居甫渡水电站工程 及试验大纲
云南居甫渡水电站施工项目部试验室二零零五年十一月十一日
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碾压混凝土拌和工艺
编 制：
审 核：
批 准：
监理工程师：
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1. 前言 ………………………………………………………… 5 2. 试验目的 ……………………………………………… 5 3. 试验依据 ……………………………………………… 5 4. 试验配合比 ……………………………………………… 5 5. 试验规划 ……………………………………………… 7 5.1.试验部位 …………………………………………………… 7 5.2.试验内容 ………………………………………………… 7 5.3.试验场地平面布置 ………………………………………… 7 5.4.拌和工艺参数试验 ………………………………………… 7 5.4.1.原材料投料顺序试验 …………………………………… 9 5.4.2.拌和时间选定试验 …………………………………… 9 6.碾压砼各参数试验 ……………………………………… 10 6.1.确定碾压砼的初凝和终凝 …………………………………… 10 6.2.变态混凝土加浆工艺试验 …………………………………… 10 6.3.不同工况的层间结合工艺试验 ……………………………… 11 6.4.碾压参数的确定 ………………………………………… 12 6.4.1.Vc值损失和温度回升试验 ……………………………… 12 6.4.2.碾压混凝土室外凝结时间试验 ………………………… 12 6.4.3.碾压混凝土间歇时间 ………………………………… 12 6.4.4.碾压层厚试验 ……………………………………… 13 7.碾压混凝土性能检测 ……………………………………… 13 8.原位抗剪试验方法 ………………………………………… 14 8.1.试验件制备与养护 ……………………………………… 14
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8.2.仪器布置 ……………………………………………………… 14 8.3.加载程序 ……………………………………………………… 15 8.4.试验成果分析整理 …………………………………………… 15 9.变态砼的有关试验 ………………………………………… 15 10.成果提交试验 ………………………………………………… 16
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1.前 言
居甫渡水电站的拦河大坝为一座碾压砼重力坝，最大坝高95米，碾压砼浇筑方量约58.3万立方米，碾压砼的配合比设计试验完成后，必须通过现场室外试验来验证其成果，并由此获取相关参数，用来指导碾压砼的拌和生产与填筑施工，我部拟采用在上游围堰堰顶面板上选取一块场地模拟实际施工条件进行碾压砼试验的形式予以实施。
根据昆勘院2005年5月下发的《居甫渡水电站永久性建筑物施工技术要求》中关于碾压砼的设计要求结合其他施工单位的成功经验，根据居甫渡水电站工程的实际情况，编制本试验大纲。
2.试验目的
2.1检验经试验确定的碾压混凝土施工配合比的性能。 2.2确定与配合比相适应的拌和工艺参数。
2.3通过生产性试验，选择与试验用配合比相适应的各项施工工艺参数。
2.4通过进行不同层间间隔时间、不同层面处理方式的现场试验，确定不同层间间隔时间的最优层面处理方式。 2.5为碾压混凝土现场施工积累经验。
3.试验依据
3.1水工碾压混凝土施工规范； 3.2碾压混凝土试验规程；
3.3《居甫渡永久性建筑物混凝土施工技术要求》
4.试验配合比
本次试验采用经室内试验确定的掺双掺料的C9015W4F50三级配碾压混凝土和C9020W8F100二级配碾压混凝土配合比。变态混凝土净浆采用加防水
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剂的水泥、双掺料净浆，配合比见表4—1、4—2和4—3。
表4—1 现场试验用确定工艺参数的砼配合比
