水库坝体碾压混凝土试验方法要点探讨

梁博海

【摘要】文章主要针对水库坝体碾压混凝土试验方法要点与配合比设计进行了一些简要的分析研究。以供类似工程参考应用。

【关键词】水库坝体；碾压混凝土试验；配合比设计

一、引言

该水库工程由拦河坝、输水管线及进库道路组成。拦河坝为碾压混凝土重力坝，坝顶长度为338m，共分9个坝段，中间为溢流坝段，其两侧为左、右河床非溢流坝段，长为66m。溢流坝段长为57m，坝顶高程为51.0m，最大坝高为52m，溢流坝段分为5孔，每孔净宽为10m，堰顶高程为45.8m，堰面采用WES曲线，堰顶不设闸门，自由溢流，采用挑流消能。坝体上游为铅直坝坡，下游坝坡为1：0.78，坝顶宽度为6m。

二、碾压混凝土设计指标

根据施工阶段设计文件（TS-N-SZSZ-GDT-4GB-02），本工程大坝混凝土有R90100，W2（三级配碾压混凝土）；R90100，W4（三级配变态混凝土）；R28250，W4（二级配变态混凝土）；R28150，W4（三级配常态混凝土）；R90200，W6（二级配常态混凝土）；R28200，W6（二级配常态混凝土）；R28300，W6（二级配常态混凝土）；R28100，W4（三级配常态混凝土）；R28300（二级配常态混凝土）；C25（预制廊道）等共10种类混凝土配合比。

（一）原材料

（1）水泥：采用P.042.5水泥。（2）粉煤灰：采用发电厂生产的优质II级粉煤。（3）骨料：砂采用经过GSP破碎机处理后的砂，由砂品质指标和颗粒级配试验结果表明，破碎后的砂符合规范要求，砂子颗粒级配处于II区，细度模數FM=2.63属于中砂。混凝土配合比试验用的碎石产地为库区石场，石料质地为花岗岩石，按级配要求通过人工筛分后分为：5～20mm、20～40mm，40～80 mm3级。

三、碾压混凝土配合比设计

（一）碾压混凝土配合比参数选择试验

①骨料级配

在进行碾压混凝土配合比参数选择之前，需确定粗骨料的最大粒径、各粒径级粗骨料所占比例。对于本工程碾压混凝土大坝的最大粒径为80mm，各粒径级粗骨料所占比例可根据骨料的振实容重较大、粗骨料分离较小的原则通过试验确定。根据骨料级配试验结果，从碾压混凝土的抗分离性和均匀性考虑，采用碾压混凝土级配：二级配，小石：中石=40：60；三级配，小石：中石：大石=30：40：30。

②碾压混凝土最佳砂率选择

混凝土砂率是否合适直接影响混凝土单位用水量的高低，以及拌和物和易性和硬化后的混凝土的各项性能。因此必须通过试验选择在设定条件下，混凝土拌和物液化泛浆好、骨料挂浆充分、单位用水量最小时的砂率。最佳砂率选择试验采用固定水胶比和粉煤灰掺量，选择合适的单位用水量。由于砂中石粉含量偏少，为了达到改善碾压混凝土工作性、可碾性和提高层间结合质量的目的，采用粉煤灰代砂方案，三级配碾压混凝土按砂质量的4%掺入粉煤灰，通过砂率的变化，对碾压混凝土拌合物和阳值进行综合评定。试验结果表明，当水胶比为0.65时，碾压混凝土三级配最佳砂率为32%；当水胶比为0.45时，碾压混凝土二级配最佳砂率为37.5%。

③碾压混凝土比值与单位用水量关系

碾压混凝土单位用水量与VC值之间存在关联关系，随着单位用水量的增加，碾压混凝土VC值则减小。采用固定的水胶比、粉煤灰掺量和砂率，通过调整单位用水量，测试比值的变化情况。试验结果表明：当VC值每增减1S，用水量相应减增约1.7kg/m3。

④碾压混凝土外加剂掺量与用水量关系

采用固定的水胶比、砂率和粉煤灰掺量，通过对外加剂掺量的调整，变动碾压混凝土单位用水量和胶凝材用量，保持水胶比不变，使之达到相同或相近的比值（5±2s），分析外加剂掺量变化时对单位用水量的关系影响。试验结果表明：随着外加剂掺量增加（0.8%～1.2%），碾压混凝土单位用水量相应减少；在气温22.0℃～28.0℃之间，外加剂掺量为0.8%～1.0%时，混凝土凝结时间延长约为2h左右，在外加剂掺量为1.2%时，混凝土凝结时间较长。

（二）碾压混凝土配合比设计

①碾压混凝土配制强度的确定

碾压混凝土配合比设计应满足设计强度和耐久性要求，并做到经济合理。配制强度如下列公式计算：

碾压混凝土配合比设计龄期选用90d，设计抗压强度保证率为80%，t=0.842。当无近期同品种混凝土抗压强度统计资料时，标准差δ值可按附录A.2中取用，碾压混凝土配制强度见表1。

（三）碾压混凝土配合比试验

根据碾压混凝土试验配合比设计参数，进行碾压混凝土拌和物性能、力学性能、耐久性等试验。

①碾压混凝土拌和物性能试验

碾压混凝土配合比试验按照《水工混凝土试验规程》中碾压混凝土规定进行。试验所用砂砾石骨料均采用饱和面干状态，混凝土拌和采用300L自落式搅拌机，拌和前用少量的同种混凝土将搅拌机润湿挂浆，以减小拌和差异。采用的拌和投料顺序为：碎石、胶凝材料、砂子，干拌15s后，再把配制好的外加剂溶液同水一起加入到搅拌机搅 拌180s，将搅拌好的料倒在钢板上人工翻拌3次，然后按照试验规程检测评定。对碾压混凝土拌和物进行外观、骨料包裹情况、振实后的密实等进行检测，并测试阢值、含气量、密度、凝结时间等拌和物性能。②硬化碾压混凝土性能试验

硬化碾压混凝土主要检测强度和耐久性二项指标。碾压混凝土强度试验是将拌和物分2层装入边长为150mm的标准立方体试模中，每层插捣25次，并在拌和物表面压上4900Pa的配重块，在振动台上振动2～3倍的比值，以表面泛浆为准，抹平表面，48h后拆模，在标养室养护至龄期进行加荷试验。碾压混凝土耐久性试验成型方法与抗压强度原理相同。

四、结语

该水库大坝碾压混凝土配合比试验，是严格依照《水工碾压混凝土试验规程》等要求进行的。试验人员克服时间紧、任务重、材料性能差异较大等困难，科学、合理、严谨地进行了大量试验，取得了一系列真实可靠的试验数据。由于本工程所用的砂中石粉含量偏少，碾压混凝土中的富浆体总量相应减少，对施工和层间结合有一定影响。为此，在实际的碾压混凝土施工中，采用掺粉煤灰代替砂的方案，以调整补充碾压混凝土中浆体较低的现象。