高自密實堆石混凝土在御臨河生態調節大壩水利論文

　　高自密實堆石混凝土具有流動性、抗離析性、間隙通過性和自填性，能在不經振搗的情況下形成密實的混凝土結構，其抗壓、抗剪強度、透水率滿足設計及相關規范要求。

　　一、工程概況

　　工程地點位于重慶御臨河下游河段洛磧鎮鄭家灣，壩址距離御臨河與長江的匯合口約2.7㎞，重慶御臨河生態調節壩大壩主體水利工程，壩址以上控制集雨面積為3853㎞2，正常蓄水位172.2m，正常庫容1082萬m3，為Ⅲ等中型水庫。工程采用重力壩加調度控制閘(由導流明渠改建)，從左到右依次為非溢流壩、溢流壩、非溢流壩和調度控制閘等建筑物。壩軸線總長220.2m，其中河床壩長113.0m，壩高30m。

　　二、高自密實混凝土原材料的要求

　　高自密實混凝土從80年代在日本開始應用于建筑工程施工后，90年代我國就開始引進，在建筑工程施工應用后，已有一整套自密實混凝土配制、施工的經驗。2005年后在水利筑壩工程、堤防/擋墻建設、隧洞襯砌工程、病險水庫加固、水下混凝土工程、復雜地質條件下的基礎處理、地質災害防治、工程循環經濟、混凝土防水防護等領域形成系統解決方案，不斷創造著質量高、進度快、成本低、耗能少、污染小的新一代混凝土工程創新。

　　1.堆石混凝土壩體下游模板采用定型鋼模進場后先對模板尺寸和質量進行驗收，軸線尺寸、垂直度、標高等是否符合要求，墻身模板接縫、墻腳根部接縫嚴密并用砂漿塢腳;堆石混凝土壩體上游利用鋼筋混凝土防滲面板不需另設模板，每次立1-2m高。

　　2.堆石料要新鮮、完整，質地堅硬，不得有剝落層和裂紋。堆石料可以是毛石、塊石、粗料石和卵石，堆石料中部或其他部位厚度要求粒經不小于30cm，最大粒徑以運輸和方便入倉為限，但不宜大于1m，允許使用少量片石但其使用量不得超過堆石料總使用量的10%。堆石的運輸采用自卸車直接入倉的方式。為避免車輪帶入泥土，在入倉道路上設置沖洗臺，對車輪進行沖洗。當沒有合適的入倉道路時，堆石采用塔吊和吊車等其他方式入倉。壩體堆石料入倉采用人工平倉，計劃壩體堆石料每層厚度為1-1.5m。

　　3.選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，標號不低于42.5。進場后經現場抽樣檢測合格后方可施工。

　　4.按照國家標準《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T1596-2005)的相關規定，要求所使用的粉煤灰等級不低于II級粉煤灰。

　　5.選用的細骨料要求質地堅硬，清潔、級配良好，細度模數為2.3～3.0，并要對所選用的砂進行抽樣試驗，以測定其可用性。只有抽檢合格后才允許使用。

　　6.粗骨料施工時選用碎石作為混凝土拌制粗骨料。要求質地堅硬，清潔、級配良好，粒徑在5～20mm，超徑率不得超過5%。并要對所選用的碎石進行抽樣試驗，以測定其可用性。只有抽檢合格后才允許使用。

　　7.外加劑從專業廠家采購合格的堆石混凝土專用外加劑，其性能要符合《混凝土外加劑》(GB/T8076-2008)和《水工混凝土外加劑技術規程》(DL/T5100-1999)中的相關規定。

