三里坪碾压混凝土碾压工艺试验及参数确定

湖北三里坪水电站碾压混凝土碾压工艺试验及参数确定1、简述为了保证三里坪大坝施工的顺利进行，确保大坝施工质量，为大坝碾压施工提供科学合理、可靠的施工技术参数；为了在大坝正式施工前，检验施工各个环节的可行性、可靠性，按照规范及相关设计要求，进行了3次碾压混凝土现场工艺试验，根据试验结果确定出了满足大坝碾压砼施工技术要求的施工配合比、施工工艺及相关技术参数2、主题词碾压混凝土试验配合比施工工艺技术参数3、英文翻译Inordertoguaranteethesuccessfulconstructionofthedamthreemileping,toensuredamconstructionquality,fordamrollingconstructiontoprovidethescientificandreasonableandreliableconstructiontechnologyparameters;Forinthedamformalbeforeconstruction,constructioninspectionofeveryelementofthefeasibilityandreliability,accordingtostandardandrelateddesignrequirements,threetimestherollercompactedconcreteprocesstest,accordingtothetestresultstodeterminethedamrollingouttomeettherequirementsoftheconcreteconstructiontechnologymixtureratioofconstruction,theconstructiontechnologyandrelatedtechnicalparameters4、工程概况三里坪水利水电工程位于鄂西北房县，地处南河中游，是以防洪、发电为主，兼顾灌溉等其他效益的综合利用水利水电枢纽工程。本工程为Ⅱ等大（2）型工程，相应拦河坝、泄洪洞、溢流表孔、水垫塘等建筑物为2级建筑物，发电引水建筑物、电站厂房、开关站等建筑物为3级建筑物。枢纽工程由碾压混凝土双曲拱坝、中孔泄洪，、右岸发电引水系统、左岸地面厂房、导流洞等建筑物组成。双曲拱坝最大坝高141.0米，砼总方量39万m3，其中碾压砼33万m3，变态砼1万m3，常态砼5万m3。5、碾压工艺试验5.1试验主要依据本次试验主要依据：《湖北房县三里坪水利水电工程混凝土试验技术要求》。《水工碾压混凝土施工规范》。《水工混凝土试验规程》。《水工混凝土施工规范》。《三里坪水利水电站枢纽工程碾压砼配合比设计和性能研究试验报告》。《三里坪水利水电站枢纽工程砼配合比设计试验报告》。5.2试验目的验证配合比的合理性、可靠性及可碾性。测定碾压混凝土是否满足设计要求的密度，物理力学性能，耐久性等各项指标。检验碾压混凝土压实后的密实度。通过现场碾压试验，研究碾压砼施工工艺方法，演练碾压砼施工人员和施工设备，对施工人员进行现场技术培训。通过现场碾压试验，确定施工技术参数（包括碾压方式、碾压遍数、振动碾行进速度、振幅、频率、入仓、卸料、平仓、铺料厚度、施工层面允许间隔时间、层面处理、变态砼加浆量及加浆方式等）。5.3试验人员及设备专职试验人员11人，辅助试验人员20人；试验用料及设备见表1～表3。