摘要:随着科学技术的发展,碾压混凝土在水工筑坝中得到更广泛的利用,碾压混凝土具有可进行流水化、大面积连续浇筑、提高混凝土的施工强度等特点。本文根据碾压混凝土坝的特点、施工中存在的问题,对碾压混凝土坝施工技术要点进行分析。
关键词:碾压混凝土坝;施工技术;要点分析
1 导言
碾压混凝土坝采用类似土石坝的施工方法,将干硬性混凝土用碾压机具压实,突破了传统的混凝土坝柱状浇筑对施工速度的限制,施工程序简化、机械化程度高、温控措施较常态混凝土施工简单,一定程度上缩短工期,是目前水利工程中普遍采用的坝型之一。
2 碾压混凝土坝的特点
施工工艺流程:先在初浇层铺砂浆→汽车运输入仓→平仓机平仓→振动压实机压实→振动切缝机切缝→切完缝再沿缝无振碾压两遍。
碾压混凝土是一种干硬性混凝土,坍落度小、掺水量少、水泥用量少,大量掺入粉煤灰,不仅可以减少混凝土的初期发热量,增加混凝土的后期强度,简化混凝土的温控措施,而且有利于降低工程成本。
碾压混凝土不采用传统的柱状浇筑法,采用通仓薄层浇筑(RCD法、RCC法),可全断面上升,上升速度可达15~25m/月。通仓浇筑不设纵缝和灌浆系统,不需要一期冷却和二期冷却;横缝采用切缝机切割,这样可增加散热效果,取消冷却水管,减少模板工程量,简化仓面作业,有利于加快施工进度。
3 碾压混凝土坝施工中存在的问题分析
3.1 裂缝
最常见的混凝土裂缝有:塑性沉降裂缝、塑性收缩裂缝、温度收缩裂缝、养护不足引起的裂缝、荷载变形裂缝等。
上述裂缝也存在于碾压混凝土坝中,但相对而言,因温度产生的裂缝最常见,其他裂缝在碾压混凝土坝的设计与施工中,可通过合理的结构设计、严控施工工艺及选材进行改善和避免。
碾压混凝土坝温度裂缝产生的主要原因有:坝体放热速度缓慢、散热量少,使其表面与内部温差较大;坝体表面与内部体积变形速度不一致,相互间形成约束作业;基岩对坝体变形产生的约束作用。
3.2 防渗
碾压混凝土中水及水泥用量少,几乎没有流动性,施工时采用振动碾碾压,养护成型后比普通混凝土孔隙率大、密实度低。施工时,每层摊铺厚度为30~50mm,待下层混凝土达到一定强度后才能摊铺上层混凝土,上下层之间有一定的时间间隔,若上层混凝土摊铺时超过下层混凝土的初凝时间易形成施工冷缝,会导致层间形成渗流通道或降低坝体抗滑稳定性。在寒冷地区因为冻融区层面积水而损伤坝体表面,因此,需提高坝体抗渗能力。
4 碾压混凝土坝施工技术要点分析
4.1 材料选用
碾压混凝土具有水泥用量少、水化热低、可连续铺筑等优点,而掺合料的性能可决定这些优点能否充分发挥。粉煤灰、火山灰质材料都可作为掺合料。
碾压混凝土对砂石料的含水量极为敏感,不得使用刚筛洗的骨料拌制混凝土,并应规定骨料在成品料场堆放的期限。细骨料的细度模数应控制为2.2~3.0。增大骨料最大粒径对节约水泥、降低混凝土绝热温升有利,但粗骨料最大料径的增大,可能会碾压混凝土分离。根据国内目前的施工条件,最大骨料粒径不宜大于80mm;且间断级配碾压混凝土分离严重,不宜使用。?
由于碾压混凝土胶凝材料用量少且采用薄层大仓面铺筑施工工艺,为改善混凝土的可碾性,需掺用减水剂;为防止出现冷缝、有效地发挥快速施工的特点.需掺用缓凝剂。有抗冻要求的建筑物的外部碾压混凝土一般还需掺用引气剂等。?
