水利水电工程碾压混凝土工艺试验规程.doc

水电水利工程碾压混凝土工艺试验规程目 次1 总 则22 术语和符号33 基本规定44 工艺试验实施54.1 工艺试验场地布置54.2 拌和站（楼）拌和参数试验64.3 碾压参数试验84.4碾压混凝土层间处理试验94.5 碾压试验效果验证94.6 碾压混凝土拌和物工作度（VC值）与混凝土可碾性试验104.7 施工工艺演练105 资料整理与报告编写115.1资料整理115.2报告编写12附录A 刻槽验证碾压试验效果方法12附录B 试验用表141 总 则1.0.1 为了规范水电水利工程碾压混凝土工艺试验，为施工提供准确的施工参数和工艺方法，确定施工过程质量控制标准，制订本规程。1.0.2 本规程适用于大、中型水电水利工程中1、2、3级水工建筑物的碾压混凝土工艺试验，其它碾压混凝土工程可参照执行。1.0.3 碾压混凝土工艺试验应在室内碾压混凝土配合比试验完成后进行。1.0.4 本规程所使用的试验检测仪器设备及其它称量系统等，应经政府计量检定部门检定或校准合格。1.0.5本规程主要引用下列标准：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥GB175水工混凝土试验规程SL352混凝土外加剂GB8076核子水分密度仪现场测试规程SL275水工碾压混凝土施工规范DL/T5112水电水利基本建设工程单元工程质量等级评定标准 第8部分：水工碾压混凝土工程DL/T5113.81.0.6 水电水利工程碾压混凝土工艺试验规程除应符合本标准规定外，还应符合国家及行业现行有关标准规定。2 术语和符号2.0.1层间间隔时间从下层混凝土拌和物加水时起，到上层混凝土碾压完毕为止的历时2.0.2冷缝层间间隔时间超过混凝土终凝时间时形成的施工缝。2.0.3温缝层间间隔时间介于6-12小时之间形成的施工缝。3 基本规定3.0.1 碾压混凝土工艺试验检测应按照试验计划进行。3.0.2 工艺试验前应对参与工艺试验的人员进行技术交底和培训。3.0.3 对操作核子水分密度仪人员，应进行专项培训，配备适宜的防护设施，以保证人员安全。3.0.4 核子水分密度仪应严格按照SL275等国家标准及有关法令的规定执行。3.0.5 工艺试验需要的设备应先进行调试和演练。3.0.6 试验场地应在坝外布置、面积能满足工艺试验各项要求，场地应提前整平、压实，并浇筑垫层混凝土。3.0.7 工艺试验用水泥、掺和料、骨料、外加剂等原材料应检测合格。3.0.8 碾压混凝土室内配合比应经过现场验证试验。3.0.9 本工程包括下列主要内容：1 工艺试验场地布置2 拌和站（楼）拌和参数试验3 碾压参数试验4 碾压混凝土层间处理试验5 碾压试验效果验证6碾压混凝土拌和物工作度（VC值）与混凝土可碾性试验7施工工艺演练等3.0.10 碾压混凝土施工应在工艺试验完成后进行。3.0.11 碾压混凝土进行工艺试验时一般不做钻孔压水、原位剪切等试验。4 工艺试验实施4.1 工艺试验场地布置4.1.1工艺试验场地的尺寸大小和布置，应综合考虑工程施工环境、施工机械配置以及碾压试验计划要求完成的各项试验内容。1试验场地上先用推土机整平表面，在其上铺20cm厚碎石，用振动碾无振碾压二遍，有振碾压810遍，使基础密实。2在碾压密实平整的场地上先铺一层25cm厚的C20常态砼，振捣棒和平面振捣器振捣密实，作为基础垫层。7天龄期后人工凿毛或冲毛，试验时冲洗干净。3在基础垫层上用墨线布置不小于（926）m的试验场地，试验有效面积不小于（910）m，分成（410）m的两个区域，分别进行二级配和三级配碾压砼试验。