高强混凝土施工技术在尼泊尔上塔马克西项目上的应用

□张宝红　□宁顺才（中国水利水电第十一工程局有限公司）



高强混凝土施工技术在尼泊尔上塔马克西项目上的应用

□张宝红□宁顺才（中国水利水电第十一工程局有限公司）

摘要：尼泊尔上塔马克西水电站工程坝首结构中，冲砂渠流道表层抗冲耐磨混凝土标号为C55和C70，为高强混凝土。对此部位混凝土配合比如何设计及如何施工，一直是公司关注和重视的一个问题，为此专门将它列为公司科技立项项目，成立了一个科技攻关小组，对此进行研究。经过近两年的技术攻关，最终完成了配合比设计及现场施工工作，混凝土的各项质量指标达到合同要求。文章在此对高标号混凝土施工技术进行详细总结，将取得的一些成功的经验和作法撰写成文，以供同类工程借鉴参考。

关键词：高强混凝土；配合比；施工技术

1　工程概况

尼泊尔上塔马克西水电站工程高标号抗冲耐磨混凝土等级为C55和C70，无抗冻抗渗要求，主要布置于冲砂渠和沉砂池流道表层，厚度为30 cm，总方量约9300 m3。

地质资料显示，工程所在区域的天然骨料大多为变质性片麻岩，天然比重2.70，洛杉矶磨耗值约40%，石料压碎值约12%，无侧限轴向抗压强度值为70～100 MPa，严格来说并不适合配制高强混凝土。水泥方面，工程所用水泥基本上来自印度，标号相当于中国的42.50水泥，比42.50水泥标号更高的水泥目前在印度并不多见。此类水泥也并不适合于高标号混凝土施工。工程前期，试图与业主协商降低混凝土等级或延长设计龄期，但均未获答复。种种迹象表明，在此工程上施工高标号混凝土存在着较大的困难。

经过多次技术讨论，最终决定尝试通过严格的技术措施来进行配合比设计，通过严格的施工工序质量控制使混凝土各项指标达到合同要求。

2　工作总体思路

高强混凝土之所以强度高，是因为此类混凝土比起普通混凝土，质地更密实，粗骨料与胶结凝材料之间的胶结强度更高，在受力破坏时，不会从分界面上破坏，而先从粗骨料上破坏。

根据当前工程界通用的高强混凝土设计方法，一般都采用掺入高效减水剂和硅粉的双掺技术法方案来进行整体设计。以提高骨料与胶凝材料的粘结强度作为关键技术，通过对粗细骨料的优选，使各种材料达到最佳配合比例，从而使混凝土更密实，强度更高。对于现场施工问题则主要通过采取特殊的施工措施来进行控制和解决。此类混凝土由于水灰比小，受到影响因素多，普通混凝土设计基础理论和公式已不再适用，需参考类似工程经验并结合现场原材料情况进行具体施工配合比参数设计。

3　配合比设计

3.1原材料选择标准及原则

根据《高强混凝土结构技术规程》CECS104：99规定，适合高强混凝土的水泥要具有强度高，需水量小，与外加剂和掺合料有较强的适应性特点。经过现场多次实验检验，产自印度的RAASIGOLDOPC53号普通硅酸盐水泥具有水化热稳定，28 d强度值高特点，与多种外加剂和硅粉有较强的适应性，是本工程上高强混凝土首选品牌。

掺入活性矿物掺合料硅粉，是提高混凝土早期强度，增强混凝土胶结强度的关键。要求硅粉具有二氧化硅含量高，颗粒细，强度比高，干缩小的特点。通过大量实验，选择了印度尼西亚产的SHAKTISF硅粉作为本工程中的首选产品。

掺入新一代聚羧酸类减水剂可以有效降低混凝土用水量，降低水灰比，增强水泥颗粒之间的粘聚力，是配制高强混凝土的主要技术。经过实验室比较研究，印度SIKA公司生产的高效缓凝减水剂SIKAVISCONCRETE10R与上述水泥有较好的兼容性，减水率达到35%，可以作为高标号混凝土的最佳选择。

细骨料的品质对高标号混凝土影响较大，一般情况下，配制高标号混凝土砂子的细度模数应＞2.60为最佳。本工程中砂子级配良好，细度模数长期稳定于2.60～3.10之间，含泥量低于0.50%，云母含量3%左右，比较适合配制高强混凝土。

高标号混凝土中，一般当试件破坏后，通常粗骨料最先破坏，因此在选择粗骨料时应选用强度高、吸水率低、级配良好的粗集料。宜选择表面粗糙、外形有棱角、针片状含量低的碎石，并且颗粒粒径宜小，以此来增大比表面积，增强颗粒间的粘结强度。工程所在地的粗骨料中，经过人工破碎后，得到5～20 mm级别的骨料，颗粒破碎面比率在80%以上。除磨耗值稍有偏大之外，其余各项指标基本能符合要求。

