 限拉伸值 、 抗渗等级满足设计要求。 ( 4 )试验块碾压混凝 土芯样较 为完整 ， 芯样获 得率高 ； 芯样力学性能、 抗冻性能 、 抗 渗性能均能满 足设计要求 。 ( 5 )原位抗剪试验表明 ， 采用 的 7种间隔时间 和层面处理工艺组合 ， 三、 二级配碾压混凝土均能满 足f 1 0 ， c 1 0 MP a 和厂1 0 ， C 1 2 MP a 的设计要求 。 ( 6 )压水试验结果表明， 在试验配合 比和工艺 试验条件下 ， 试验块体的碾压混凝土密实 、 层间结合 良好 ， 具有较好 的抗渗性能。 ( 7 )生产性工艺试验确定 的工艺参数 的科学 性 ， 经大坝碾压混凝土施工得到证明， 为工程施工提 供了科学依据。 参考文献： 1 王迎春， 蔡胜华， 杨华全彭水水电站混凝土配合比 设计及性能试验研究总报告 R 武汉： 长江水利委 员会 长 江 科 学 院 ， 2 0 0 6 ( WA N G Y i n g c h u n ， C A I S h e n g h u a ， Y ANG Hu a q u a n R e p o r t o n mi x d e s i g n a n d pe r f o r ma n c e t e s t s o f c o n c r e t e f o r Pe n g s h u i Hy d r o p o we r S t a t i o n R Wu h a n ：C h a n g j i a n g R i v e r S c i e n t i fi c R e s e a r c h I n s t i t u t e o f C h a n g j i a n g Wa t e r R e s o u r c e s C o m m i s s i o n ， 2 0 0 6 ( i n C h i n e s e ) ) 2 田承宇 ，倪迎峰彭水水电站工程碾压 混凝土工艺性 试验报告 R 重庆： 中电八局科研设计院彭水试验 室 ， 2 0 0 5 ( T I A N C h e n g y u ， N I Y i n g f e n g R e p o r t o n t e c h n o l o g y t e s t s of R CC f o r P e n g s h u i Hy d r o p o we r S t a t i o n R C h o n g q i n g ： P e n g s h u i L a b o r a t o r y o f s c i e n t i fi c i n s t i t u t e of C h i n a W a t e r C o n s e r v a n c y a n d Hy d r o p o we r En g i n e e r i n g B u r e a u 8 ， 2 0 0 5 ( i n C h i n e s e ) ) 3 蔡胜华， 王晓军， 王迎春， 等彭水水电站碾压混凝土 施工工艺及原位抗剪试验 R 武汉： 长江水利委员 会长江科学 院，2 0 0 6 ( C A I S h e n g h u a ， WA N G X i a o i n n ， WANG Y i n g c h u n， e t a 1 T e s t s o n c o n s t r u c t i o n t e c h n o l o gy a n d fi e l d s h e a r of RC C for P e n g s h u i Hy d r o p o w e r S t a t i o n R Wu h a n ：C h a n g j i a n g R i v e r S c i e n t i fi c R e s e a r c h I n s t i t u t e o f C h a n g j i a n g Wa t e r R e s o u r c e s C o m m i s s i o n ， 2 0 0 6 ( i n C h i n e s e ) ) 4 宋拥军 ， 肖亮达改善碾压混凝土坝层问结合性能的 主要措施 J 湖北水力发电， 2 0 0 8 ， 7 4 ( 1 ) ： 3 74 0 ( S O N G Y o n g - j u n ；X I A O L i a n g t a M a i n m e a s u r e s fo r i m p r o v i n g i n t e r l a y e r b o n d i n g s t r e n g t h o f R C C d a m J Hu b e i Wa t e r P o w e r ， 2 0 0 8 ， 7 4( 1 ) ： 3 74 0 ( i n C h i n e s e ) ) 5 郑鼎雄， 魏毅彭水电站碾压混凝土弧形重力坝施 工技术 J 云南水力发电， 2 0 0 8 ， 2 4 ( 6 ) ： 5 4 5 7 6 姜福田 碾压混凝土坝的层面与影响 J 水利水电技 术 ， 2 0 0 8 ， 3 9 ( 2 ) ： 1 9 2 1 ( J I A N G F u t i a n Lay e r s u rf a c e o f R C C d a m a n d i t s i n fl u e n c e J Wa t e r R e s o u r c e s a n d H y d r o p o w e r E n g i n e e ri n g ， 2 0 0 8 ， 3 9 ( 2 ) ： 1 9 2 1 ( i n C h i n e s e ) ( 编辑 ： 周晓雁 ) ( 下转第 5 9页 ) 第2期 王信刚 等 跨江海隧道功能梯度混凝土管片的收缩开裂研究 5 9 D A V I D G G， S H I G E N ( E r i c )L i ， G R E G O R Y C F ， e t a 1 S p l i t t i n g p r i s m t e s t me t h o d t o e v a l u a t e c o n c r e t