试验场地布置见图4.1。图4.1 碾压工艺试验场地平面布置示意图（单位：m）4.1.2 在工艺试验区域布置2.0m1.5m网格、并不少于20个点，确定压实沉降量；均匀布置不少于10个点，测试表观密度。4.2 拌和站（楼）拌和参数试验4.2.1拌和站拌和参数包括投料顺序、拌和时间及拌和生产能力三方面内容，试验应在工艺试验前完成。4.2.2根据混凝土均匀性试验结果确定最佳投料顺序和拌和时间，均匀性试验包括粗骨料含量偏差率、砂浆表观密度偏差率试验等。4.2.3 投料顺序和拌和时间试验1 根据粗骨料表面包裹石粉情况选择以下投料顺序进行试验。a（小石+中石+大石）-（砂+胶凝材料）-（水+外加剂）b（水+外加剂）-（大石+中石+小石+砂）-（胶凝材料）c. （水）-（大石+中石+小石）-（砂+胶凝材料+外加剂）d. （砂+胶凝材料）-（水+外加剂）-（ 大石+中石+小石）2 拌和时间试验拌和时间试验宜选不少于3个时间进行，拌和时间应根据拌和机械类型确定。碾压混凝土宜采用强制式搅拌机，拌和时间可选60秒、90秒、120秒3个时间进行试验。3 试验组合根据投料顺序、拌和时间进行不同组合情况下的混凝土拌和物均匀性试验。试验组合见表4.2。表4.2 均匀性试验组合表序号投料顺序拌和时间（s）均匀性试验VC值（s）含气量（%）粗骨料含量偏差率（%）砂浆表观密度偏差率（kg/m3）1a6029031204b6059061207c60890912010d601190121204 砂浆表观密度偏差率试验参照SL352中相关条款进行，计算机口和机尾砂浆表观密度差值。5 粗骨料含量偏差率试验采用洗分法。1）仪器设备：5mm砂石料筛；磅秤，称量100kg，感量50g。2）拌和达到规定时间后，从拌和机口取最先出机试样一份（数量不少于100kg），搅拌均匀后，按四分法分成两份；分别称取30kg的试验料，通过5mm筛进行洗分，将筛余骨料烘干，称取烘干料质量；取两次测值的平均值作为机口试验结果G1。在同一盘中取拌和机最后出机的混凝土试样一份，按照上面步骤进行试验作为机尾试验结果G2。粗骨料含量偏差率按式4.2.1计算,取绝对值作为本组合试验结果。粗骨料含量偏差率=( G1- G2 )/MAX（G1，G2）*100% （ 式 4.2.1）3）试验结果评定选择同时满足VC值及含气量满足配合比要求、粗骨料含量偏差率小于10%、砂浆表观密度差值小于30kg/m3的投料顺序和拌和时间组合。对同时满足上述条件的多个组合，宜选择粗骨料含量偏差率及砂浆表观密度差值相对小值的组合。4.2.4 拌和生产能力测试在拌和站观察计时，连续记录拌和20盘所需要的时间，或者连续记录2h内生产的混凝土方量，测算拌和系统生产能力。4.2.5 拌和站VC值调整试验VC值调整可采用在保证水胶比不变的情况下增减单位用水量或增减减水剂掺量的方式进行。4.3 碾压参数试验4.3.1 在拌和站和碾压试验仓面分别测试VC值，确定VC值损失量。4.3.2选用不少于5个试验层分别进行碾压机械参数、碾压遍数、层间结合等试验内容。4.3.3机械参数、碾压遍数在同种级配料上进行。碾压参数选择试验时，碾压混凝土拌和物工作度（VC值）、含气量等性能应满足设计要求。4.3.4碾压机械参数试验1 碾压机械参数试验安排在第一层进行。在固定碾压遍数、铺料厚度的前提下，选择1.0km/h和1.5km/h两个振动碾行驶速度与振动碾高幅低频、低幅高频两个参数组合进行碾压后表观密度的检测，确定行驶速度-振幅-频率的组合参数。