三峡三期RCC围堰改性混凝土施工工艺

    摘要：近10年来碾压混凝土施工的经验表明，将改性混凝土运用于距上、下游模板边、预制廊道、埋设件、止水片、应力释放孔、排水槽等部位50 cm范围的位置，可以较好地解决碾压混凝土这些部位的结合问题，同时可解决这些部位的防渗问题。三峡三期RCC挡水围堰在迎水面0.5 m范围内运用改性混凝土，围堰投入使用后，运行工况正常。
    三峡三期RCC挡水围堰为一座要拦挡2～3年高蓄水位（?139m）的Ⅰ级临时性建筑物，堰体长580 m，最大堰高115 m，最大堰宽107 m，上游迎水面面积达4.5万m2，迎水面模板边改性混凝土（0.5 m宽范围）将直接承受着巨大水压，对其抗渗性要求高，对上游面0.5 m宽改性混凝土的密实性、抗渗性要求与百米级常态混凝土重力坝完全相同。本文就三峡三期RCC挡水围堰迎水面的改性混凝土（迎水面0.5m范围二级配碾压混凝土+水泥净浆）的施工工艺加以阐述，以飨读者。
    1 改性混凝土施工
    1.1 改性混凝土的试验研究
    三期RCC挡水围堰碾压混凝土主要由右岸 ?84拌和系统和?150拌和系统拌制生产。两拌和系统采用华新、湖南特种525#中热水泥；邹县电厂、鸭河口电厂级粉煤灰；下岸溪人工砂、人工碎石；外加剂：?84拌和系统掺加的是DH9+AIR202、?150拌和系统掺加的是JG3+AIR202。为保证改性混凝土的防渗性能、耐久性能，结合以往碾压混凝土工程掺合的特点，三峡三期RCC挡水围堰采用加水泥净浆进行改性，水泥净浆掺加外加剂122HE+KIM，葛洲坝试验室对上游面防渗层C9015F50W8二级配碾压混凝土进行了加浆量及防水剂KIM适宜掺量的试验。
    1.1.1 改性混凝土外加剂的掺加
    122HE和KIM掺加量按碾压混凝土胶凝材料+净浆材料的总和掺入，即胶凝材料总量\\[(C碾压+ F碾压)+ (C净浆+ F净浆)\\]×外加剂掺量%。由于KIM防水剂有一定的缓凝和引气作用，为使混凝土早期强度不受影响，在对122HE和KIM进行性能测试的基础上初步确定122HE加入量为胶凝材料总量的2%，KIM加入量分别为胶凝材料总量的2%、1%、0.8%。
    1.1.2 改性混凝土性能试验
    为了解改性混凝土物理力学性能及强度的发展情况，在保证加净浆后改性混凝土的塌落度为1～3 cm范围内，成型混凝土抗压强度试样（1 d、2 d、3 d、7 d）各一组。改性混凝土中净浆按10 L/m3、15 L/m3、20 L/m3加浆量分别掺入碾压混凝土中。
    试验表明，改性混凝土7 d龄期时，外加剂122HE加入量为胶凝材料总量2%，KIM的加入量为胶凝材料总量0.8%～2%时，改性混凝土抗压强度满足设计要求。
    最后根据现场使用情况及试验结果，推荐122HE、 KIM的加入量分别为胶凝材料总量的2%，混凝土中加浆量为20 L/m3。C9015F50W8二级配碾压混凝土改性用净浆配合比见表1。
    1.2 改性混凝土施工工艺
    三期RCC挡水围堰改性混凝土施工工艺流程：
    1.2.1 改性混凝土净浆生产及加浆施工工艺
    三期挡水RCC围堰碾压混凝土采用通仓薄层连续上升方式，通仓平推铺筑碾压和斜层平推铺筑碾压两种方法施工。为保证大体积碾压混凝土高强度施工中水泥净浆供应，在堰体的右岸?140 m高程专置了一座水泥净浆生产系统。水泥净浆整个生产过程均由试验室、监理人员严格把关，每班检测浆液浓度不少于4次，制好的浆液存放不超过2 h。拌制好的水泥净浆由输浆管路送至中转站，掺加外加剂（122HE+KIM）后由输浆管路加压送至仓面，用小型装载机运送到仓面需加浆的部位。为防止水泥净浆中的胶材出现离析、沉淀现象，要求中转站浆液不停地搅拌、输浆管路保持通畅及润湿、装载机斗内每注完一次浆后及时进行沉淀清理。
