摘要:自密实混凝土与普通混凝土相比,其优势主要体现为较高的间隙通过性、较高的流动自填充性、较强的抗离析能力,这些良好的性能让自密实混凝土在水利工程建设中有着广泛应用。本文以马关县河边水库大坝工程为例,分别从自密实堆石混凝土的基础材料质量控制,配合比的设计,以及堆石入仓、混凝土浇筑、养护作业、常见质量问题处理等方面,对施工过程中的技术要点和质量控制措施展开了简要分析。
关键词:自密实混凝土;堆石料;配合比;堆石入仓
引言:以往很多水库混凝土重力坝建成并投入使用一段时间后,经常会检测到坝基不均匀沉降、坝体裂缝等质量问题,多数情况下与混凝土施工质量有密切关系。例如大体积混凝土水化热导致温度裂缝,混凝土浇筑时未充分振捣导致密实性不好,承载力达不到设计要求等。在水库建设中,使用自密实混凝土代替普通混凝土,可以有效解决此类问题。此外,自密实混凝土除了性能优良外,还具有材料浪费少、块石利用率高、工期快投资少等特点,也符合当前提倡的“绿色施工”理念,具有推广应用价值。
一、工程概况
马关县河边水库位于马关县仁和镇响水河一级支流落却河干流上,水库总库容2380万m3,工程规模为中型,工程等别为Ⅲ等,河边水库设计坝型为堆石混凝土重力坝,最大坝高为61.9m,坝轴线长198.0m,坝顶高程1330.0m,正常蓄水位1328.17m。库区地势总体西高东低,属侵蚀溶蚀低中山地貌和构造侵蚀峡谷地貌。
二、堆石混凝土基础材料的质量控制
自密实堆石混凝土是由多种基础材料按照一定比例混合形成。为了切实提高自密实堆石混凝土的使用效果,需要从源头上对各类基础材料的质量进行把关和控制。具体来说:
(1)水泥。使用标号为42.5的普通硅酸盐水泥即可。但是要注意对水泥进行抽样检查,防止水泥在运输或存储期间,因为受潮出现板结、成块等质量问题。对于暂时存放的水泥,要注意单独存放,并做好存放区域内的防水、防潮处理。
(2)砂石。选用细度模数为3.0-3.2的中砂,含粉率需要控制在5%以下。石子需要经过筛网筛选,保证粒径在25mm以下。石子的含泥量需要控制在1%以下。
(3)粉煤灰。选用II级灰,标准细度控制在20%以内,烧失量不超过10%。
(4)堆石料。优先考虑使用花岗岩或选用当地弱风化新鲜灰岩料其饱和抗压强度达到设计要求,入仓前应清洗干净,含泥量泥块含量需满足设计要求,保证堆石料没有严重的风化、分层等问题。
除了上述主要物料外,水和外加剂也需要加以注意,水要抽取干净的河水,外加剂的使用种类和具体用量也要进行控制。
三、堆石混凝土自身质量的控制
1、科学设计配合比
自密实堆石混凝土的各类物料经质量检查确定不存在问题,且各项参数符合使用要求后,还需要根据水库施工需要,计算各物料的配合比。明确自密实混凝土的主要性能参数,例如坍落度、坍落扩展度、V型漏斗通过时间、强度等。然后根据这些性能参数不断的调整和优化配合比,直到某一种配合方案能够完全满足混凝土的使用需要,即确定为该工程中所用混凝土的配合比。
2、制备试块并进行性能检测
在确定配合比之后,还需要制作试验仓,根据试验仓内混凝土的性能参数,验证该配合比方案是否科学、可行。
试验仓的尺寸为5m×4m×3m,现场开挖后还需要做好四周和底部的整平处理。按照配合比将所有基础材料加入到搅拌设备中,拌匀之后将混凝土倒入试验仓,进行常规养护,28d后对试验仓的抗压强度检测,根据《钻芯法检测混凝土强度技术规程》(CECS03:2007)中的规定进行钻孔取芯,芯样直径10cm。将实际检测结果与设计参数进行对比,如果全部满足设计要求后,可以进行大批量的制备混凝土。这样既可以保证制备的混凝土满足水库建设所需,又避免了因为混凝土性能不达标而造成物料、成本浪费的问题。