TS料级配 强度 等级 C9020 二 W8F100 / 三 W4F50 / 砂浆 0.47 55 245 235 287 1455 / / / 2.09 / 砂浆 C9015 0.50 55 75 67.5 82.5 749 437 982 437 1.05 0.03 0.41 45 250 335 274 1367 / / / 2.44 / 0.44 45 88 90 110 800 624 763 / 1.40 0.04 外加剂为干物质重量 水胶掺量比 （%） 水 水泥 TS料 砂 小石 中石 大石 0.7% 2/万 YNH—1 GK—9 备注 砼材料用量（Kg/m3） 说明：1、骨料为三江口砂石系统人工骨料；
2、配合比中水泥为普洱P.O42.5，TS料选择新平县仙福钢铁集团有限公司水淬铁矿渣粉和景谷泰裕水泥石灰岩粉（水淬铁矿渣粉：石灰岩粉=50：50）；
3、YNH-1为湖北宜昌利剑混凝土外加剂技术开发部生产的缓凝高效减水剂配制成20%浓度溶液使用；
4、GK-9为石家庄新育才公司生产的引气剂配制成1%浓度溶液使用。
表4—2
水泥 品种 普洱P.O42.5 C9020W8F100变态混凝土现场注浆用净浆配合比
双掺料掺量(%) 材料用量(kg/m3) 水 水泥 双掺料 GK-6 6% 34.2 加浆量 （L/ m3） 备注 外加剂水胶比 0.44 45 520 697 570 40~90 为干物质重量 说明：GK-6为石家庄新育才公司生产的防水剂
表4—3
C9015变态混凝土现场注浆用净浆配合比
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水泥 品种 普洱P.O42.5 双掺料水胶比 掺量(%) 0.50 55 水 材料用量(kg/m) 水泥 双掺料 YNH-1 0.7% 3加浆量 （L/ m） 3备注 外加剂5 508 620 4.34 40~90 为干物质重量 说明：YNH-1为湖北宜昌利剑混凝土外加剂技术开发部生产的缓凝高效减
水剂
5.试验规划
5.1试验部位
本次试验场地拟安排在上游围堰堰顶平台（堰顶为已浇筑50cm厚砼面板）进行。试验部位平面尺寸为14×21m，面积294m2。试验块至少分为2层，层厚0.3m，共浇筑人工骨料双掺料碾压混凝土176.4m3。
试验场施工前先进行场地清理，在堰顶选定合适地段作为试验场地，用水清洗干净，表面不能有积水。
5.2试验内容
（1）拌和时间及投料顺序工艺试验； （2）混凝土凝结时间试验； （3）变态混凝土施工工艺试验； （4）不同工况的层间结合处理工艺试验。 （5）碾压砼各参数试验 （6）仓内温控及运输温控试验
5.3试验场地平面布置
现场试验前场地先期铺设水、电系统，以满足试验需要。
入仓口设置在堰顶左侧，采用组合钢模板封仓，并于仓外铺设不小于20m长的砂卵石脱水路面，设置好冲洗平台，保证冲车水管不少于4根。
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21000 500 变态区 3000 3000 制浆站 3000 变态区 3000 500 A段 B段 C段
碾压混凝土试验规划布置图
注： 为原位抗剪布置点
Ⅰ区
Ⅱ区
洗车台 Ⅲ区
Ⅳ区
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5.4拌和工艺参数试验
砼拌和工艺参数的确定包括原材料投料顺序和拌和时间两方面。选择合理的投料顺序和拌和时间，不但能加快砼的生产速度，又能拌制出均匀性良好的砼。
本工程大坝碾压砼由两台拌和楼拌和供料，由于本工程大坝碾压砼方量大，相应的砼拌和生产强度高，所以选择好拌和工艺至关重要。 5.4.1原材料投料顺序试验
根据其他工程经验，如用自落式拌和机拌制砼，原材料同时投入拌和机由于离心力的作用砂浆和细骨料往往滞后拌和不均，但如果先投胶材和砂又容易堵住下料通道和粘罐。考虑与此我们设计了两种投料顺序预计可以解决上述问题。骨料下料顺序的总的思路为：先将骨料与胶凝材料拌和均匀，然后下水剂，为防止材料特别是胶凝材料遇水结团堵塞下料管道，安排一种骨料最后下料，利用其自重将粘附在下料管道中的材料带入搅拌罐中。结合三峡工程拌和工艺实施经验，试验中我们采用两种投料顺序： （1） 中、小石→水泥＋TS料→外加剂＋水＋砂→大石
