云南建投第一水利水电建设有限公司 云南昆明 650217
摘要：自密实混凝土具有的高流动性、不离析、均匀性及稳定性等特点，自密实堆石混凝土是依靠自密实混凝土的这些特点，采用大粒径的块石作为骨料，填充上自密实混凝土，从而形成了自密实堆石混凝土。作为一种高性能混凝土,它具有以下特点：①不需要振捣，靠自重、自流成型，节约人工，减少施工噪音；②水泥用量少，减少混凝土水化热，造价低；③提高浇筑速度，加快施工工期、节约施工管理成本等。本文以保处鲁水库挡水建筑物C15自密实堆石混凝土施工，浅析浇筑C15自密实堆石混凝土施工质量控制。
关键词：自密实堆石混凝土 ;高性能混凝土特点;施工质量控制
引言
在中国，自密实堆石混凝土技术最早是由清华大学金峰和安雪晖老师提出，并申请了国家发明专利，然后此项技术才逐步应用到水利水电项目上。目前，尽管自密实堆石混凝土已在许多工程中成功使用，施工质量控制技术也成熟，但是自密实堆石混凝土施工过程质量控制是跟施工企业管理人员水平高低、施工作业人员的综合素质、以及工程项目自身的特点（设计要求、施工条件、原材料等）息息相关，故每个工程项目的施工质量控制也不一样。本文主要结合保处鲁水库大坝工程实际施工情况，浅析本工程浇筑C15自密实堆石混凝土过程中的质量控制。
1 、工程介绍
保处鲁水库位于武定县已衣乡汤德古村委会保处鲁村下游1.8km处的黑鲁拉河支流糯尾河上。水库总库容为137.73万m3，是一座规模为小(l)型的灌溉供水及人畜用水的综合利用型水库。大坝为C15自密实堆石混凝土重力坝，最大坝高50.3m，坝顶总长度为122.0m，坝顶宽度为6.0m，坝顶高程2218.30m，浇筑混凝土总方量6.68万m3，其中C15自密实堆石混凝土5.21万m3（C15自密实混凝土2.35万m3，堆石料2.86万m3），每立方米自密实堆石混凝土中C15自密实混凝土占45%、堆石料占55%。
2 、施工过程质量控制
2.1 、原材料
原材料的使用主要包括水泥、碎石、砂子、粉煤灰（石粉）、堆石料、高效性能减水剂，质量控制主要通过现场试验检测控制。
2.1.1、 水泥
考虑到本工程水泥用量大，C15自密实混凝土性能特殊，对水泥性能的稳定性要求高，所有在混凝土施工前，参建单位一行分别到拉法基瑞安（富民）水泥有限公司、富民金锐水泥建材有限责任公司、云南易门中瑞建材有限公司进行实地考察，并由施工单位分别对上述3家公司所生产的水泥进行取样，送去云南润诺建筑工程检测有限公司做试验。通过对试验结果对比分析，工程最终选用由云南易门中瑞建材有限公司生产《海磐牌》P.O 42.5散装普通硅酸盐水泥。
施工单位在现场搅拌站设置2个100t水泥罐分批次对水泥进行储存，第一次储存水泥200t，以后每批次储存水泥100t，这样既保证水泥储存时间不会太长，也保证施工的连续性。每批次运输至工地现场的水泥，施工单位试验人员及时取样试验复核（检测频率为每批次1次），并将试验复核结果上报工程监理部，经工程监理部同意后再使用，使用遵循“先到先用”原则。保处鲁水库大坝工程C15自密实堆石混凝土使用水泥6940t，取样送检68组，检测结果全部满足规范及设计要求，没有出现不合格现象。
2.1.2 、碎石、砂子
工程所用的碎石、砂子均由保处鲁水库石料场开采石料加工生产，石料为砂岩。碎石、砂子在同一石料加工场、同一生产线加工生产。砂石料加工系统安装调试完成后，施工单位按设计技术要求安排砂石料加工场的技术人员试生产加工一部分碎石、砂子，之后由试验检测单位（云南润诺建筑工程检测有限公司）的试验工程师及第三方检测机构（楚雄润泽工程质量检测有限公司）的人员取样检测各项指标，各项指标均满足设计要求及达到标准规定后，再大量加工砂子、碎石。在砂石料加工过程中，试验工程师按照规范要求不定时、不定期的对碎石、砂子进行抽检试验（检测频率每8h不少于一次），检测砂的颗粒等级、砂中石粉含量以及砂的表观密度等指标和检测碎石的含泥量、表观密度、压碎值以及超、逊径等指标是否达到设计标准，若出现指标未达到设计技术要求规定时，立即停工查找原因整改，整改达到设计标准后再恢复生产加工砂石料。
2.1.2.1、砂子
