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高自密實(shí)堆石混凝土在御臨河生態(tài)調(diào)節(jié)大壩水利論文
高自密實(shí)堆石混凝土具有流動(dòng)性、抗離析性、間隙通過(guò)性和自填性，能在不經(jīng)振搗的情況下形成密實(shí)的混凝土結(jié)構(gòu)，其抗壓、抗剪強(qiáng)度、透水率滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范要求。
一、工程概況
工程地點(diǎn)位于重慶御臨河下游河段洛磧鎮(zhèn)鄭家灣，壩址距離御臨河與長(zhǎng)江的匯合口約2.7㎞，重慶御臨河生態(tài)調(diào)節(jié)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(kù)容1082萬(wàn)m3，為Ⅲ等中型水庫(kù)。工程采用重力壩加調(diào)度控制閘(由導(dǎo)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(diào)度控制閘等建筑物。壩軸線(xiàn)總長(zhǎng)220.2m，其中河床壩長(zhǎng)113.0m，壩高30m。
二、高自密實(shí)混凝土原材料的要求
高自密實(shí)混凝土從80年代在日本開(kāi)始應(yīng)用于建筑工程施工后，90年代我國(guó)就開(kāi)始引進(jìn)，在建筑工程施工應(yīng)用后，已有一整套自密實(shí)混凝土配制、施工的經(jīng)驗(yàn)。2005年后在水利筑壩工程、堤防/擋墻建設(shè)、隧洞襯砌工程、病險(xiǎn)水庫(kù)加固、水下混凝土工程、復(fù)雜地質(zhì)條件下的基礎(chǔ)處理、地質(zhì)災(zāi)害防治、工程循環(huán)經(jīng)濟(jì)、混凝土防水防護(hù)等領(lǐng)域形成系統(tǒng)解決方案，不斷創(chuàng)造著質(zhì)量高、進(jìn)度快、成本低、耗能少、污染小的新一代混凝土工程創(chuàng)新。
1.堆石混凝土壩體下游模板采用定型鋼模進(jìn)場(chǎng)后先對(duì)模板尺寸和質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收，軸線(xiàn)尺寸、垂直度、標(biāo)高等是否符合要求，墻身模板接縫、墻腳根部接縫嚴(yán)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(shè)模板，每次立1-2m高。
2.堆石料要新鮮、完整，質(zhì)地堅(jiān)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(jīng)不小于30cm，最大粒徑以運(yùn)輸和方便入倉(cāng)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(guò)堆石料總使用量的10%。堆石的運(yùn)輸采用自卸車(chē)直接入倉(cāng)的方式。為避免車(chē)輪帶入泥土，在入倉(cāng)道路上設(shè)置沖洗臺(tái)，對(duì)車(chē)輪進(jìn)行沖洗。當(dāng)沒(méi)有合適的入倉(cāng)道路時(shí)，堆石采用塔吊和吊車(chē)等其他方式入倉(cāng)。壩體堆石料入倉(cāng)采用人工平倉(cāng)，計(jì)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(biāo)號(hào)不低于42.5。進(jìn)場(chǎng)后經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)抽樣檢測(cè)合格后方可施工。
4.按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T1596-2005)的相關(guān)規(guī)定，要求所使用的粉煤灰等級(jí)不低于II級(jí)粉煤灰。
5.選用的細(xì)骨料要求質(zhì)地堅(jiān)硬，清潔、級(jí)配良好，細(xì)度模數(shù)為2.3～3.0，并要對(duì)所選用的砂進(jìn)行抽樣試驗(yàn)，以測(cè)定其可用性。只有抽檢合格后才允許使用。
6.粗骨料施工時(shí)選用碎石作為混凝土拌制粗骨料。要求質(zhì)地堅(jiān)硬，清潔、級(jí)配良好，粒徑在5～20mm，超徑率不得超過(guò)5%。并要對(duì)所選用的碎石進(jìn)行抽樣試驗(yàn)，以測(cè)定其可用性。只有抽檢合格后才允許使用。
7.外加劑從專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)家采購(gòu)合格的堆石混凝土專(zhuān)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(shù)規(guī)程》(DL/T5100-1999)中的相關(guān)規(guī)定。
三、高自密實(shí)堆石混凝土的施工工藝