3.2选择的施工配合比

普通混凝土配合比计算公式和理论已不适合于高强混凝土配合比设计，主要以经验数据为主，对于60～100 MPa的混凝土，水灰比一般取0.25～0.30，再通过试拌实验进行调整。胶材用量总量不宜低于450 kg/m3，掺合料硅粉一般为水泥重量的5%～10%。单位用水量，一般取140～160 kg/m3,砂率一般取36%～40%，然后根据试拌进行调整。根据相关混凝土施工规范中关于高强混凝土配合比设计的有关规定，在室内经过大量的试拌工作，最终选择出表1的施工配合比。

表1　确定采用的施工配合比表

4　施工工序介绍

高强混凝土由于其特殊的性能，决定了其施工方法必然有别于普通混凝土。除了按常规方法加强质量控制外，主要从以下几方面加强了特殊的控制：

4.1混凝土搅拌方面

搅拌时间是普通混凝土的2～3倍，必须使用强制式搅拌机至少拌合3 min，使各种材料尤其是硅粉，充分与水泥颗粒分散均匀。对于高效减水剂，必须采用后掺法。因此需要将混凝土材料的投料顺序稍作调整，待骨料与水泥投入拌合机后先加一部分水，搅拌1 min后，再投入外加剂和剩余水量。

严格控制出机口坍落度，根据入仓方式不同，出机口坍落度有所区别。当用长臂反铲入仓时，控制初始坍落度为50～100 mm；当用吊罐入仓时，控制出机口坍落度为100～150 mm。由于此类混凝土的粘聚性较好，混凝土一般不会出现流淌离析松散等状态。

另外严格控制混凝土的拌合温度，当混凝土温度过低时（在工程上为15℃），聚羧酸类外加剂与水泥的化学反映会严重滞后，这是影响混凝土坍落度判断的一个关键因素。

4.2混凝土运输工具的选择

根据入仓方式不同，采取了不同的运输方式，当用长臂反铲入仓时，宜采用自卸车运输。当用吊罐入仓时，可以采用搅拌运输车方式，但一次装载方量不宜过大。

4.3混凝土入仓方式的选择

在本项目上，高强混凝土主要布置在消力池和沉砂池底板表层，选择采用长臂反铲入仓方式，对于少量的墩头高强混凝土，则采用吊罐入仓方式。严禁利用混凝土泵送入仓方式，这主要是由于高强混凝土粘聚性强，混凝土坍落度经时损失快，易造成堵管耽误生产。

4.4特殊的养护措施

高强混凝土有别于普通混凝土的地方，主要是水泥用量多又添加了硅粉，如果养护不当，极易出现裂缝。针对裂缝问题，分析认为，项目上高强混凝土全部位于结构物面层，厚度仅30 cm，因此不会出现由于温度过高而产生的温度裂缝。但由于面积较大且多为永久外露面，故可能会出现干缩裂缝。因此专门制定了防止表面干缩裂缝的特殊养护措施。

对于水平面底板高强混凝土，应在收面工序完成后立即贴面覆盖塑料薄膜进行保湿保温，覆盖时间≥48 h，直至混凝土具备一定的初始强度。然后平面洒水或囤水养护至少7 d，7 d以后应继续养护至28 d，此期间以表面湿润为主。

对于墩头外包高强混凝土，当浇筑完成后，应带模板养护至少2 d，2 d后拆模并立即覆盖薄膜并保持表面湿润至28 d。

实践证明，严格采取上述养护措施，可以有效地防止表面裂缝的发生。

5　混凝土的质量情况

截止到2014年12月份，共完成C55级混凝土浇筑43仓，浇筑共1530 m3，取试块49组，28 d龄期平均强度为63.30 MPa，合格率100%，抗压强度达到设计要求。C70级混凝土共完成浇筑108仓，浇筑混凝土4500 m3，取试块78组，28 d龄期平均强度76.20 MPa,合格率100%，抗压强度达到合同要求。外观质量方面，由于采取养护措施得力，养护时间较长，据观察混凝土表面均未出现大的裂缝。

6　结语

高标号混凝土在本项目上经过摸索、实践取得了初步成功，数据表明其强度达到了设计要求，表面未出现裂缝，施工工艺具有可操作性和可靠性。

但必须清醒的认识到，对此类混凝土必须进行严格的质量控制。在原材料的选择方面，对影响强度较大的硅粉和高效减水剂质量必须严格把关，坚决杜绝使用质量达不到要求的产品，对水泥和骨料应坚持连续检验，掌握其质量指标。其次在拌合和养护方面也必须严格落实质量控制措施，坚决杜绝思想麻痹走捷径省工序的作法，任何一道工序质量失败可能就意味着不合格。

（责任编辑：韦诗佳）

收稿日期：2015-12-11

中图分类号：TV422

文献标识码：B

文章编号：1673-8853（2016）03-0064-02