2 碾压机械参数试验组合参照表4.3表4.3 碾压机械参数试验组合表序号行驶速度（km/h）振幅、频率检测结果备注沉降量（mm）表观密度（kg/m3）11.0高幅低频2低幅高频31.5高幅低频4低幅高频3 试验实施1）在已布置好的场地上摊铺34cm-35cm厚的碾压混凝土，并沿宽度方向划分为4个2m宽的条带，在4个条带上按表4.3组合进行试验。2）先全部静压2遍，分条带采用不同的行驶速度、振幅、频率组合，振动碾压8遍；再全部静碾2遍收面。3）在每个条带上均匀布置7个沉降量测试点和7个表观密度测试点进行检测试验，计算压实度。碾压混凝土表观密度试验参照SL352中相关条款进行。4）选择压实度最大值的参数为碾压机械的试验参数。4.3.5碾压遍数试验1 碾压遍数试验选择在第二层、按照已确定的碾压机械参数进行。按照4.1.1条进行场地布置。在两个区域分别摊铺二级配、三级配碾压混凝土。2 先全部静压2遍，每个区域分别碾压6、8、10遍；每个碾压遍数完成后静碾2遍收面。3 在每个遍数碾压完成后10min60min内完成沉降量、表观密度检测。在每个区域均匀布置测试点，沉降量测试及表观密度检测不少于14个点。4选择压实度最大、碾后混凝土表面泛浆良好、有光亮感、不陷碾、稍有弹性的碾压遍数为试验参数。4.4碾压混凝土层间处理试验4.4.1层间处理试验按照已确定的碾压参数（碾压机械参数和碾压遍数）安排在第三、四、五层进行。第三层铺料前对第二层混凝土表面进行凿毛或冲毛处理，做为后续试验基础面。4.4.2 碾压混凝土现场凝结时间、拌和物性能、硬化混凝土性能测试安排在第三层进行。1 在铺筑好的层面上预定位置挖两个面积40cm40cm、深度20cm25cm的坑、参照SL352-2006中7.10条款“碾压混凝土拌和物仓面贯入阻力检测”方法进行现场凝结时间测试，结果取两个坑位测试时间的平均值。2 分别在拌和站和现场进行混凝土拌和物的VC值、含气量等试验。3 现场成型28d和设计龄期试件，进行抗压、抗冻、抗渗以及极限拉伸等性能检测。4.4.3冷缝处理试验1 在第三层表面进行冷缝处理，一般采用高压水冲毛处理方法。高压水枪口距离混凝土面采用（1015）cm。2 宜选择3个不同的冲水压力、冲水角度进行试验，观察冲毛效果和冲毛工作效率，冲毛效果以冲掉混凝土表层乳皮，砂颗粒裸露为宜。3 缝面处理完成并清洗干净，经验收合格后，及时均匀摊铺（1.52.0）cm厚的砂浆，砂浆稠度宜控制在140mm180mm，强度等级应高出混凝土强度等级5MPa。砂浆铺筑完成后及时铺筑第四层碾压混凝土。4 在基础垫层混凝土表面进行长龄期冲毛处理试验，试验方法参照前款进行。4.4.4温缝处理试验温缝处理试验布置在第四层进行。第四层混凝土碾压完成后，凝结时间在6小时与12小时之前及时铺洒灰浆或砂浆进行温缝处理后、铺筑第五层碾压混凝土。灰浆配合比应由室内试验确定，水胶比应不大于同种碾压混凝土的水胶比。4.5 碾压试验效果验证4.5.1二级配校核试验结合温缝处理试验布置在第四层进行，第四层混凝土碾压完成后进行表观密度检测不少于30个点，计算压实度的合格率和保证率，对碾压参数进行校核。铺筑第五层三级配碾压混凝土进行校核试验，检测方法和校核要求同二级配混凝土。4.5.2试验完成后应采用刻槽方法进行层间结合、铺料均匀性、混凝土内部密实情况等验证检查。（附录A）4.5.3特殊情况下，确需进行钻孔取芯、压水试验、剪切试验的，应使用校核试验确定的施工参数，另外做不少于5层的验证碾压混凝土，进行试验。4.6 碾压混凝土拌和物工作度（VC值）与混凝土可碾性试验4.6.1根据碾压试验现场料源、机械配置、环境条件对工艺试验选定的VC值进行调整，确定满足碾压混凝土可碾性要求的VC值范围。