浅谈碾压混凝土施工过程

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摘要:碾压混凝土是一种用硅酸盐水泥、火山灰质掺和料、水、外加剂、砂和分级控制的粗料拌制而成的无塌落度的干硬性混凝土。文章通过科学的方法来确定工程的施工工艺及方案,其核心问题就是施工中存在的问题如何根据实际情况来解决,以此来提高工程的质量,保证工程的顺利进行,它是工程技术和施工相结合的两大要素。

关键词:碾压混凝土;施工过程;入仓方式;卸料;平仓;配合比设计

中图分类号:TV642文献标识码:A文章编号:1009-2374(2010)04-0129-03

一、碾压混凝土施工工序

二、碾压混凝土施工

(一)碾压混凝土现场试验

为了确定合理的施工参数,在坝体碾压混凝土施工前,必须进行碾压混凝土试验,通过施工现场对水泥、砂石骨料、外加剂、粉煤灰、水等材料性能检测。其组成材料用量选取、性能成果对比、现场碾压施工工艺等综合数据分析,最终确定最优的混凝土施工配合比,用于施工现场。

水泥标号的高低可通过调整每立方米混凝土中的水泥用量和掺合料比例满足混凝土性能的设计要求。故当工程附近有充足优质的掺合料时,可优选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥,同时掺用较大比例的掺合料。反之,可选用掺混合材料的水泥,相应减少掺合料比例。水泥的选取不仅是技术决策,尚应包括经济比较。碾压混凝土施工对掺合料与外加剂的选择均较严格。碾压混凝土用水量少,所以,对砂石料的含水量极为敏感,故严格规定不使用刚筛洗的骨料拌制混凝土。目的在于让砂子有一定的脱水时间。

(二)碾压混凝土配合比设计的目标

1.碾压混凝土配合比设计的目标。首先是满足混凝土的物理性能指标要求,主要的物理指标有:混凝土的设计龄期的抗压强度、强度保证率、抗渗标号、抗冻标号。其次,还要满足碾压混凝土的施工工艺要求,如抗分离能力,以及比较容易碾压密实度和充分泛浆的性能。

2.拌合站投料的顺序。按照干料和湿料两种方式进行拌合站投料,即干拌合投料顺序为:大石中石小石水泥粉煤灰砂水;湿料顺序为:水大石中石小石水泥粉煤灰砂。

3.拌合时间选定。不同级配的混凝土最佳拌和时间不同,通过实验确定:二级配碾压混凝土为90s;三级配碾压混凝土120s。

4.工作度(VC)确定。适当VC值能使拌合物易碾压密实。VC增大,振动碾压难压实,使层间抗剪强度降低。较低VC值可以使碾压混凝土抗分裂能力增强,且层面碾压后有轻度薄层泛浆,层间形成“犬牙交错”对层间结合具有良好的效果。一般应选择为5～12s。

5.碾压混凝土的拌制。根据现场情况,我们通常采用强制式混凝土拌合楼拌制混凝土。强制式拌和楼的搅拌作用比自落式强烈得多,拌合质量好,而且时间短,宜于拌制较小的干硬性、高强度和轻骨料混凝土。

6.碾压试验。通过碾压实验,确定最佳的碾压设备型号、碾压顺序、碾压速度、遍数、松铺厚度、碾压施工仓面段面积等施工工艺参数。在碾压试验中必须测定出精确的初凝时间。

7.初凝时间的确定实验。采用选择晚凝水泥、掺和高强效缓凝减水剂等措施,最大限度提高碾压混凝土初凝时间,这是提高碾压混凝土层间结合质量的重要措施之一。

三、碾压混凝土的入仓方式

碾压混凝土是一种施工速度快、成本低、可容纳多种机械同时施工的特点。

在铺筑大面积部位碾压混凝土时,因长臂反铲、门机、塔机吊运入仓不能满足混凝土强度要求,为了保证混凝土连续作业,不出现冷仓现象。我们通常采用自卸汽车直接入仓、负压溜槽配自卸汽车入仓、门机吊罐为辅助入仓的手段。

1.自卸汽车运混凝土直接入仓时,车辆行走道路最大纵坡是10%。汽车入仓前要在清洗场上采用高压风、水冲洗轮胎,清洗场应选在仓面40米以外的地点。清洗场至仓面路段填筑一定厚度的洁净碎石路面,避免污泥等杂质带入仓面。此外,汽车入仓口要采用混凝土预制块将公路与入仓仓面分隔。大坝每碾压一层,进行一次封仓,然后再进行上一层碾压混凝土施工。