自密實(shí)堆石混凝土(Rock-filled Concrete，簡(jiǎn)稱(chēng)RFC)是高性能混凝土的一種，也有人稱(chēng)為高流態(tài)混凝土。自密實(shí)混凝土拌和物工作性包括以下四個(gè)方面：流動(dòng)性、抗離析性、間隙通過(guò)性和自填充性。它的主要性質(zhì)是混凝土拌和物具有很高的流動(dòng)性而不離散，不泌水，能靠自重自行填充模板內(nèi)空間，且對(duì)于密集的鋼筋和形體復(fù)雜的結(jié)構(gòu)都具有良好的填充性，能在不經(jīng)振搗的情況下，形成密實(shí)的混凝土結(jié)構(gòu)，并且還具有良好的力學(xué)性能和耐久性能。鑒于自密實(shí)混凝土無(wú)需振搗，僅靠自重填充密實(shí)，因此自密實(shí)混凝土工作性能的檢測(cè)方法與常態(tài)混凝土不同，主要采用坍落度、坍落擴(kuò)展度試驗(yàn)和V型漏斗試驗(yàn)進(jìn)行檢測(cè)，以控制自密實(shí)混凝土的質(zhì)量，坍落標(biāo)準(zhǔn)250-280mm，坍落度擴(kuò)展度550-720mm，V漏斗通過(guò)時(shí)間5-15S。
通過(guò)對(duì)進(jìn)場(chǎng)原材料進(jìn)行檢測(cè)合格后，通過(guò)試驗(yàn)室試配得到自密實(shí)混凝土的理論配合比，實(shí)際施工配合比要根據(jù)施工時(shí)骨料的含水率進(jìn)行適量調(diào)整修正，得到最終施工配合比。施工期間原材料供應(yīng)廠(chǎng)家發(fā)生變化后必須重新進(jìn)行配合比的試驗(yàn)調(diào)整。
本工程采用雙臥軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)拌制自密實(shí)混凝土，自密實(shí)混凝土中粗細(xì)骨料水泥均由電子自動(dòng)配料機(jī)配料。自密實(shí)混凝土攪拌順序?yàn)椋合葘⑺啻旨?xì)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(shí)攪拌時(shí)間要求不低于1分半鐘)，目測(cè)自密實(shí)混凝土的性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后方可出機(jī)。
自密實(shí)混凝土水平(包括低高程倉(cāng)面)采用地泵輸送，倉(cāng)面升高以后垂直運(yùn)輸采用塔吊配以混凝土吊罐。自密實(shí)混凝土入倉(cāng)前要檢查拌合物質(zhì)量，不合格的要禁止入倉(cāng)。澆筑自密實(shí)混凝土?xí)r嚴(yán)禁在倉(cāng)內(nèi)加水。發(fā)現(xiàn)混凝土和易性較差時(shí)要采取加強(qiáng)措施(如添加外加劑、重新拌和等)。在澆筑過(guò)程中澆筑點(diǎn)的分布要均勻布置在整個(gè)倉(cāng)面，其間距不得超過(guò)2m，必須在澆筑點(diǎn)的自密實(shí)混凝土填滿(mǎn)后方可移動(dòng)到下一個(gè)澆筑點(diǎn)，澆筑順序要求單向不可在倉(cāng)面往復(fù)澆筑。獨(dú)立的場(chǎng)面自密實(shí)混凝土澆筑要求連續(xù)完成不能中斷，如不可避免的出現(xiàn)中斷時(shí)，中斷時(shí)間不得超過(guò)45mins，否則應(yīng)對(duì)已出機(jī)但未入倉(cāng)的自密實(shí)混凝土作相應(yīng)的處理，在未處理合格前不能再次入倉(cāng)。自密實(shí)混凝土澆筑中斷過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致堆石體內(nèi)混凝土喪失流動(dòng)性時(shí)，應(yīng)首先澆筑混凝土配合比的自密實(shí)砂漿，使其完成覆蓋堆石混凝土內(nèi)已喪失流動(dòng)性混凝土的表面，才可繼續(xù)澆筑自密實(shí)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(cāng)面進(jìn)行平倉(cāng)工序。除表層自密實(shí)混凝土外，每一倉(cāng)的頂面要留有塊石棱角，塊石棱角要高出自密實(shí)混凝土頂面約5-20cm，以便于下一倉(cāng)的粘結(jié)。
當(dāng)日平均氣溫高于15攝氏度時(shí)，混凝土澆筑完畢兩天或混凝土強(qiáng)度不低于5Mpa時(shí)方可進(jìn)行下一倉(cāng)的堆石。氣溫低于15攝氏度時(shí)，間隔時(shí)間應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況相應(yīng)延長(zhǎng)，最重要的指標(biāo)為混凝土強(qiáng)度不低于5Mpa。
冬季氣溫較低時(shí)對(duì)自密實(shí)混凝土要采取相應(yīng)的措施進(jìn)行保護(hù)，防止混凝土凍傷(如覆蓋保溫、蒸養(yǎng)、改變混凝土澆筑時(shí)間、加適量防凍劑等)。
四、自密實(shí)混凝土質(zhì)量控制和檢測(cè)
自密實(shí)混凝土拌和生產(chǎn)中要對(duì)各種原材料配料情況進(jìn)行抽檢，每一臺(tái)班應(yīng)不少于2次，發(fā)現(xiàn)配料偏差超出允許范圍要及時(shí)糾正。自密實(shí)混凝土坍落度、坍落擴(kuò)展度、V漏斗通過(guò)時(shí)間的實(shí)際情況應(yīng)每4小時(shí)抽檢一次，發(fā)現(xiàn)偏差超出允許范圍要分析原因及時(shí)修正。
堆石混凝土容重及孔隙率：采用挖試坑的方法檢測(cè)。在壩高1/3以下每澆筑5-10m高挖試坑一個(gè);在壩高1/3至2/3挖試坑一個(gè);在壩高2/3以上挖試坑一個(gè)。
