高自密实混凝土质量控制——以重庆綦江黄沙水库大坝为例

李 轶，李行文，徐代强

（1.重庆正源水务工程质量检测技术有限责任公司，401147，重庆；2.重庆市水利工程质量中心站，401147，重庆；3.重庆市綦江旅游度假区建设管理委员会，401420，重庆）

高自密实混凝土能够依靠自重在堆石体空隙等狭小曲折空间内长距离流动充填并可充填细小孔隙尖端，其流动性、抗离析性和稳定性的要求均高于常规的自密实混凝土。本文主要针对高自密实混凝土在重庆市綦江区黄沙水库堆石混凝土重力坝的运用，证明该项技术在水利工程中具有质量可靠性、经济成本节约性和施工进度高效性，可推广运用。

一、工程概况

黄沙水库位于重庆市綦江区永城镇永和村养生河右岸支流可乐槽沟下游，是一座以城镇供水、农业灌溉为主兼有灌区农村饮水等综合利用功能的中型骨干水利工程。工程由水库枢纽工程、借水工程、灌区工程三部分组成，其中水库枢纽工程由主坝、副坝、取水塔、放空管及生态放空管和附属工程组成。主坝坝顶高程376.50 m，最大坝高30 m，坝顶长209 m；副坝坝顶高程376.50 m，最大坝高15 m，坝顶长109.5 m。主副坝坝体均采用C15（90d）W6F50堆石混凝土。

二、高自密实混凝土施工质量控制

1.原材料质量控制

黄沙水库工程坚持“适材适构”的现代筑坝理念，即充分利用当地材料，根据不同材料特性，合理选择坝型，调整坝体结构及分区，以满足筑坝要求，在坝基适应性、坝型选择、结构分区中充分体现工程安全、经济合理、施工便捷、生态环保等方面优势。

细骨料选用当地黄沙村何家湾灰岩料生产的人工砂，运输距离6.5 km，经检测其主要指标为：表观密度2 670 kg/m3，细度模数2.64，石粉含量17.1%，坚固性1%，硫化物及硫酸盐含量0.24%，堆积密度1 660 kg/m3，饱和面干表观密度2 650 kg/m3，饱和面干吸水率1.1%，无有机质。

粗骨料选用当地黄沙村何家湾灰岩料生产的5～20 mm碎石，运输距离6.5 km，经检测其主要指标为：压碎指标9%，表观密度2 670 kg/m3，吸水率1.43%，含泥量0.4%，坚固性1%，针片状颗粒含量6.5%，硫化物及硫酸盐含量0.24%，堆积密度1550kg/m3，饱和面干表观密度2660kg/m3，饱和面干吸水率1.41%，无软弱颗粒和泥块。

堆石料选用采用当地黄沙村何家湾灰岩生产的块石料，运输距离6.5 km，经检测其主要指标为：饱和状态单轴抗压强度31.6 MPa，干燥状态单轴抗压强度33.9 MPa，软化系数0.93，块体密度2.64 kg/m3，自然吸水率1.85%，块径0.3～1.0 m。

水泥选用重庆綦江西南水泥有限公司生产的P.O42.5普通硅酸盐水泥，运输距离13 km，经检测其主要指标为：比表面积366 m2/kg，初凝时间162 min，终凝时间263 min，3 d抗折强度4.1 MPa，28 d抗折强度8.1 MPa，3 d抗压强度22.1 MPa，28 d抗压强度47.0 MPa，烧失量2.61%，三氧化硫2.78%，氧化镁1.58%，氯离子0.014%，安定性合格。

粉煤灰选用重庆松藻煤电有限公司（安稳电厂）生产的F类Ⅱ级粉煤灰，运输距离80 km，经检测其主要指标为：细度18.5%，需水量比102%，烧失量5.32%，密度2.33 g/cm3。

外加剂选用北京华石纳固科技有限公司生产的聚羧酸高性能减水剂，含固量17%，密度1.06 g/ml，pH值5.75，掺量为3.0%的减水率27%、坍落度1 h经时变化量30 mm、28 d收缩率比106%、凝结时间差210 min、7 d抗压强度比152%、28 d抗压强度比137%。

2.高自密实混凝土生产性试验

进行生产性试验是确保坝体高自密实混凝土生产质量的关键环节，主要目的是验证混凝土配合比、机具设备可靠性以及浇筑生产工艺流程等。

（1）试验场地设计

为避免试验失败导致坝体质量受到影响，试验段位置定于主坝上游的钢筋制作场地。试验段长10 m、宽7m，施工时模拟坝体分仓高度1.5m/层浇筑，共计1层，共计堆石混凝土体积105 m3，计划堆石率50%，所需堆石料52.5 m3，计重143 t（按检测数据2.72 g/cm3）；纯混凝土约为52.5 m3。

（2）主要施工设备

JS1000型混凝土料拌和站2套，30 m3/h；QTZ5013型塔吊2台；320B型KT反铲挖掘机1台；ZL30型装载机1台；CQ3260型15 t自卸汽车4台；7.5 kW水泵3台；110-80型混凝土输送泵1台，80 m3/h。

（3）生产性试验初拟配合比

初拟配合比采用实验室室内试配成果，每1 m3的C15（90d）W6F50自密实混凝土，P.O42.5普通硅酸盐水泥用量为122 kg；Ⅱ级粉煤灰387 kg，替代率76%，水灰比为0.31；细骨料1 022 kg，砂率63.3%；5～20mm粗骨料592kg；水160kg；聚羧酸高性能减水剂5.85kg。坍落度为280mm，塌落扩展度为670mm，V型漏斗通过时间为17s。