（2） 大、中、小石→水泥＋TS料→外加剂＋水＋砂
在（1）方案中胶材和砂安排在第二批和第三批投入，避免黏结，最后用大石冲击下料通道中的胶材和砂，以防堵塞也保证了砂浆的原始衡量精度。
5.4.2拌和时间选定试验
综合各水电工程砼历史记录资料，砼拌和均匀所需时间是受砼配合比、拌和设备类型、投料顺序、拌和量以及坍落度（VC值）大小等因素影响。
一方面拌和时间过短，砼拌和物不均匀，会降低砼的强度并增加其离散，另一方面拌和时间过长会使骨料破碎，如果添加了引气剂又会使含气量减小，同时也降低了设备的使用效率，根据有关资料提供的经验表明，自落式拌和机拌和120s，强制式拌和机拌和90s均能使碾压砼拌和物拌和均匀。
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我们拟在拌和机最大拌和方量的情况下，每种投料顺序设定3个拌和时间，即：90s、120s、150s，分别取出机口前、出机口后的砼拌和物试样进行Vc值、含气量、砂浆容重检测，并制备7d、28d、90d的砼抗压强度试件，同时记录成型时的气温和砼温度。(如果采用强制式拌和楼拌和时间为45s、60s、75s)
通过试验结果确定最佳的投料顺序和能使砼拌和均匀的最短拌和时间。
6.碾压砼各参数试验
6.1确定碾压砼的初凝和终凝
在拌和楼取不同配合比的碾压砼拌和物，记录其加水时间、气温、砼温度，首先做Vc值测定，接着用5mm筛筛除粗骨料，将砂浆装模，测定从加水至初凝、终凝时间。
6.2变态混凝土加浆工艺试验
本次试验变态混凝土施工区宽度定为0.5m（局部可视情况适当调整），
上游侧浇筑C9020二级配变态混凝土，下游侧浇筑C9015三级配变态混凝土。按照A、B、C三个不同区段，采取不同的加浆量。变态混凝土制浆站设在试验部位外侧，加浆方法采用挖孔注浆方式，在不同碾压层分别采用不同的加浆量进行试验，各区碾压混凝土加浆量见表5—2：
表5—2
变态混凝土加浆量
部位 上游侧 变态混凝土 A C9020 C9015 C9020 C9015 40 40 70 70 各区加浆量（L/ m3） B 50 50 80 80 C 60 60 90 90 第一层 下游侧 上游侧 第二层 下游侧 变态混凝土加浆量采用10L标准容器控制，振捣时认真记录不同加浆量时的振捣效果，积累现场经验，便于今后施工时控制变态混凝土加浆量。
不同类型和不同加浆量变态混凝土分别进行现场取样试验和钻孔取芯
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试验。根据试验结果得出最优注浆量。
6.3不同工况的层间结合工艺试验
按照《居甫渡水电站永久水工建筑物混凝土施工技术要求》对碾压混
凝土层面允许停歇时间及施工冷缝的分类（见表5—3），在11月进行碾压混凝土试验，当层面停歇时间达到8～16h为I型冷缝，超过16h为II型冷缝，对于I型冷缝，按设计要求可采用铺一层厚度为1～1.5cm强度比本体砼高一级的砂浆后立即摊铺混凝土；对于II型冷缝，设计要求采用刷毛、冲毛等方法清除表面浮浆和松动骨料后，铺一层厚度为1~1.5cm强度比本体砼高一级的砂浆的方式处理。
表5—3
碾压混凝土层面允许停歇时间及施工冷缝分类
月份 层面允许停歇时间 Ⅰ型冷缝 ＞10h且≤24h ≤初凝时间～1h ＞8h且≤16h ＞6h且≤12h ＞8h且≤16h Ⅱ型冷缝 ＞24h ＞16h ＞12h ＞16h 11月～2月 3月～4月 5月～8月 9月～10月 根据设计要求，我们拟定本次试验的不同工况为： 工况①：I型冷缝不冲毛铺砂浆继续上升
工况②：II型冷缝（冷升层缝面）冲毛铺砂浆后铺筑碾压混凝土； 工况③：热升层正常上升。
试验时，各层层间处理方式见表5—4：
表5—4 分段 双掺料碾压混凝土现场碾压试验各层试验参数表
砼种类 VC值 碾压遍数 适用工况 1~3s C9015/三 1~3s 4~7s 4~7s 1~3s C9015/三 1~3s 4~7s 4~7s 2+6+2 2+8+2 2+6+2 2+8+2 2+6+2 2+8+2 2+6+2 2+8+2 缝面处理方式 分区 I 工况③ 热升层正常上升，层间用本体结合 工况③ 热升层正常上升，层间用本体结合 工况③ 热升层正常上升，层间用本体结合 工况③ 热升层正常上升，层间用本体结合 工况① I型冷缝铺砂浆后铺筑碾压混凝土 工况① I型冷缝铺净浆后铺筑碾压混凝土 工况① I型冷缝铺砂浆后铺筑碾压混凝土 工况① I型冷缝铺砂浆后铺筑碾压混凝土 11