2.负压溜槽配自卸汽车入仓时,由自卸汽车运混凝土至负压溜槽受料斗处,再由自卸汽车或装载机接料运至铺筑地点,以解决不能直接自卸入仓区域的混凝土施工。如图2所示:

3.门机吊罐入仓方式是做为碾压混凝土入仓一种补充措施。门机主要担负模板、钢筋、预制件周围的吊运。

四、碾压混凝土卸料和平仓

在仓面积小,混凝土浇筑能力满足仓面要求时,通常采用通仓法。即卸料后及时平仓,做到边卸料、边摊铺、边平仓。在仓面积较大,为了缩短层间间短时间,保证老一层仓面尚未初凝而新一层已覆盖完毕。通常采用斜层平推法。斜层平推可减小的浇筑能力浇筑大面积的仓面,既可以达到减少投入,又可以提高功效降低成本和改善层面结合质量的目的。尤其在气温较高的季节,采用这种施工方法效果更为明显。斜层一般坡度采用1/10～1/15,要特别注意,坡尾不能有骨料分离集中现象,避免造成渗透通道。如图3所示:

摊铺、碾压以固定方向逐条带铺筑。碾压混凝土条带沿轴线方向平行,避免在重要部位形成可能的顺水方向的薄弱带,条带顺序从上游至下游垂直水流方向布置。仓内每个铺料条带一般宽4～6米,当平仓条带有一定长度后,及时进行碾压,形成卸料、平仓、碾压流水作业。摊铺平仓机采用D31P-20或推土机T2-60、T1-100等。平仓厚度控制在34cm左右。边摊铺边检查,保证碾压厚度均匀。特别在一个仓面上,有二级配和三级配碾压混凝土时,现场施工人员应注意车辆运输物是种类,使混凝土各就各位,以免混淆。

卸料和铺筑过程还应遵循以下原则:

1.采用自卸汽车直接入仓卸料时,应采用退铺法依次卸料,铺筑方向与坝轴线平行。退铺法依次卸料时。

2.应降低卸料堆高度,多点式卸料,防止骨料分离。卸料高度落差不应大于1.5米。

3.铺筑过的碾压混凝土表面应平整,无凹坑,不允许有向受压方向倾斜坡度。

4.避免直接卸料在同层已碾压好的层面上,卸料时可以将其均匀摊铺在混凝土面上。

5.卸料堆旁出现骨料分离现象,应由人工配机械将其均匀摊铺在混凝土面上。

五、混凝土碾压

根据仓面面积大小,所选用的振动碾设备应具体而定,浇筑中小型仓时。仓面碾压设备采用3台BW―200自行式振动碾与2台BW75S振动碾配合碾压。在孔洞周边及靠近模板的部位,振动碾无法到达处。我们通常采用加(0.5∶1)浓浆用强力振动器振捣密实(即变态混凝土)。变态混凝土应随碾压混凝土浇筑逐层施工。其铺层厚度与平仓厚度相同,铺洒范围在孔洞或距模板30～50M范围内。如图4所示:

碾压施工时振动的行车速度直接影响碾压效果及压实质量。根据碾压混凝土压实度的质量控制标准,混凝土压实度须达到97.5%以上。根据碾压实验确定行走速度为1.0 km/h,混凝土的碾压遍数采用静2遍+动8遍。振动碾设备参数见表1:

施工中根据浇筑可采用不同的碾压厚度,有利于满足对层间间隔的要求。碾压作业采用搭接法时,搭接宽度10～20cm,端头部位搭接长度1.0m左右。仓面施工条带长一般50～70m,每个碾压条带作业结束后,及时采用核子密度仪进行检测,按照规范规定的测点检测混凝土密实度,达不到规定要求值时,应补碾直达到设计要求,并查明原因对症处理,严格控制。在能够满足结合质量的最大层间间隔时间内。

六、混凝土缝面处理

(一)坝体伸缩缝处理

坝体设置的伸缩缝,采用切缝机切制。先碾后再切的方式成缝,填缝材料按设计要嵌填,切缝机选用型号为EX-100。

采用诱导孔成缝时,在混凝土碾压完毕后立即进行,或在层间间歇内完成。采用人工打孔,成孔后灌干燥沙子填塞,孔径一般为30mm,孔距100～150mm,孔深300mm。