砂石料加工过程中，对砂进行取样抽检试验178组，检测结果表明：砂的细度模数为2.52～2.71，属二区中砂，石粉含量15.5%～17.2%，表观密度2580kg/cm3～2660 kg/cm3，砂中无泥块含量及有机质含量，检测结果全部达到设计要求及满足标准规定，没有出现不合格现象。
2.1.2.2、碎石
砂石料加工过程中，对碎石（5～20mm）进行取样抽检试验178组，检测结果为：碎石含泥量0.5%～0.7%，表观密度2560kg/cm3～2650 kg/cm3，无泥块含量，吸水率0.96%～1.33%，压碎值7.5%～8.8%，针片状含量7.1%～8.9%，各项指标检测结果达到设计要求和满足规范标准，5～20mm颗粒筛分级配满足标准及设计要求，不存在超、逊径情况，没有出现不合格现象。
2.1.3、 粉煤灰（石粉）
本工程掺合料是使用砂石料加工厂的碎石（5-20mm）来磨制石粉，检测按照GB/T51003-2014标准要求检测，生产过程中，对成品石粉进行取样抽检试验52组：检测结果为细度为10.2%-12.5%，活性指数7d为64.7%-67.5%，活性指数28d为68.2%-69.3%，流动比为104%-109%，含水量0.12%-0.23%。检测结果完全满足规范标准和达到设计要求，没有出现不合格现象。
2.1.4、堆石料
设计要求为：上坝石料新鲜、完整、无风化、并冲洗干净，其物理力学指标为：容重大于2500KN/m3，抗压强度（水饱和状态）大于30MPa，软化系数大于0.8，石料粒径不小于30cm，最大粒径不超过结构断面最小边长的1/4。
C15自密实堆石混凝土使用的堆石料均从保处鲁水库石料场开采，为砂岩。在料场开采前，从石料场取样送检，将送检结果（物理力学指标）报监理部批准同意后再进行料场开采。料场开采前，石料取样送检2组，物理力学指标检测结果为：容重2570～2620 KN/m3，抗压强度（水饱和状态下）35.5～35.9 MPa，软化系数0.81～0.82，达到设计要求和标准规定。在施工期间，对石料进行取样抽检试验6组，试验结果为：容重2580～2660 KN/m3，抗压强度（水饱和状态下）35.2～36.3 MPa，软化系数0.81～0.83，物理力学指标全部达到设计要求和标准规定。石料的超粒径控制，在料场放炮作业后，安排一台神钢260挖掘机带液压破碎锤对超粒径块石进行二次破碎解小，石料解小粒径控制在30～50cm（粒径太大不利于装车和仓面卸料），安排一台CAT336挖掘机将大于30cm的石料进行收集归拢，然后再装至自卸汽车运输至洗料平台，清洗干净后再运输至仓面卸料，以保证上坝石料满足设计要求。小于30cm的石料通过自卸汽车运输至砂石料加工场生产砂子和碎石。
2.1.5、高性能减水剂
该项目C15自密实堆石混凝土中所用的高性能减水剂是由上海三瑞高分子材料股份有限公司制造和生产的性能优异的聚羧酸外加剂。对运输至工地现场并交付给施工方储存的减水剂，试验工程师及时取样试验复核，并将试验复核结果报告给项目监理单位，经项目监理单同意后方可使用。在整个C15自密实堆石混凝土施工过程中，试验工程师对高性能减水剂进行取样抽检试验22组，试验检测结果为：减水率27.7%～29.1%，含气量1.7%～2.3%，泌水率比49%～60%，凝结时间差（初凝）130～140分钟，抗压强度比7d为150%～158%，抗压强度比28d为136%～145%，检测结果符合DL/T 5100-2014水工混凝土外加剂技术规程中掺缓凝高性能减水剂要求标准，达到设计要求。
2.2、 C15自密实堆石混凝土现场生产性试验
该项目设计参数规定：C15自密实混凝土性能指标坍落度不得小于250mm，并且不得大于280mm；扩展度不得小于630mm，并且不得大于750mm；通过V型漏斗的时间不得小于7s，并且不得大于25s。
为了确保C15自密实堆石混凝土施工质量，在坝体C15自密实堆石混凝土施工前，该项目在坝外进行了现场生产性试验。试验区布置在大坝上游，1#试验区尺寸为6m×6m×1.5m，2#试验区尺寸为6m×6m×2.0m，3#试验区尺寸为6m×6m×2.5m。