三、自密实堆石混凝土施工技术要点
1、堆石入仓
按照设计方案完成坝基开挖后,需要进行内部清理,将泥土、松动的试块等全部清理出来,营造良好的浇筑环境。现场准备好的堆石料,需要采用清水反复冲洗干净,保证堆石料表面没有泥土和粉尘后入仓,有助于堆石料与自密实混凝土的粘结。对于入仓堆石料的块径也要根据设计方案进行筛选,不得小于300mm,每仓堆石厚度控制在1~1.5m。仓内堆石达到指定厚度后,进行简单的整平处理,为下一步的混凝土浇筑成型创造良好的条件。
2、浇筑混凝土
根据水库现存的情况,在合适的开阔地带上建设临时拌合站,现场施工所用的自密实混凝土全部现用现配,保证混凝土的性能。混凝土制作完成后,通过拌合站的出料口,在输送泵的作用下进入到施工现场,直接入仓。为了加快施工进度,本次工程中采用了多点位同时浇筑作业的模式。为了防止出现混凝土分层的情况,在需要提前做好浇筑点的设计。相邻两个浇筑点的直线距离控制在15-20m,并且所有浇筑点的混凝土浇筑速度保持一致。通过调节输送泵的功率控制混凝土的浇筑速度,避免因为浇筑速度过快而形成气泡。每一个浇筑点必须要保证一次性浇筑完成,防止因为多次浇筑导致混凝土出现分层的情况。
3、养护作业
自密实堆石混凝土在浇筑完毕后,也需要开展必要的养护作业,以提高混凝土的各项性能。养护时要注意以下几个关键点:首先是养护时间的控制上。在自密实混凝土完成了终凝,就可以开始养护作业。养护作业越早开展越好,整个养护周期为28d。其次是养护方法的选择,要根据具体情况来确定,例如养护期间温度较高,为了防止混凝土蒸发失水的速度过快而出现干裂,应当进行洒水保湿养护;如果养护期间出现了降雨天气,也应当采取必要的防水措施,保证混凝土能够尽快的干燥。养护作业结束后,还应当安排质量检测人员,随机选取几处位置进行钻芯取样,检测自密实堆石混凝土的实际浇筑效果是否达到了设计需要。立模浇筑的自密实堆石混凝土缺陷应在拆模后 24h 内完成修补。
四、常见问题的处理
在自密实堆石混凝土的施工中,有时候即便是采取了相应的技术管理措施,也仍然会因为其他因素的干扰而出现质量缺陷。对于这些质量问题也要引起重视,并及时采取相应的处理措施,保证水库工程的建设质量。根据以往的经验,自密实堆石混凝土施工常见的问题有裂缝、内部孔洞等。通过分析问题成因,制定相应的解决方案。例如因为温度原因导致的开裂,裂缝数量较少、宽度不大的,无需进行处理;如果裂缝问题较为严重,应及时采取灌浆封堵等方法,避免裂缝的扩大。后期还要继续做好观测,例如坝基是否出现了不均匀沉降现象,也要根据实际观测结果采取相应的处理措施,保证大坝的稳定运行。
结语:自密实堆石混凝土施工中,可以就地获取堆石料,既可以节约资源和控制成本,又能够加快工程进度。从自密实混凝土的自身性能上来看,较强的渗透能力和抗离析能力,保证了浇筑后混凝土的成型效果理想,对于解决普通混凝土常见的质量通病也有很大的帮助。河边水库工程运用自密实堆石混凝土技术完成施工且正常蓄水后,没有观测到坝基不均匀沉降现象,也未出现坝体裂缝、渗水等质量问题,证明了该技术的应有效果,在今后的水库工程中具有推广使用价值。
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