A II Ⅲ IⅤ I B II Ⅲ IⅤ I C II Ⅲ IⅤ C9015/三 1~3s 1~3s 4~7s 4~7s 2+6+2 2+6+2 2+8+2 2+8+2 工况② II型冷缝冲毛铺砂浆后铺筑碾压混凝土 工况② II型冷缝冲毛铺砂浆后铺筑碾压混凝土 工况② II型冷缝冲毛铺砂浆后铺筑碾压混凝土 工况② II型冷缝冲毛铺砂浆后铺筑碾压混凝土 注：现场压实度从碾压至有振4遍起开始检测，最终碾压遍数以检测合格为准。
在各部位上检验碾压砼容重时，每部位应不小于3个检测点，并试验至相对密实度达到98.5%的碾压遍数为止。试验部位混凝土浇筑完毕并养护至设计龄期后进行钻孔取芯检测和原位抗剪试验，根据取芯情况和原位抗剪成果评价不同工况下的层间结合效果，并选择不同层间间隔时间的最佳处理方式。取芯孔布置在原位抗剪试坑另一侧，钻孔直径219mm，芯样直径200mm，具体位置和数量根据试验情况由监理工程师确定。
6.4碾压参数的确定
6.4.1Vc值损失和温度回升试验
同一个人、同一支温度计、跟踪同一辆车在拌和楼测一罐出机口碾压砼Vc值并记录气温和砼温度，该试验拟在3个时段内进行，分别为：上午06：00～11：00、下午11：00～19：000、夜间19：00～次日06：00，测定砼料从拌和楼运抵施工现场的Vc值并计算拌和物出机口和仓面卸料的运输历时。有关资料提供的结果表明，碾压砼施工浇筑时Vc值控制在设计值的下限范围（以不陷碾为度）不但有利于层间结合，砼达到相同的密实度碾压遍数也会相应减少，Vc值在一定程度上可反映碾压砼的可碾性和易密性，所以在控制Vc值和碾压遍数上，控制砼的Vc值尤其重要。 6.4.2碾压混凝土室外凝结时间试验
这项试验拟在拌和系统进行，试验开始时间选择在上午10：00以后，试模成型后置于室外太阳直射到的地方，试验采用贯入阻力法进行，通过试验获得碾压混凝土在太阳直射情况下的初凝时间和终凝时间，以指导今后的施工
6.4.3碾压砼间歇时间试验
拟在试验摊铺第二层于Ⅰ区和Ⅱ区上做此项试验。
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在Ⅰ区上，从碾压砼拌和到碾压完毕控制间歇时间2小时， 静碾2遍＋动碾6～8遍＋静碾2遍，测其密度。
在Ⅱ区上，从碾压砼拌和到碾压完毕控制间歇时间3小时， 静碾2遍＋动碾6～8遍＋静碾2遍，测其密度。 6.4.4碾压层厚试验
本次试验按松铺厚度33～35cm，压实厚度30cm进行控制，并进行最佳碾压遍数的测定。试验中采用的Vc值分为二段，分别为1～3s、4～7s，碾压遍数采用静碾2遍＋动碾6～8遍＋静碾2遍后测其满足密度要求下的厚度。
7.碾压混凝土性能检测
7.1Vc值：不同试验区出机口及仓面每碾压块各检测1～2次，且保证每2h至少检查一次，当骨料含水量波动时适当增加检测次数；
7.2含气量：不同配合比混凝土含气量每4h检查一次，其波动范围控制在±1%，必要时根据含气量调整引气剂掺量；
7.3温度检测：出机口及仓面均进行检测，检测频率与Vc值检测频率相同；
7.4混凝土抗压强度：碾压混凝土在机口取样，按不同强度等级配合比的不同级配和不同Vc值7d、28d、90d龄期各成型一组；变态混凝土在现场振捣完毕后取样，不同强度等级和不同加浆量7d、28d、90d龄期各成型一组；
7.5抗拉强度：碾压混凝土和变态混凝土不同强度等级配合比的不同级配按设计龄期各成型一组；
7.6现场压实容重：每个碾压块压实完毕后各检查三点，检查达不到设计要求的经补碾后重新检查；
7.7混凝土抗渗、抗冻：变态混凝土振捣完毕后取样，不同类型和不同加浆量28d、90d龄期各成型一组；
7.8芯样力学性能及耐久性指标检测按不同混凝土类型、不同施工参
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数各取样1～2组进行；
7.9原位抗剪强度试验根据不同级配、不同工况各进行一组试验。
8.原位抗剪试验方法
8.1试件制备与养护