4.2 层面处理
层面处理是影响碾压混凝土坝安全稳定的一个重要问题,尤其是高坝尤为重要。卸料、铺料厚度要均匀,减少集料分离,使层内混凝土料均匀。施工时防止集料分离和拌合料过干;卸料落差不应大于2m,堆料高不大于1.5m;入仓混凝土及时摊铺和碾压;要避免层间间歇时间过长(控制好混凝土的初凝时间),产生施工冷缝;保持层面湿润,清除层面上浮浆皮、松散物和过量集水及污物。
4.3 防渗
1)采用“金包银”结构形式
“金”指常态混凝土,“银”指碾压混凝土。这种方法是在碾压混凝土坝体与坝基之间浇筑一层常态混凝土垫层,同时在坝体上游面和下游面包裹一层1.5~3m厚的常态混凝土,施工时上下游常态混凝土和坝体碾压混凝土同步搭接平起上升。
“金包银”结构是碾压混凝土中最早采用的一种防渗形式,由于常态混凝土与碾压混凝土弹性模量、水化热、温度线膨胀系数等都不一样,可能会导致二者结合不佳,易产生裂缝,影响坝体的安全稳定。
2)常态混凝土薄层防渗
常态混凝土薄层防渗是欧美国家常采用的一种防渗形式,其防渗原理类似“金包银”防渗结构,不过只在坝体上游面设防渗层,下游面不设,通常常态混凝土的浇筑厚度为0.3~1.0m,在其后铺设细骨料常态混凝土或水泥砂浆作为垫层,实践表明这种防渗由于薄层混凝土抗裂性能差,易出现裂缝,压力水容易渗漏到坝体内部,影响坝体的安全。
3)碾压混凝土自身防渗
这种防渗型式主要依靠碾压混凝土自身防渗,不再专门做防渗处理,便于施工,能充分发挥碾压混凝土坝的特点。
碾压混凝土自身防渗一般,施工时需在坝体上游面一定范围内使用一级配或二级配碾压混凝土,增加胶凝材料的用量,以提高其防渗性能。但是胶凝材料增多,温控不理想也易产生裂缝。
因此,现在工程上多采用以碾压混凝土自身防渗为基础再结合防渗结构的形式,在坝体上游面设变态混凝土或PVC、薄膜或沥青结合料等辅助防渗。
4.4 完善和拓展变态混凝土
在坝体上游面、廊道周围、止水周围以及岸坡岩基基础带等部位采用变态混凝土施工技术。变态混凝土是介于常态混凝土与碾压混凝土之间的一种混凝土,它是在碾压混凝土中现场掺入水泥浆液,使之从干硬性变成亚流态性并具有一定坍落度,采用插入式振捣器振捣。在摊铺好的碾压混凝土上浇筑灰浆,可将碾压混凝土改性,增加其流动性,再使用振捣器振捣,不仅能增加混凝土的密实度,提高其表面的光滑程度,还能提高其强度和抗渗性,此法施工简单,对碾压混凝土的施工影响较小,实用性强。
4.5 温度控制
碾压混凝土由于水泥用量较少从而大幅降低了水化热温升,且增温降温不迅速,较常态混凝土而言不容易产生裂缝,温控措施也相对简单。但若在气候严寒地区,新浇混凝土因内外温差过大易产生裂缝;夏季炎热,碾压混凝土的浇筑温度过大、急速温升超过允许值,即使自身水化热低并设了横缝也难以避免裂缝的产生,因此需要对碾压混凝土浇筑过程中的温度进行控制。
温度控制措施有控制温升、采用低热水泥、增加活性掺合料用量、采取保温措施、在适宜的气候下浇筑、埋设冷却水管以及预冷却等方法。因碾压混凝土浇筑仓面大,受周围气候的影响大,预冷却法的效果不明显,所以预冷却法已基本不用。碾压混凝土施工气温在3~25℃为宜。
4.6 养护与防护
大风、干燥、高温气候下施工时,可采取仓面喷雾措施,防止混凝土表面水分散失;刚碾压后的混凝土不能洒水养护,可采用覆盖等措施防止表面水分蒸发;碾压混凝土终凝后应立即进行洒水养护,其中水平施工缝和冷缝,洒水养护持续至上一层碾压混凝土开始铺筑。永久外露面,宜养护28d以上。
5 结语
目前碾压混凝土施工技术已趋于成熟,其优越性也得到了更加充分的体现。我们要加强学习,对新理论、新方法、新技术做出科学合理的研究分析,以促进我国的水利工程建设更好地发展。
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