4.6.2 在碾压试验现场确定的混凝土拌和物VC值基础上进行调整，调整方法见表4.6.2。表4.6.2 VC值与混凝土可碾性试验表VC值范围（s）检测结果VC值（s）含气量（%）表观密度(kg/m3)层面碾压效果评价037910121315注：1、本表所列VC值范围以假定现场施工VC值为46s，实际调整范围可根据工程具体情况变化。2、效果评价包括表面泛浆情况、有无光亮感、是否陷碾、有无弹性等内容。4.6.3试验用一种级配的混凝土、布置在第六层、分（210）m四个条带进行。检测每条带碾压后混凝土表面碾压效果及表观密度，碾压及检测方法参照本规程4.3。4.6.4 经试验结果综合分析，确定现场施工VC值控制的最大范围。4.7 施工工艺演练4.7.1在混凝土工艺试验的同时，进行混凝土拌和、运输、入仓、摊铺、振动碾压、切缝、养护、水平缝处理等人员配合、机械配置及人工改善小气候等演练。4.7.2工艺试验的每一层，都可以进行变态混凝土的施工方法试验和演练， 变态混凝土试验时宜采用先变态、后碾压混凝土的顺序，加浆方式宜采用造孔注浆和切槽加浆方式，现场加浆应均匀，加浆量经过计算确定。铺料时宜采用平仓机辅以人工摊铺平整，铺层厚度与碾压混凝土厚度相同。1 造孔加浆法使用75以上强力振捣器在已摊铺好的混凝土表面均匀造孔，造孔深度宜与铺料层厚相同。根据布孔数量、孔间距、铺料厚度计算单孔加浆量，加浆完成后用碾压混凝土填埋，停滞5min10min后振捣，振捣时间以混凝土粗骨料不再显著下沉并开始泛浆为准，避免漏振、欠振或过振。2 切槽加浆法 再已摊铺好的碾压混凝土上，人工将碾压混凝土掏出沟槽（沟槽示意如图4.7.2），挖槽深度一般10cm左右，将灰浆均匀掺入沟槽内，灰浆可采用装有计量装置的加浆机或人工掺入。图4.7.2沟槽示意图 5 资料整理与报告编写5.1资料整理5.1.1对工艺试验过程中收集记录资料，整理、分析试验数据的可靠性，舍去不合理的数据。试验中应收集的记录资料主要包括：1 原材料检测记录。2 拌和时间和投料顺序记录。3 拌和系统配料称量偏差记录。4 出机口VC值、含气量、凝结时间、温度、外加剂浓度等记录。5 现场VC值、凝结时间、入仓温度等记录。6 铺料厚度及沉降量、碾压遍数及对应的表观密度的记录。7 其它记录。5.1.2 效果评价及工艺试验结果确定 1通过工艺试验及效果验证、试验全过程资料整理和结果分析，对原材料、混凝土配合比、拌和设备、质量检测方法、人员机械配合等进行效果评价。2确定碾压混凝土施工过程各工序施工方法、施工碾压参数控制标准。5.2报告编写5.2.1 对碾压混凝土工艺试验内容、效果评价、试验结果进行分析，编写工艺试验报告，作为碾压混凝土主体施工的依据。工艺试验报告包括但不限于以下内容：1 试验报告应包括工程简介、试验的依据、目的、主要参与人员、机械设备和检测试验仪器等基本内容。2碾压混凝土工艺试验所用原材料的检测结果、碾压混凝土工艺试验采用的混凝土配合比参数等。3 拌和工艺参数：试验确定的混凝土投料顺序、拌和时间、拌和容量与混凝土拌和物均匀性等。4 碾压工艺参数：确定碾压机械参数、摊铺厚度、碾压遍数等参数。5 施工过程中层间结合面的间隔时间、处理方式等施工工艺。6 工艺试验的拌和、运输、碾压、检测等过程中人员与设备的协调一致性。7 碾压工艺试验过程的检测试验结果。8 其他。附录A 刻槽验证碾压试验效果方法A.0.1刻槽试验可以定性的验证工艺试验的效果；刻槽应在工艺试验完成7d后进行。A.0.2本方法可以简单直观的检查混凝土层面结合情况、粗骨料与胶浆体的结合情况、压实层密实情况以及粗骨料分布均匀情况。