（4）试验过程控制

采用2台20 m3高压水泵人工冲洗料石，水量、压力满足冲洗要求。采用SEM655D型装载机（50型）装运料石，斗容3.0 m3，装载重量5 t（约2.5 m3松散料），最大运距250 m，来回用时10 min，每小时6趟，每小时堆石料入仓效率为15 m3/台。2台JS1000型搅拌机生产自密实混凝土，机械正常情况下每台每小时产量30～35 m3，混凝土输送泵每小时输送量（高压状态）50～60 m3，搅拌机生产效率满足混凝土不停输送的要求。混凝土浇筑时管口离浇筑点自由下落距离0.2～1 m，分6个浇筑点进行灌注，第1点至表面出现混凝土用时25 min，扩散范围为7 m（满仓）。完成后仓面呈倾斜状，表面较平整。施工配合比调整用时30 min；前期混凝土浇筑38 m3用时50 min；停泵观察时间30 min；剩余工作量用时15 min；清理机械15 min；合计用时2 h 20 min。混凝土初凝后开始进行洒水养护，养护时间21 d。

（5）混凝土抗压强度检测

取2组混凝土试块作7 d抗压强度检测，结果分别为12.6 MPa、12.1 MPa；取3组混凝土芯样检测，混凝土致密且包裹石料密实，抗压强度检测分别为26.6MPa、53.7MPa（石料包裹）、59.6 MPa（石料包裹）。

（6）试验结果

生产性试验后,推荐配合比为每1 m3的C15（90d）W6F50自密实混凝土，使用P.O42.5普通硅酸盐水泥122 kg，Ⅱ级粉煤灰356 kg，细骨料1 015 kg，5～20 mm粗骨料646 kg，水156 kg，聚羧酸高性能减水剂5.7 kg。

3.高自密实混凝土施工

石料堆码控制的核心是确保孔隙畅通，自密实混凝土浇筑的控制重点在于配合比调整控制、混凝土拌合物性能、浇筑点布置以及确保浇筑连续性。

（1）堆石料堆码

堆石料采取人工配合液压反铲筛选，同时利用高压水冲洗干净后，置于储料场将游离水控干。堆石料入仓主要采用人工配合50铲车倒退法堆码，对局部不均匀及预埋件保护部位辅以QTZ63（5013）塔吊吊运入仓补填。仓内块石体积应“下大上小、中大外小”，模板附近堆石尽量选用粒径小的块石且需离开模板30～100 cm。堆石完成后做好防雨（水）措施，防止雨（水）冲刷导致泥浆沉积于接触面。

（2）混凝土浇筑

以自密实混凝土生产性试验确定的配合比为依据，根据现场原材料检测结果进行调整修正，但水胶比变化不得超过±0.01～0.02，砂石用量±5%、水 泥用 量±10～20 kg，粉 煤灰用量±10～20 kg。为保证混凝土均匀良好的和易性与流动性，搅拌时间不宜小于2 min，坍落度控制在250～280 mm。混凝土的坍落度、坍落扩展度、V漏斗通过时间应每4 h检测不少于1次，出泵口自密实性能指标必须满足坍落度250～280 mm，坍落扩展度550～720 mm，V漏斗通过时间4～20 s。引气混凝土的含气量，每班应检测1次。含气量的范围应满足5.0%±1.0%。混凝土拌和物的温度、气温和原材料温度，每4 h应检测1次。混凝土运输采用拌和机出料后直接进入混凝土输送泵，再沿管道泵送至仓面，用塔机配合布料机布料，确保混凝土出仓质量与浇筑过程的连续性。具体操作时先以0.5～0.8 m3清水润湿和清洁泵管，在灌注自密实混凝土之前用0.5 m3（视管道长短灵活确定）同配比水泥砂浆润泵。 采用分点连续浇筑，即按照“多个浇筑点，一次注满，循序渐进”的方法实施，既可方便浇筑施工操作，又可利用混凝土层面散热，对降低大体积自密实性混凝土的温升有利。两个浇筑点距离不超过3 m，遵循单向逐点浇筑的原则，从上游侧开始，沿短边浇筑，尽量单向循环。如图1。

图1 混凝土浇筑布点图

（3）混凝土养护

混凝土在浇筑完毕6～18 h内开始洒水养护。混凝土应连续养护，养护期内始终使混凝土表面保持湿润。养护时间不宜小于28 d。

三、高自密实混凝土质量检验

黄沙水库大坝工程高自密实堆石混凝土施工未出现一条裂缝，实体质量检验采取了三种方式，即制作混凝土试块作抗压、抗冻和抗渗检测，钻孔作电视成像检查以及钻孔作坝体压水试验。

（1）混凝土试块检测情况

共取样C15（90d）W6F50混凝土试块130组检测抗压强度，试块抗压强度Ri为17～25.1 MPa，Rmin为17 MPa>0.9R，汇总统计计算平均强度Rn为20.84MPa，均方差S为1.32MPa，离差系数Cv为0.06，保证率系数t为4.67，保证率P为100%；抗冻和抗渗各检测36组，达到设计要求。

（2）钻孔电视成像检查情况

每一坝段布置2个孔，共计22孔，钻孔总进尺295.78 m，采用CCD摄像头在孔中摄像，观测平面反光镜反射的孔壁图像，观测范围为360°，采用1∶1比例显示，钻孔电视成像成果图显示混凝土与块石胶结密实。

（3）钻孔作坝体压水试验情况

对坝体钻16孔作压水试验，试验段长5.0 m，共计37段，试验压力1.0 MPa，透水率0.35～1.9 Lu，满足设计指标要求。 ■