碾压砼工艺试验机械设备一览表表1序号机械名称机械型号技术参数数量1砼拌和站DW240生产砼240m3/h1座2自卸汽车/15t东风自卸汽车4辆3装载机ZL402m3/斗1台4自行式振动碾XD-120/1台5高频振捣棒φ100/4支6普通振捣棒φ50/2支7砼冲毛机GCH1358/1套8制浆机//1台9全站仪TCR-702/1台10冲洗轮胎设备/高压水枪2支碾压砼工艺试验检测仪器设备一览表表2序号仪器名称仪器型号技术参数数量1核子密度仪FJ型测35㎝50Hz±2Hz1台2VC值测定仪VBR-Ⅱ型50Hz±3Hz2台3砼凝结时间测定仪HG-1000S型1000N1台4砼振动台ZH.DG-80型50Hz±2Hz1台5混凝土含气量测定仪HC-7L7L1台6万能试验机WE-1000B型1000kN1台7超逊径筛//1套8针片状规准仪//1套9水泥胶砂搅拌机JJ-5型最大公转125±10r/min1台碾压砼试验材料用量表表3序号材料名称规格数量1组合钢模板及钢架管30×150㎝120㎡2进场路及两端入仓路碎石/63m34高效缓凝减水剂山西黄河新型化工有限公司0.8t8引气剂山西黄河新型化工有限公司120kg9二级配碾压砼C9020W6F10090m310三级配碾压砼C9020W4F50315m311垫层常态砼C2026m312砂浆含垫层面铺砂浆M2540m313二级配变态砼净浆0.50２.0m314三级配变态砼和表面净浆0.55６.0m35.4试验场地处理和布置在施工区下游围堰先用推土机整平表面，然后用振动碾无振碾压2遍，有振碾压6～10遍，使基础密实。随后在碾压密实平整的场地上先铺一层15cm厚的碾压砼，无振碾压2遍，有振碾压8遍，作为基础垫层。再在基础垫层上用墨线布置（7×20）m的试验区，分层进行二级配和三级配碾压试验。在试验场地顺长度方向两侧（模拟大坝上、下游）立模板，模板采用(150×30)cm组合钢模板，在垫层砼边缘设锚筋拉锚固定；随碾压层上升两端入仓道路用碎石升高。5.5试验用碾压砼原材料及检测结果本次试验碾压砼用的砂石骨料采用中国水电站十五局三里坪工程筛分场生产的砂石骨料，结果检测合格。水泥采用葛洲坝股份有限公司生产的“三峡”牌中热水泥，结果检测合格。碾压砼及变态砼浆液中的粉煤灰采用襄樊电厂Ⅱ级灰，结果检测合格。外加剂采用山西黄河新型化工有限公司生产的恒久牌系列外加剂，和武汉天衣化工有限责任公司生产的WHDF砼密实剂。5.6碾压混凝土工艺试验配合比本次碾压混凝土工艺试验采用葛洲坝检测中心提供的《三里坪水利水电站枢纽工程砼配合比设计试验报告》及中国水电十五局测试中心提供的《三里坪水利10水泥胶砂振动台ZS-15型60转/分70W1台11水泥电动抗折机DKZ-5000型5000N1台12水泥净浆搅拌机NJ-160A型最大转速285±10r/min1台13负压筛SF-150型-4000～-6000pa1台14电热干燥箱101A型(50～300)0C1台15高温炉KS系列12000C1台16其他辅助工具(钢钎、相机、把据、温度计等)水电站枢纽工程碾压混凝土砼配合比设计和性能研究试验报告》中的建议的施工配合比。详见表4.碾压混凝土建议施工用配合比表4葛局碾压混凝土测试中心碾压混凝土级配二级配三级配二级配三级配设计强度（MPa）C9020W8F100C9020W4F50C9020W8F100C9020W4F50配制强度（MPa）23.423.423.423.4水胶比0.500.550.450.50砂率（%）39343835粉煤灰掺量(%)55604550每方混凝土原材料用量（kg/m3）水1059510092水泥946911092粉煤灰1161049092砂831746798743碎石（mm）5-2066644665148320-4066659465141540-80/446/483减水剂(%)0.60.60.701.0引气剂(/万)14.015.020．010.0加浆量（%）////5.7混凝土拌和站投料方式混凝土拌和系统采用广州多维工程机械有限公司生产的DW240型连续式双卧轴砼拌和站，称量系统经过计量部门检定合格，经过试生产，系统工作正常，自动显示系统称量偏差满足《碾压砼施工规范》称量误差要求。因该拌和站出厂拌和参数已设定好，为固定设定值，因此本次试验未对拌和系统投料顺序、拌和时间进行试验，只对拌和物性能进行检测。