A.0.3现场刻槽可采用铁锤、钢钎、铁锨、刷子、照相设备等A.0.4操作步骤 1 在工艺试验块的两个侧面随机布置不少于2个刻槽面； 2 刻槽尺寸为：长度、宽度、深度不宜小于1m；如图A.0.4。 附录A.0.4 刻槽位置示意图（单位：m）A.0.5留取影像资料，记录实际检查观察情况，定性评价碾压混凝土工艺试验效果。 表A.0.5 刻槽法验证试验记录表检查位置层间结合情况骨料与胶浆结合情况混凝土密实情况粗骨料分布情况备注0-0.35m0.35-0.70m0.70-1.05m1.05-1.40m. 附录B 试验用表B.1 拌和称量偏差记录表日 期： 年 月 日 天 气： 编号：材料名称水水泥掺和料小石中石大石减水剂引气剂配料单数量（kg/m3）实际称量（kg/m3）偏差（%）备注 记录人：B.2 碾压混凝土拌和物均匀性检测记录表日期： 年 月 日 编号：投料顺序碾压混凝土级配拌和时间（s）拌和物粗骨料含量检测（均称量50kg）机口拌和物洗后质量（kg）机尾拌和物洗后质量（kg）偏差率（%）拌和物砂浆表观密度检测（kg/m3）机口拌和物表观密度（kg/m3）机尾拌和物表观密度（kg/m3）差值（kg/m3）拌和时间（s）拌和物粗骨料含量检测（均称量50kg）机口拌和物洗后质量（kg）机尾拌和物洗后质量（kg）偏差率（%）拌和物砂浆表观密度检测（kg/m3）机口拌和物表观密度（kg/m3）机尾拌和物表观密度（kg/m3）差值（kg/m3）备注 差值均取绝对值。 质量偏差率（%）=（质量差值绝对值/均值）100 记录人： B.3 拌和物性能检测记录表 日 期： 年 月 日 天 气： 编号：设计VC值（s）设计含气量（%）混凝土强度等级检测部位及级配检测时间(时:分)VC值(s)/坍落度（cm）含气量(%)砼温()气温()试件成型情况： 记录人： B.4 碾压混凝土表观密度检测记录表 编号：试验部位砼强度等级测试日期班次桩号/高程碾压机具测试者记录计算者测孔编号层数（层）设计密度（kg/m3）级 配铺料厚度(cm)碾压遍数(遍)测孔深度(cm)湿密度（kg/m3）含水率（%）压实度备注 B.5 工艺试验现场施工过程检测记录表日 期： 年 月 日 天 气： 编号：铺料层数碾压混凝土级配实测VC值（s）实测混凝土温度（）一、压实沉降量测点虚铺厚度（cm）碾压遍数压实厚度（cm）沉降量（cm）平均沉降量（cm）1234二、凝结时间试坑体积(cm3)开始计时点测试时间（间隔）压力值(kN)备注 记录人： 水电水利工程碾压混凝土工艺试验规程条文说明3 基本规定3.0.6 碾压工艺试验时浇筑的混凝土质量不一定完全满足设计要求，不合格混凝土一旦进入实体，清除比较困难，所以要求工艺试验场地必须选择在坝体以外。浇筑垫层混凝土能起到使基础面平整、稳固的作用，一般浇筑混凝土强度等级不小于C20 、厚度不小于25cm。3.0.8 碾压混凝土室内配合比是在标准原材料、标准条件下确定的结果，与现场施工用的原材料和条件还存在一定差距，因此室内配合比必须经过现场试验验证试验确定施工用配合比。3.0.9 工艺试验宜安排在主体混凝土浇筑前14d完成。4 工艺试验实施4.1 工艺试验场地布置试验场地布置应遵循经济合理原则，在满足试验内容的前提下，可以布置单个条带或者多个条带。不同参数、可在同一条带上进行，也可以分别布置在不同的条带进行试验。在同一条带进行多个参数试验时，表观密度相邻测点间距不宜小于50cm。美国规范对场地尺寸规定为：承包商应在至少6m宽和20m长的截面上浇筑。