我们准备分别在碾压砼现场试验坝段的第一层和第二层之间的Ⅰ区（模拟工况①的层间结合方式），Ⅱ区（模拟工况③的层间结合方式），Ⅲ区（模拟工况②的层间结合方式）进行施工和原位抗剪试验布置，（见试验规划布置图）。
在不同工况处理方式的上层混凝土浇筑完毕后，在混凝土初凝以后终凝以前采用人工预凿试验槽，将试件与周围的混凝土分离开来，试件四周留20cm的保护层，开挖深度应达到试验层面，预凿试验槽过程中应严防扰动试件。然后充水养护。
在试件龄期达到14d后将试件周围20cm的保护层挖除，施加水平荷载方向处深度达到层面以下25cm，后方深度达到层面以下10cm，在试件周围钻四个风钻孔预埋Φ20锚杆，锚杆埋深不少于50cm，高出混凝土原位抗剪试件表面70cm。锚杆应竖直，相邻两锚杆之间的间距为26cm，每组试件的锚杆应控制在同一直线上。然后继续充水养护。
在试验前一个月使用锯缝机对试件进行修整，施加水平荷载部位应修整平
整，如不能修整平整，可采用砂浆将施力处抹平。然后继续充水养护直到试验时。
8.2仪器布置
（1）垂直荷载由机械千斤顶施加，并采用应变仪配力传感器监测力值，千斤顶下垫钢架和辊轴排。
（2）水平荷载由油压千斤顶施加，采用油压表读数。
（3）沿试件剪切方向每侧布置两个标点，对称布置。每个标点上设置
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两台位移传感器，分别测试试件垂直和水平方向的变形，架设传感器的基准梁放置在影响范围之外。
8.3加载程序
8.3.1垂直荷载施加
垂直荷载分5级施加，分别为20％、40％、60％、80％、100％（分别为0.3、0.6、0.9、1.2、1.5MPa），每级施加完毕后2分钟测读一次，当加到100％垂直荷载并测读数据后，即刻分级施加水平剪切荷载，水平剪切荷载施加过程中垂直荷载通过人工稳压保持常数。 8.3.2水平荷载施加
在对应的分级垂直荷载下，水平剪切荷载的施加按照预估最大剪切荷载分10～15级施加，每级荷载施加完后5分钟测读垂直位移和水平位移。当水平位移明显增大时，适当减少级差，保证试件在剪断以前剪切荷载不少于10级。试件剪断后，在保持垂直荷载不变的情况下，测试试件的残余强度。
8.4试验成果分析整理
试验过程中认中记录各种试验参数，通过计算、分析，比较两种骨料双掺料碾压混凝土在不同工况下不同处理的方式的抗剪参数
9.变态砼的有关试验
居甫渡碾压砼大坝的模板周边采用变态砼浇筑，先配制比本体砼水胶比小0.03的水泥TS料净浆（掺减水剂和防水剂）以一定的掺入量（同体积掺入），将净浆注入，用强力振捣器振捣密实，达到表面光滑并具有较高防渗效果的目的。
变态砼的试验目前还缺乏现成依据，我们准备在碾压砼的试验段上做如下变态砼的试验：
（1） 在碾压砼现场试验规划布置图Ⅰ区变态区（模拟大坝迎水面）
浇筑C9020W8F100变态砼，用水胶比为0.41（在本体砼水胶比基
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础上减0.03）的水泥加TS料掺6%防水剂9掺减水剂不掺引气剂）的浆液，在第一层A、B、C区分别注入与本体砼同体积4%、5%、6%的净浆浆液（测其含气量，当时气温和砼温度）振实。 在第二层A、B、C区本体砼中，分别注入与本体砼同体积7%、8%、9%与第一层相同的净浆浆液（测其含气量、当时气温和砼温度）振实。
（2） 在规划布置图Ⅳ区变态区（模拟大坝背水面）浇筑C9015W4F50变
态砼，用水胶比为0.47（在本体砼基础上减0.03）的水泥加TS料（掺减水剂不掺引气剂和防水剂）的浆液，在第一层A、B、C区分别注入与本体砼同体积4%、5%、6%的净浆浆液（测含气、气温、砼温度）振实。
在第二层A、B、C区本体砼中，分别注入与本体砼同体积7%、8%、9%与第一层相同的净浆浆液（测其含气量、当时气温和砼温度）振实。
待试验段的碾压砼达到龄期后，（包括变态砼）其他一些试验项目，例如原位抗剪、压水试验、钻孔取芯样来检查砼的综合指标等试验即可陆续进行。
10.成果提交时间
试验混凝土达到7d龄期后提交初步成果报告，达到28d龄期后提交中间成果报告，达到设计龄期后进行钻孔取芯试验并提交最终成果报告。
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