6、碾压工艺试验现场工作流程6.1作业流程在试验场地上布置2m×2m方格网，用全站仪测定基础高程；15t自卸车运输碾压砼至试验场地，后退法卸料、平仓机进占法平仓，局部和边角部位辅以人工平仓，平仓时使砼有适当的掺合，消除由于自卸车卸料产生的砼离析现象；平仓后表面平整度控制在±3cm以内，铺料厚度初选35cm，平仓后在方格网点上测定铺料厚度；根据碾压机械的性能选择了（1～1.5）km/h的行进速度；碾压区域分别设置了6遍、8遍、10遍区，观察碾压效果,碾压过程碾迹清楚，振动碾行走顺直；靠近模板0.5m范围内的变态混凝土区，掺加净浆，用φ100变频振捣器振捣密实；加浆方式分别采用沟槽加浆、φ100变频振捣器成孔加浆二种方式进行比较试验，观察振捣效果；碾压完毕后用全站仪在方格网点测量碾后高程，以确定沉降高度；最后用核子密度仪测定压实密度,每层测定15~20个测点。6.2拌和物检测拌和物检测项目有出机温度、施工环境温度、VC值、含气量等，因碾压试验历时较长，各个参数变化较大，检测结果为试验成功时的各参数，施工环境温度（20~27）℃，砼出机温度（20.5~21）℃，VC值（4~6）S，平均5.4S，含气量4.2%；从现场碾压效果来看，VC值控制在4-6S碾压效果最佳.检测结果见表5。拌和物检测结果表5检测项目检测次数最大值最小值平均值备注环境温度(℃)1527.020.023.3砼出机温度(℃)1521.020.520.7VC值(S)156.24.85.4含气量(%)34.24.14.26.3铺料厚度及压实厚度检测铺料厚度最大38.6cm，最小26.5cm，平均值34.5cm，平均沉降量4.5cm；现场施工时铺料厚度控制在35±2cm，可满足压实层厚30cm。6.4行进速度及压实密度检测压实密度检测采用表面核子密度仪，每层测定孔间排距2m，二级配测定30个点，平均密度值2554kg/m3，三级配测定22个点，平均密度值2534kg/m3，压实度均满足规范内部碾压砼压实度大于97%、外部碾压砼大于98%的要求。6.5变态砼施工检测6.5.1在对沟槽加浆、φ100变频振捣器成孔加浆二种方式经试验对比后发现，沟槽加浆后浆液不易渗入底部，经振捣后表面浮浆较多，进度缓慢；用φ100变频振捣器成孔加浆后振捣效果良好，表面泛浆适中，施工简便，进度快。6.5.2加浆量按照每延米造孔数量计算单孔加浆量，加浆采用定量容器，现场试验加浆量在3%时振捣后表面浮浆较多，加浆量在2%时振捣效果良好，施工过程中可根据不同天气、不同温度和不同VC值，加浆量控制在（2~4）%范围内。6.6施工配合比确定首先在试验场地按照工艺试验计划完成了C9020W8F100二级配和C9020W6F50三级配碾压砼试验，因现场的骨料和试验时的原料差异较大，加上各方面影响因素较大，导致试验过程历时间较长，最终结合混凝土拌合物的可碾性应为最优的原则，考虑到砂石骨料、施工机械及拌和站系统等综合因素，对施工配合比调整进行了调整。按照调整后施工配合比继续进行工艺试验，碾压混凝土拌和物实测VC值平均6.2S，波动范围（4~8）S，外观混凝土粘聚性较差，碾压后表层泛浆情况不好，混凝土可碾性差，后按照业主、监理单位要求，为了进改善碾压混凝土的和易性、可碾性、及耐久性能，在配合比中掺加武汉天衣化工有限公司生产的WHDF增密剂。随后进行了掺加增密剂后的配合比工艺试验，现场试验表明混凝土可碾性虽有所改善，但仍达不到碾压混凝土要求，混凝土配合比仍需进一步试验研究。第二阶段按照业主、监理单位及施工项目经理部要求，改用十五局测试中心配合比重新进行碾压试验。分析用葛局配合比现场试验，混凝土和易性差，碾压后混凝土未泛浆的原因，主要为砂料细度模数偏大，石粉含量偏低，且混凝土的水灰比过大，胶材用量偏低所导致。在后续进行试验时采取了：降低砂率，采用超量掺加粉煤灰代替砂料，增加粉粒含量，从而改善混凝土的合易性，保证混凝土的可碾性。在3月26日下午对调整后的配合比进行了现场试验，用适量粉煤灰来代替砂料，增加砂料中的粉粒含量，按照调整后施工配合比进行工艺试验，碾压混凝土拌和物实测VC值平均5.5S，波动