　　三、高自密實堆石混凝土的施工工藝

　　自密實堆石混凝土(Rock-filled Concrete，簡稱RFC)是高性能混凝土的一種，也有人稱為高流態混凝土。自密實混凝土拌和物工作性包括以下四個方面：流動性、抗離析性、間隙通過性和自填充性。它的主要性質是混凝土拌和物具有很高的流動性而不離散，不泌水，能靠自重自行填充模板內空間，且對于密集的鋼筋和形體復雜的結構都具有良好的填充性，能在不經振搗的情況下，形成密實的混凝土結構，并且還具有良好的力學性能和耐久性能。鑒于自密實混凝土無需振搗，僅靠自重填充密實，因此自密實混凝土工作性能的檢測方法與常態混凝土不同，主要采用坍落度、坍落擴展度試驗和V型漏斗試驗進行檢測，以控制自密實混凝土的質量，坍落標準250-280mm，坍落度擴展度550-720mm，V漏斗通過時間5-15S。

　　通過對進場原材料進行檢測合格后，通過試驗室試配得到自密實混凝土的理論配合比，實際施工配合比要根據施工時骨料的含水率進行適量調整修正，得到最終施工配合比。施工期間原材料供應廠家發生變化后必須重新進行配合比的試驗調整。

　　本工程采用雙臥軸強制式攪拌機拌制自密實混凝土，自密實混凝土中粗細骨料水泥均由電子自動配料機配料。自密實混凝土攪拌順序為：先將水泥粗細骨料原材料干拌均勻，再加入水和外加劑后攪拌1分鐘以上(氣溫低于15攝氏度時攪拌時間要求不低于1分半鐘)，目測自密實混凝土的性能達到標準后方可出機。

　　自密實混凝土水平(包括低高程倉面)采用地泵輸送，倉面升高以后垂直運輸采用塔吊配以混凝土吊罐。自密實混凝土入倉前要檢查拌合物質量，不合格的要禁止入倉。澆筑自密實混凝土時嚴禁在倉內加水。發現混凝土和易性較差時要采取加強措施(如添加外加劑、重新拌和等)。在澆筑過程中澆筑點的分布要均勻布置在整個倉面，其間距不得超過2m，必須在澆筑點的自密實混凝土填滿后方可移動到下一個澆筑點，澆筑順序要求單向不可在倉面往復澆筑。獨立的場面自密實混凝土澆筑要求連續完成不能中斷，如不可避免的出現中斷時，中斷時間不得超過45mins，否則應對已出機但未入倉的自密實混凝土作相應的處理，在未處理合格前不能再次入倉。自密實混凝土澆筑中斷過長導致堆石體內混凝土喪失流動性時，應首先澆筑混凝土配合比的自密實砂漿，使其完成覆蓋堆石混凝土內已喪失流動性混凝土的表面，才可繼續澆筑自密實混凝土。

　　在澆筑完成后若表層的塊石較少，可利用石料篩選剩余的小塊石拋入倉面進行平倉工序。除表層自密實混凝土外，每一倉的頂面要留有塊石棱角，塊石棱角要高出自密實混凝土頂面約5-20cm，以便于下一倉的粘結。

　　當日平均氣溫高于15攝氏度時，混凝土澆筑完畢兩天或混凝土強度不低于5Mpa時方可進行下一倉的堆石。氣溫低于15攝氏度時，間隔時間應根據實際情況相應延長，最重要的指標為混凝土強度不低于5Mpa。

　　冬季氣溫較低時對自密實混凝土要采取相應的措施進行保護，防止混凝土凍傷(如覆蓋保溫、蒸養、改變混凝土澆筑時間、加適量防凍劑等)。

　　四、自密實混凝土質量控制和檢測

　　自密實混凝土拌和生產中要對各種原材料配料情況進行抽檢，每一臺班應不少于2次，發現配料偏差超出允許范圍要及時糾正。自密實混凝土坍落度、坍落擴展度、V漏斗通過時間的實際情況應每4小時抽檢一次，發現偏差超出允許范圍要分析原因及時修正。

　　堆石混凝土容重及孔隙率：采用挖試坑的方法檢測。在壩高1/3以下每澆筑5-10m高挖試坑一個;在壩高1/3至2/3挖試坑一個;在壩高2/3以上挖試坑一個。

　　堆石混凝土密實度檢測：采用預埋鋼管法檢測。在堆石中預埋直接10cm的鋼管，待堆石混凝土硬化后拔出，通過對孔內密實度的觀測評定堆石混凝土的密實性，孔內缺陷面積不得超過總面積的5%。檢測頻率為每層每100㎡鋪設一根檢測管。堆石混凝土力學性能試驗：采用堆石混凝土施工方法澆筑邊長>50cm的堆石混凝土試塊，通過實驗室試壓檢測堆石混凝土的力學指標。