生产性试验场地（8m×30m）平整后，先在平整好的基础面上浇筑300mm厚的C20混凝土作为C15自密实堆石混凝土的基础，等到C20混凝土龄期达到后再进行C15自密实堆石混凝土的模板施工，模板使用定做的钢模板（200cm×50cm×0.6cm），采用“内拉外衬”法安装。
采用两套HZS35小型混凝土搅拌站拌和混凝土，一台60型混凝土输送泵运输混凝土。混凝土拌制前，对现场的砂、碎石含水率进行检测，根据检测的含水率调整水胶比（以云南润诺建筑工程检测有限公司所出具的配合比为基数调整）；拌制混凝土时，拌合站控制室内控制台上各材料用量严格按照调整后的水胶比进行参数设置，全电脑集中自动控制各种材料称量，保证C15自密实混凝土拌和质量；混凝土搅拌结束后，试验人员立即对混凝土进行坍落度、扩展度、通过V型漏斗的时间进行现场取样试验，试验结果达到设计要求和规范标准后才允许经过输送泵送至试验仓面入仓。同时在试验仓面取两组混凝土试块，一组混凝土试块在标准养护下3天后进行抗压试验，一组混凝土试块在标准养护下28天后进行抗压试验，分别试验得出混凝土3天、28天抗压强度的实测值，查看C15自密实混凝土抗压试验结果是否达到设计要求和规范标准。另外，试验区混凝土浇筑完成并养护28d后，分别对1#试验区、2#试验区、3#试验区浇筑的C15自密实混凝土进行钻心取样试验，检测混凝土抗压强度是否与标准养护下混凝土抗压强度一致，同时用挖掘机带液压破碎锤分别对1#试验区、2#试验区、3#试验区进行破坏，查看C15自密实混凝土填充堆石体中空隙的饱满度。
通过现场生产性试验成果确定，本工程C15自密实堆石混凝土层厚为2m，长度按设计坝段（16m-20m）隔仓浇筑，混凝土拌和时间为90s。
2.3、大坝C15自密实堆石混凝土施工
该项目C15自密实堆石混凝土从左至右共分7个坝段，设计坝段长度为16～22m，每个坝段每仓C15自密实堆石混凝土浇筑厚度为2.0m，上、下游尺寸按设计图纸放样，施工按设计坝段从左至右依次进行，每仓C15自密实堆石混凝土的施工顺序为：仓面处理→架立模板→人工配合挖掘机堆石→校核模板→加固模板→C15自密实混凝土浇筑→养护→拆模板。
2.3.1、仓面处理
第一层C15自密实堆石混凝土接触面为C20钢筋混凝土垫层，因此在完成C20钢筋混凝土浇筑并达到初凝后，立即对垫层钢筋混凝土表面凿毛处理，待垫层钢筋混凝土达到终凝后冲洗干净，以增加层面粘结力，防止产生施工冷缝。第二层以后的C15自密实堆石混凝土接触面为C15自密实堆石混凝土，只需将仓面冲洗干净即可，因为C15自密实堆石混凝土浇筑后，混凝土面上有块石露出5～10cm，层面结合力好，不用再对混凝土表面进行凿毛处理。
2.3.2、模板施工
模板采用钢模板，尺寸为：200cm×50cm×0.6cm（长×宽×厚）。由于自密实混凝土具有流动性强、扩展度大等特点，施工中自密实混凝土对模板产生的侧压力比较大，故模板安装质量要求高，模板必须牢固可靠，防止爆模。该项目模板安装采用“内拉外衬”法，“内拉”即在每层混凝土浇筑完成后，立即预埋两排Ф20钢筋作为下一层模板安装的锚筋（一排预埋钢筋位置为距离模板安装边线0.1m，间距2.5m；一排预埋钢筋位置为距离模板安装边线1.2m，间距1.0m），下一层模板安装时采用Ф8的连接筋将模板与锚筋连接加固，连接筋一端与锚筋采用焊接连接，连接筋一端与对拉螺杆焊接，对拉螺杆再与模板连接加固，“外衬”采用钢管脚手架衬砌。模板底部与混凝土表面之间存在的缝隙，用水泥砂浆填补，以防混凝土浇筑过程中发生漏浆情况。
2.3.3、堆石料
C15自密实堆石混凝土使用的堆石料均从保处鲁水库石料场开采，在料场开采过程中，安排一台CAT336挖掘机将大于30cm的石料进行收集归拢备料，C15自密实堆石混凝土堆石料施工时，再将备好的堆石料装入自卸汽车运输至洗料平台，清洗干净后（石料及自卸汽车轮胎）再运输至仓面卸料，清洗平台至施工作业面的施工临时道路，必须硬化并专人负责清洗，避免自卸汽车进入作业面过程中，轮胎上夹带泥土污染坝面。