e -t o c o n - c r e t e b o n d s t r e n g t h J A C I M a t e r i a l s J o u r n a l ， 1 9 9 9 ， 9 6 ( 3 ) ： 3 5 9 3 6 6 周新刚 混凝土结构耐久性与损伤防治 M 北京： 中 国建材工业出版社， 1 9 9 9 ( Z H O U X i n g a n g C o n c r e t e S t r u c t u r e D u r a b i l i t y a n d D a m a g e P r e v e n t i o n M B e i j i n g ： C h i n a A r c h i t e c t u r e a n d B u i l d i n g P r e s s ， 1 9 9 9 ( i n C h i n e s e ) ) LU Xi n y i n g Ap pl i c a t i o n o f t he n e ms t e i ns t e i n e q ua t i o n t o c o n c r e t e l J C e m e n t a n d C o n c r e t e R e s e a r c h ， 1 9 9 7 ， 2 7 ( 2) ： 2 9 33 0 2 1 2 朱祖熹 当今国内外盾构隧道防水技术比较谈 J 地 下工程与隧道， 2 0 0 2 ， ( 1 ) ： 1 42 0 ( Z HU Z u x i C o m p a r i s o n b e t we e n d o me s t i c a n d o v e r s e a w a t e r p r o o f t e c h n o l o g i e s i n s h i e l d t u n n e l J U n d e r g r o u n d E n g i n e e r i n g a n d T u n n e l s ， 2 0 0 2 ， ( 1 ) ： 1 4 2 0 ( i n C h i n e s e ) ) ( 编辑： 周晓雁) S h r i n k a g e Cr a c k i n g o f Fu n c t i o n a l l y Gr a d i e n t Co n c r e t e S e g me n t Us e d i n Ri v e r - c r o s s i n g o r S e a - c r o s s i n g Tu n n e l s WANG Xi n g a n g ，SHENG Mi n g qi a n g ，WANG Ru i ，S HAO T i e f e n g ( 1 S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e ri n g a n d A r c h i t e c t u r e ， N a n c h a n g U n i v e r s i t y ， N a n c h a n g 3 3 0 0 3 1 ， C h i n a ； 2 A r t s a n d D e s i g n C o l l e g e ， N a n c h a n g U n i v e r s i t y ， N a n c h a n g 3 3 0 0 3 1 ， C h i n a ) Abs t r a c t ： Gr a d i e n t f u n c t i o n d e s i g n t h o u g ht i s i n t r o du c e d i n s t r u c t u r e a n d ma t e r i a l d e s i g n o f f u n c t i o n a l l y g r a di e n t c o n c r e t e s e g me n t ( F G C S ) O w i n g t o b l e n d i n g a s h ri n k a g e r e d u c i n g i n g r e d i e n t t h a t c a n d e c r e a s e s h r i n k a g e ， a n d a n a n t i c r a c k i n g i n g r e d i e n t t h a t c a n fi n e c r a c k s i n m e s o i n t e r f a c i a l t r a n s i t i o n z o n e fl e e c e m e n t b a s e d m a t e ri a l s ( M I F ) ， t h e s h r i n k a g e o f MI F i s d e c r e a s e d，a nd t h e a b i l i t y t o a n t i - c r a c k i ng i s i mpr o v e d Be c a u s e o f t h e a b o v e me n t i o n e d c a u s e，t h e i mp e r me a b i l i t y o f MI F a n d F GCS c a n be i mpr o v e d W h e n t h e c o n c r e t e i s c a s t t wi c ei n t e r f a c e bo n d s t r e n g t h b e t we e n t wo f u nc t i o n a l l a y e r s i s i n c r e a s e d b y 1 0 t o 3 5 b y me a n s o f i mpr i n t i n g p r o c e s s a s c o mp a r e d t o t h e c o n t r o l wi t h o ut i mp r i n t i n g