堆石混凝土密實(shí)度檢測(cè)：采用預(yù)埋鋼管法檢測(cè)。在堆石中預(yù)埋直接10cm的鋼管，待堆石混凝土硬化后拔出，通過(guò)對(duì)孔內(nèi)密實(shí)度的觀(guān)測(cè)評(píng)定堆石混凝土的密實(shí)性，孔內(nèi)缺陷面積不得超過(guò)總面積的5%。檢測(cè)頻率為每層每100㎡鋪設(shè)一根檢測(cè)管。堆石混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)：采用堆石混凝土施工方法澆筑邊長(zhǎng)>50cm的堆石混凝土試塊，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室試壓檢測(cè)堆石混凝土的力學(xué)指標(biāo)。
五、第三方檢測(cè)結(jié)果并驗(yàn)證
由重慶兩江新區(qū)建設(shè)投資有限公司委托長(zhǎng)江勘測(cè)技術(shù)研究所檢測(cè)，經(jīng)長(zhǎng)江勘測(cè)技術(shù)研究所檢測(cè)透水率最大值為0.5Lu，最小值為0.1 Lu，設(shè)計(jì)值為5 Lu(1 Lu=1*10-12 m/s)。取芯混凝土抗壓強(qiáng)度最大值為69.5MPa，最小值為34.0MPa，設(shè)計(jì)強(qiáng)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(shè)計(jì)為2.45 T/m3。
檢測(cè)結(jié)果滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及有關(guān)規(guī)范要求(報(bào)告編號(hào)為CJKJSCRFC14-02)。經(jīng)過(guò)2014年8月份50年以遇山洪考驗(yàn)，洪水最高水位為179m大壩安全運(yùn)行.
六、自密實(shí)堆石混凝土新技術(shù)七大優(yōu)勢(shì)
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(zhuān)用高自密實(shí)性能混凝土用量不超過(guò)45%，同時(shí)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(tǒng)混凝土技術(shù)，水泥用量可顯著降低;C20等級(jí)堆石混凝土中的水泥含量一般不超過(guò)80kg/m3。根據(jù)工程實(shí)際數(shù)據(jù)，不同巖性C20堆石混凝土絕熱溫升不超過(guò)13∽18℃。在大體積混凝土施工中可以顯著簡(jiǎn)化甚至取消溫控措施。
2.綜合性能穩(wěn)定，安全系數(shù)高
相互搭接的堆石骨架在提高材料抗壓、抗剪強(qiáng)度，抑制干縮變形，提高結(jié)構(gòu)體積穩(wěn)定性等方面都有著顯著的效果。各項(xiàng)力學(xué)性能均能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，特別是在抗壓，抗剪強(qiáng)度方面有足夠的安全富余系數(shù)，工程鉆孔壓水檢測(cè)透水率能夠滿(mǎn)足低于1Lu的要求;
抗壓強(qiáng)度為：fCRFC=(1.3∽1.5)fCRFC
抗拉強(qiáng)度為：flRFC=0.9f1HSCC
3.強(qiáng)化抗剪能力簡(jiǎn)化鑿毛
由于大量塊石的使用，提高了倉(cāng)面層間的咬合能力，增強(qiáng)了堆石混凝土的抗剪能力，經(jīng)過(guò)全尺寸試件大剪試驗(yàn)(堆石料為灰?guī)r)結(jié)論得出，抗剪斷參數(shù)為f=1.71，c=1.59Mpa同時(shí)，層間凸起的塊石可以增大其表面粗糙度，進(jìn)一步簡(jiǎn)化鑿毛工序
4.高密實(shí)度保證與高容重
堆石混凝土中堆石含量超過(guò)55%其容重明顯高于普通混凝土砌石體，一般可達(dá)2.5t/m3 同時(shí)高自密實(shí)性能混凝土具有高流動(dòng)性，抗分離性能好，填充能力可達(dá)到㎜級(jí)，可完全充填塊石空隙，保證與堆石粘結(jié)緊密，保證堆石混凝土內(nèi)部密實(shí)。
5.施工質(zhì)量控制簡(jiǎn)便有效
堆石混凝土施工無(wú)需振搗，堆石入倉(cāng)和RFC澆筑均可采用大規(guī)模機(jī)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(zhì)量不穩(wěn)定現(xiàn)象。
6.節(jié)能低碳創(chuàng)造綠色工程
堆石混凝土充分利用大量經(jīng)濟(jì)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(shí)還在骨料破碎，混凝土生產(chǎn)澆筑等施工環(huán)節(jié)上大大的節(jié)約了能源，減小了二氧化碳的排放，變廢為寶，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，促進(jìn)節(jié)能減。
7.與普通混凝土相比可大大節(jié)約工程建設(shè)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(chǎn)、運(yùn)輸及澆筑用量，從而降低材料成本及施工成本;施工機(jī)械化程度高，簡(jiǎn)化或消除溫控措施，澆筑過(guò)程免去振搗工序，減少了人工鑿毛和人工成本的投入，通過(guò)對(duì)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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