4.2 投料顺序和拌和时间试验4.2.1投料顺序对碾压混凝土拌和物的质量有很大的影响，为了增加骨料与水胶浆的结合能力，避免骨料表面严重裹粉对碾压混凝土性能产生较大影响。当骨料表面裹粉严重时，投料顺序就显得相当重要。碾压混凝土拌和机械设备目前有强制式搅拌机、自落式搅拌机、连续式搅拌机。部分已建和在建的碾压混凝土工程用拌和设备及拌和时间见表4.2.1。 表4.2.1 拌和机械类型与拌和时间表 序号工程名称拌和机械类型拌和时间（s）备注1四川乐山舟坝水电站2m3强制式802湖北云口水电站HZS200-1Q4000强制式903湖北利川龙桥水电站DW2005连续式搅拌站/4湖北野山河水电站2.0m3强制式905湖北罗坡坝水电站DW2005连续式搅拌站/6新疆喀腊塑克水电站DW200513型连续式拌合楼/7陕西汉阴洞河水利枢纽工程B2.25-A-RW强制式758岩滩水电站3.0m3强制式15010桂林小溶江水电站36m3强制式8011温泉堡水库1m3强制式6012龙滩水电站6m3强制式9013李家河水电站1.5m3自落式1804.2.3 VC值调整试验，VC值调整可采用在保证水胶比不变的情况下增减单位用水量或增减减水剂掺量的方式进行；根据有关文献研究资料：单位用水量每增减1.5kg/m3，VC值减小或增加1s；减水剂每增减0.1%掺量，可减小或增加VC值2s,初凝时间可延缓30min左右。这一研究结果主要针对萘系高效减水剂，采用的聚羧酸高性能外加剂时，还有待于进一步研究。4.3.1碾压机械参数选择试验时，碾压遍数宜选择8遍、铺料厚度34cm-35cm。目前大部分碾压混凝土施工铺料厚度选择34cm-35cm，但随着施工技术的发展，铺料厚度已经达到50cm-75cm，那么铺料层底部能否压实将严重影响碾压混凝土施工质量，则对振动碾行驶速度、振幅和振动频率等参数的选择显得尤为重要。4.4 层间结合面处理4.4.2施工冷缝冲毛处理时，冲毛压力一般为(2050)MPa，水枪与混凝土面的夹角一般用(6075）度，水柱应以扇形喷出。4.5 碾压试验效果验证特殊情况下需要进行钻芯、钻孔压水、原位剪切试验时，必须在合格参数下最少2层进行。碾压工艺试验时一般不进行钻芯、钻孔、原位剪切等试验。4.6碾压混凝土拌和物工作度（VC值）与混凝土可碾性试验4.6.1我国是一个区域性差异很大的国家，气候条件多样，施工过程中的气温、日照、风速等对碾压混凝土的VC值都有极大影响，因此施工时必须根据工程所处的地理位置、气候因素、原材料等实际情况，对VC值进行调整，以适应混凝土可碾性要求。由于混凝土施工配合比是在试验规程要求的温度和湿度标准条件下进行的，但碾压试验现场情况千差万别，为了保证混凝土具有良好的可碾性，也必须在碾压试验现场对施工配合比参数进行调整。碾压混凝土的VC值控制在试验调整好的范围内，可以保证工程实体有良好的质量。超过VC值控制范围的混凝土严禁进入工程实体，应做废料处置。4.6.2 我国现行施工规范规定：碾压混凝土拌和物的VC值在现场宜选用2s-12s，在机口一般选用2s-8s。根据已建和在建工程施工确定的VC值结果看，各个工程差异较大，因此，每个工程施工前结合工程所处地域及施工计划时段，在施工VC值的基础上扩大VC值范围进行混凝土可碾性试验，确定现场碾压混凝土VC值控制的最大范围是十分必要的。4.7因为在实际施工过程中可能遇到一些特殊气候，如高温、大风、干燥等气候环境时，应考虑采取增湿降温措施，避免铺料表层过快失水；除过VC值应适当减小外，同时应采取在铺筑仓面人工喷雾措施，以保持仓面VC值相对恒定和减少混凝土温度回升，确保层面不泛白。参考个别工程实践，一般每10001500仓面面积布置1个喷雾机即可满足要求。