p r o c e s s I mp r i n t i n g p r o c e s s c a n r e s u l t i n t h e e f f e c t o f i n t e rfa c e s t r e n g t he n i n g Th e m a x i m u m i n t e rf a c e t e n s i l e s t r e s s d u e t o s h r i n k a g e i n i n t e rf a c e i s c a l c u l a t e d b y A N S Y S s o f t w a r e( fi n i t e e l e m e n t a n a l y s i s t o o 1 ) ， w h o s e v a l u e i s l e s s t h a n t h e t e s t v a l u e o f i n t e rf a c e s p l i t t i n g t e n s i l e s t r e n g t h I n t e rf a c e t e n s i l e s t r e s s d u e t o s h r i nk a g e i n i nt e rfa c e d o e s n t r e s u l t i n c r a c k i n g o f F GCS，a n d t h e s l i di n g d e f o r ma t i o n o f i n t e r f a c e l a y e r s wo u l d n o t g e n e r a t e FGCS h a s b e e n u s e d i n W u ha n Ya n g t z e Ri v e r T u n n e l En g i n e e r i n g，wh o s e wi d t h o f c r a c k i s l e s s t h a n 0 1 mm o n t h e o u t s i d e a r c s u rfa c ea n d wh o s e c h l o r i d e d i f f us i 0 n c o e f f i c i e nt i s 4 9 x 1 0一 m。 s Ke y wor ds ： s e g me n t ；s hrin k a g e；a n t i - c r a c k i n g；i nt e rfa c e bo n d s t r e n g t h；i n t e rfa c e s t r e ng t h e ni n g 盒 盒 盒 盒 客 客 套 会 客 盒 盒 盒 盒 盒 客 套 盒 度 盎 盒 盒 盒 盒 盎 盒 盒 客 盒 盒 盒 客 盒 盒 盒 盒 ( 上接第5 3页) Ex p e r i m e n t a l Re s e a r c h o n RCC Co n s t r u c t i o n Te c h n o l o g y C A I S h e n g h u a ， Y A N G Hu a - q u a n ， WA N G X i a o i n n ， WA N G Y i n g c h u n ， WA N G Z h o n g h u a ( Y a n g t z e R i v e r S c i e n t i fi c R e s e a r c h I n s t i t u t e，Wu h a n 4 3 0 0 1 0 ，C h i n a ) Ab s t r a c t ： As f a r a s t h e RCC da m c o n s t r uc t i o n o f Pe n g s h u i Hy d r o p o we r S t a t i o n c o n c e r n e d s o me p r o b l e ms，a n e x p e r i me n t a l r e s e a r c h o n mi x i n g t e c hn o l o g y，r o l l e r c o mp a c t i o n t e c h n o l o g y，l a y e r s u rfa c e t r e a t me nt a n d c o n s t r u c t i o n t e c h n o l o gy o f GEV- RCC wa s p e rfo rm e d Th r o u g h s p e c i me n s t a k e n f r o m a mi x i n g p l a n t ，c o r e b o r i n g a nd wa t e r p r e s s u r e t e s t s a n d fi e l d s h e a r t e s t s ，t h e r o l l a b i l i t y a n d r a t i o n a l i t y o f t h e mi x p r o p o r t i o n o f c o n c r e t e s e l e c t e d t h r o u g h l a b o r a t o r y t e s t s w e r e v a l i d a t e d a n d s u i t a b l e c o n s t r u c t i o n t e c h n o l o g y w a s d e t e r mi n e d T h e t e s t r e s u l t s p r o v i d e d a b a s i s f o r p r o j e e t c o n s t r u c t i o n Ke y wo r ds ： Pe n g s hu i Hy d r o p o we r S t a t i o n；RCC；c o ns t r u c t i o n t e c h n o l o g y