    改性混凝土加浆在迎水面0.5 m范围内的碾压混凝土平仓后进行，加浆方式有两种，一是在碾压好的混凝土层面上匀速铺浆；二是在碾压好的混凝土层面人工挖深0.1～0.15 m、宽0.10 m两道沟槽后，将浆液匀速铺洒到沟槽里。两种加浆方式均要求铺洒的净浆厚度基本一致。为确保铺浆均匀，局部出现的富余浆体，人工转移至贫浆部位。施工中根据仓面有关参数，制定一次加浆长度和加浆次数，加浆体积由自动记录仪和储浆桶上的刻度尺反映出来。表2是施工中典型堰段仓面的一次加浆实施成果。
    要求平仓后的碾压混凝土表面平整，没有明显的凹凸起伏，以确保上层净浆铺洒均匀并有效地掺入碾压混凝土内。要求碾压混凝土拌和物摊铺完后15 min内完成净浆铺筑，铺完后及时跟随振捣，以保证碾压混凝土拌和物和水泥净浆质量新鲜。
    1.2.2 改性混凝土振捣
    改性混凝土的振捣采用常态混凝土的振捣方法。?100的高频振捣器垂直插入碾压混凝土中，利用振动力减小骨料内部摩擦阻力和粘结力，使振动范围内的碾压混凝土呈流态，铺洒在碾压混凝土面层及沟槽中的水泥净浆均匀地充填骨料空隙，振捣至无气泡溢出时为止。每段堰块（20 m长×0.5 m宽）的改性混凝土从加浆到振捣完毕控制在40 min内。振捣时振捣棒伸入下层混凝土0.05 m，振捣范围延伸到碾压混凝土内0.20～0.30 m，为保证改性区域和碾压区域的结合良好，在与碾压混凝土结合部位塔接0.15～0.20 m处，用BW75S小振动碾再补碾2～3遍。要求碾压混凝土拌和物从拌和到碾压、振捣完毕历时不超过1 h。

    2 改性混凝土性能检测
    2.1 改性混凝土强度抽检
    施工过程中在仓面取5组改性混凝土样本作检测。3组龄期为28 d，其抗压强度最小值为14.7 MPa，最大值为16.1 MPa，平均值为15.2 MPa；2组90 d龄期,其抗压强度最小值为22.2 MPa和最大值为24.8 MPa,平均值为23.5 MPa。从检测结果可看出,改性混凝土抗压强度均满足设计要求。
    2.2 改性混凝土全面性能检测
    抽检改性混凝土全面性能2套，混凝土28 d极限拉伸平均值为0.66×10-4，合格率为86%，仅1组为0.58×10-4，略低于设计要求；但90 d极限拉伸平均值为0.73×10-4，满足设计要求。抗冻、抗渗试验出来的各项指标均满足设计要求。
    2.3 现场碾压混凝土压实度
    2002年12月23日-2003年3月25日利用核子密度仪现场检测碾压混凝土压实度1075次，其中二级配改性混凝土检测221次，实测密度平均值为2381 kg/m3，平均压实度为99%，压实度检测结果都满足设计要求（不满足设计要求的，已及时进行了补碾）。
    三期RCC围堰投入使用后运行工况正常。其较为成功的施工方法和工艺有如下几点：
    （1）三期挡水RCC围堰改性混凝土所用净浆由独立制浆系统提供，避免了拌和系统同时拌制两种混凝土造成的干扰，加快了混凝土生产速度。
    （2）仓面施工时，改性混凝土施工是先铺碾压混凝土后铺净浆，铺浆和振捣是独立作业，简化了施工工艺，加快了施工速度。
    （3）由于改性混凝土的胶凝材料使用量比碾压混凝土略多，比常态混凝土少，与常态混凝土相比，简化了温控措施。
    （4）在改性混凝土施工中还需进一步探索有关现场加浆计量既准确又简单的方法。