　　五、第三方檢測結果并驗證

　　由重慶兩江新區建設投資有限公司委托長江勘測技術研究所檢測，經長江勘測技術研究所檢測透水率最大值為0.5Lu，最小值為0.1 Lu，設計值為5 Lu(1 Lu=1*10-12 m/s)。取芯混凝土抗壓強度最大值為69.5MPa，最小值為34.0MPa，設計強度為C30。堆石混凝土試坑容重最大為2.546T/m3，最小為2.542T/m3，設計為2.45 T/m3。

　　檢測結果滿足設計及有關規范要求(報告編號為CJKJSCRFC14-02)。經過2014年8月份50年以遇山洪考驗，洪水最高水位為179m大壩安全運行.

　　六、自密實堆石混凝土新技術七大優勢

　　1.低水泥用量與低水化熱

　　堆石混凝土采用大量塊石作為原料， 單m3RFC中專用高自密實性能混凝土用量不超過45%，同時可利用粉煤灰，礦渣粉、石粉等活性 RFC澆筑完成或惰性摻合料，相較于傳統混凝土技術，水泥用量可顯著降低;C20等級堆石混凝土中的水泥含量一般不超過80kg/m3。根據工程實際數據，不同巖性C20堆石混凝土絕熱溫升不超過13∽18℃。在大體積混凝土施工中可以顯著簡化甚至取消溫控措施。

　　2.綜合性能穩定，安全系數高

　　相互搭接的堆石骨架在提高材料抗壓、抗剪強度，抑制干縮變形，提高結構體積穩定性等方面都有著顯著的效果。各項力學性能均能滿足設計要求，特別是在抗壓，抗剪強度方面有足夠的安全富余系數，工程鉆孔壓水檢測透水率能夠滿足低于1Lu的要求;

　　抗壓強度為：fCRFC=(1.3∽1.5)fCRFC

　　抗拉強度為：flRFC=0.9f1HSCC

　　3.強化抗剪能力簡化鑿毛

　　由于大量塊石的使用，提高了倉面層間的咬合能力，增強了堆石混凝土的抗剪能力，經過全尺寸試件大剪試驗(堆石料為灰巖)結論得出，抗剪斷參數為f=1.71，c=1.59Mpa同時，層間凸起的塊石可以增大其表面粗糙度，進一步簡化鑿毛工序

　　4.高密實度保證與高容重

　　堆石混凝土中堆石含量超過55%其容重明顯高于普通混凝土砌石體，一般可達2.5t/m3 同時高自密實性能混凝土具有高流動性，抗分離性能好，填充能力可達到㎜級，可完全充填塊石空隙，保證與堆石粘結緊密，保證堆石混凝土內部密實。

　　5.施工質量控制簡便有效

　　堆石混凝土施工無需振搗，堆石入倉和RFC澆筑均可采用大規模機械完成，減少了人工的參與，從而避免了由人為因素造成的施工質量不穩定現象。

　　6.節能低碳創造綠色工程

　　堆石混凝土充分利用大量經濟且容易獲得的塊石卵石為材料，最大限度地降低了膠凝材料用量的同時還在骨料破碎，混凝土生產澆筑等施工環節上大大的節約了能源，減小了二氧化碳的排放，變廢為寶，實現循環利用，促進節能減。

　　7.與普通混凝土相比可大大節約工程建設投資

　　塊石的大量使用可最大程度減少膠凝材料用量及混凝土生產、運輸及澆筑用量，從而降低材料成本及施工成本;施工機械化程度高，簡化或消除溫控措施，澆筑過程免去振搗工序，減少了人工鑿毛和人工成本的投入，通過對比分析，堆石混凝土比普通混凝土工程成本可降低20%左右。

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