自卸汽车运输至仓面的石料，必须新鲜、完整、无风化，并冲洗干净，严禁风化的石料及未经冲洗干净的石料上坝。自卸汽车进入仓面卸料后，经施工管理人员查看，满足设计要求（石料新鲜、无风化、清洗干净）后，采用一台神钢220挖掘机配合人工进行石料堆码，堆码石料大面朝下，堆码整齐，靠近模板1.5米以内用人工堆码，避免机械堆码石料时破坏模板。石料堆码过程中，发现石料粒径小于30cm的，立即清除至仓面外集中堆放，然后再挖、装、运至石料加工厂加工砂石料。
2.3.4 、C15自密实混凝土浇筑
仓面模板及堆石料施工完成，经施工单位初检、复检、终检合格，并上报监理单位申请开仓浇筑，监理单位现场检查同意开仓浇筑后，再进行C15自密实混凝土拌和。
在每班C15自密实堆石混凝土施工之前，为了实现C15自密实混凝土浇筑的连续性，避免混凝土浇筑过程中出现非必要的间歇导致混凝土出现施工冷缝，影响C15自密实堆石混凝土质量，必须检查各种材料的储量是否满足本次浇筑的用量，检查拌和系统是否正常，泵送设备是否正常、泵送管道是否通畅等。为了保证C15自密实混凝土拌合的质量，在每班C15自密实堆石混凝土施工前，必须对拌和站的称量设备进行零点校正，对拌和站堆放的砂、碎石含水率进行检测（检测频率为每4小时一次），根据检测的含水率及时调整水胶比（以云南润诺建筑工程检测有限公司所出具的配合比为基数调整），拌和站控制室内控制台上各材料用量严格按照调整后的水胶比进行参数设置。
C15自密实混凝土拌和，材料称量按控制室设置好的参数由电脑自动控制，拌和时间严格按照生产性试验确定的时间90s，保证拌和质量；每一坝段C15自密实混凝土浇筑，试验人员在搅拌机出舱口取样试验（试验频率为4小时不少于一次），检测混凝土坍落度、扩展度、通过V型漏斗的时间是否达到设计要求，检测结果达到设计要求后才允许经过输送泵送至浇筑仓面。整个C15自密实堆石混凝土浇筑施工期，在搅拌机出舱口共取样检测148次，检测结果为：坍落度258mm～277mm，扩展度634mm～746mm，通过V型漏斗的时间12s～19s，检测结果全部到达设计要求。
C15自密实混凝土浇筑，入仓高度控制在1m以内，浇筑点间距控制在2m以内。运输至仓面的C15自密实混凝土，试验人员在输送泵出口取样试验（试验频率为8小时不少于一次），检查混凝土坍落度、扩展度、通过V型漏斗的时间是否满足设计要求。整个C15自密实堆石混凝土浇筑施工期，在输送泵出口取样检测96次，检测结果为：坍落度252mm～273mm，扩展度635mm～738mm，通过V型漏斗的时间12s～21s，检测结果全部到达设计要求。另外，现场根据每仓自密实混凝土浇筑方量取混凝土试块（取样标准：每坝段每层按200m3自密实混凝土取一次，每坝段每层混凝土浇筑不足200m3取一次），一次取2组混凝土试块分别在标准养护下3天、28天后进行抗压试验，检查C15自密实混凝土抗压强度是否达到设计要求。整个C15自密实堆石混凝土浇筑施工期，取混凝土试块326组（标准养护下3天的混凝土试块163组，标准养护下28天的混凝土试块163组），检测3天的混凝土试块抗压强度为5.2MPa～6.4MPa，检测28天的混凝土试块抗压强度为17.8MPa～20.2MPa，全部达到设计要求。
2.3.5、C15自密实堆石混凝土养护
C15自密实堆石混凝土养护，在混凝土浇筑完成，混凝土达到初凝后及时安排专人对堆石混凝土进行养护，该项目施工中，养护方法是采取在混凝土表面铺盖一层土工膜，然后在土工膜上洒水，养护时间为28天，在养护期内，保证铺盖的土工膜一直湿润，防止混凝土表面失水过快产生表面裂缝。
3、结束语
自密实堆石混凝土重力坝施工与其他坝型的水库施工相比，首先，施工简单快捷，可以加快施工进度，让水库早日建成发挥作用；其次，减少施工对生态环境的破坏、减少施工产生的噪音，对生态环境保护及文明施工有很大的贡献；再次自密实混凝土水泥用量少、造价低，可以降低工程造价。保处鲁水库大坝工程，如何保证C15自密实堆石混凝土施工质量是工程的重点和难点。在施工中，施工单位强化质量管理，加强施工过程质量控制，保证C15自密实堆石混凝土施工质量，没有发生一起因质量不合格而造成的返工情况，确保大坝封顶节点性控制工期，使整个工程按时、按质、按量完工，工程验收一次性通过。
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