设置隔板时,相邻间距不得大于10cm,隔板高度比压实厚度低2～3cm。

(二)层间结合及水平缝处理

为了保证层间的良好结合,施工时要尽量采用连续浇筑法,混凝土必须在初凝以前覆盖,并尽可能缩短覆盖间隔时间。

碾压混凝土浇筑坝中的施工缝及冷缝是个薄弱环节,往往形成渗透通道,影响抗滑稳定,必须进行认真处理。对于施工缝和冷缝,采用高压水枪冲毛,去掉混凝土表面浮浆及松动骨料(以露出砂粒、小石为准)处理合格后,重新铺筑混凝土之前,应在缝面上铺2～2.5cm厚的砂浆层,随混凝土分条带进行,然后在其上摊铺碾压混凝土,并应在砂浆初凝前碾压完毕。

七、养护

由于碾压混凝土是干硬性混凝土,受外界的条件影响很大。碾压混凝土仓面应洒水或喷雾养护保持湿润。正在施工或刚碾压完毕的仓面,应保持仓面干净,无外来水流入。

在施工间歇期间,碾压混凝土终凝后,应立即开始养护。水平面养护用草帘,、锯末、麻袋等覆盖,经洒水保持湿润。垂直面可用喷灌头、塑料薄膜或人工用胶管喷水养护。因为碾压混凝土单位用量少,早期强度较底,为一防止裂缝的发生,养护时间比常态混凝土长。对水平施工层面,养护应保持至上一层碾压开始铺筑前为止;对永久暴露面,应养护28天以上。

八、碾压混凝土温控措施及特殊气象条件下施工

(一)碾压混凝土温控措施

高温天气施工,保证施工质量最根本的途径是最大幅度削减层间间隔,同时应采取控制和补偿表面水分蒸发散失的措施。碾压混凝土坝和普通混凝土坝一样,混凝土在初凝硬化过程中都要产生水化热,为了防止坝体温度裂缝,施工时需要采取以下综合温控措施:

1.合理安排施工总进度,控制混凝土浇筑时间。各坝段基础约束区混凝土安排在自然低温时段浇筑,充分利用夜间低温时间施工,白天高温时段控制浇筑速度,以满足浇筑的连续性即可。白天施工时,当仓面温度大于36℃时,应立即采取有效措施降温,保证混凝土压实度及层间结合良好。

仓面喷雾降温是夏季高温施工季节的重要手段,通过实验证明。通过仓面喷雾降温,可使仓面气温降低5℃～11℃;同时仓面Vc值控制在12s之内。采取本措施施工后,混凝土温度较为稳定,基本上在30℃左右,保证上下层良好结合。

若因白天温度高而停止施工,这样低温时段铺筑的混凝土会出现温度倒灌现象,形成坝体碾压层上下温差增大,并相应增大坝体内温升。所以,白天高温施工要采取有效的降温措施。

2.优化配合比设计。采用掺优质粉煤灰和掺用高效缓凝剂的双掺技术及采用水化热较底的水泥等措施,合理减小单位水泥用量,以降低混凝土水化热温升,使碾压混凝土初凝时间控制在14h以上。推荐混凝土施工配合比见表2:

3.降低骨料温度。成品料仓长期保持堆料高度,使低部骨料保持较低温度,必要时可在料仓设防晒棚,并经常对骨料堆表面喷水降温。

4.加强混凝土养护和防护。施工仓面白天采用人工喷雾增湿降温以降低仓面环境温度,阳光强烈、风速过大时,用编织布覆盖以防混凝土表面水分蒸发,寒潮来临前,对已筑混凝土要采用取保湿措施。

5.通水冷却降温。根据现场实际情况,若有必要采取在坝体内埋设冷却水管通水冷却的施工方法,那么严格按照规范规定的方法进行。

6.运输过程搭设遮阳棚。运输过程中在自卸汽车顶部搭设遮阳棚避日,以减少日照强烈条件下混凝土拌和物水分散失。

(二)特殊气象条件下施工

1.雨季施工。在降雨强度小于3mm/h的条件下,可采取措施继续施工,当降雨强度达到或超给3mm/h时,应停止拌和,迅速完成尚未进行的卸料、平仓和碾压作业,并采取防雨和排水措施。

2.高温条件下在温度较高下,采用聚乙烯气垫薄膜对仓面及时进行覆盖不仅可以起到保温保湿作用,还可以延缓碾压混凝土的初凝时间,减小Vc值的增加。防止混凝土变白结硬而降低密实度及粘结性。

碾压混凝土坝,其结构简单,机械强度高,实现了快速大仓面碾压施工,达到了速度快、造价低、质量易保证且安全可靠。目前,碾压混凝土的质量已大幅度提高,希望在不久将来,碾压混凝土在某些方面超过常态混凝土。

参考文献

[1]水工碾压混凝土施工规范(DL/T5112-2000) [S].

[2]水利水电工程施工.