龙滩水电站碾压混凝土层面处理技术七局王建兴

龙滩水电站碾压混凝土大坝坝高世界第一，层面结合质量关系到大坝的运行安全。通过对碾压混凝土层面结合机理进行研究，分析不同措施下层面结合质量，提出了碾压混凝土层间允许间隔时间的判定方法和控制措施，从而确保了碾压混凝土施工质量。给国内外在建和将建的同类型工程在碾压混凝土连续施工控制方面提供了理论基础和实践模式。摘要目录1工程概况2层面结合强度影响因素3碾压混凝土层面结合质量控制4碾压混凝土施工层面处理效果分析5结语1工程概况

龙滩水电站位于广西壮族自治区天峨县境内的红水河上，坝址距县城15km。工程以发电为主，兼有防洪、航运等综合效益。龙滩水电站正常蓄水位按400m高程，总库容为273亿m3；电站装机容量为6300MW；最大坝高为216.5m。混凝土总量为740万m3，其中碾压混凝土为约480万m3，占混凝土总量的65%。碾压混凝土方量及碾压混凝土大坝坝高均居世界第一。龙滩坝址区的多年平均气温为20.1℃，最高月平均气温27.1℃（7月份），最低月平均气温11.0℃（1月份），6~8月份的月平均气温均高于25℃，5月和9月份的月平均气温为25℃，高温季节长达5个月。流域多年平均降水量约1194mm，坝址多年平均降雨量为1343.5mm。2、层面结合强度影响因素

（1）碾压混凝土层面结合强度的影响因素有：碾压混凝土的配合比、层面间隔时间、VC值、气候条件、层面初始起伏角及其他因素。

（2）碾压混凝土的抗剪断峰值强度随胶凝材料净浆中水胶比的减小、胶凝材料用量的增大、粉煤灰掺量的降低而增大。（3）层面间隔时间越长，其层面粘结强度越低。

（4）VC值越小，碾压混凝土拌和物的可碾性越好，其层面粘结强度就越高。下一页2、层面结合强度影响因素

（5）碾压混凝土施工过程中的温度降雨、相对湿度、风速及太阳辐射学环境条件因素对其层面结合质量有重要影响。这些环境条件因素主要是通过影响碾压混凝土的初凝时间、层面上已铺的胶凝材料净浆、垫层混凝土的水胶比来影响层面结合强度。

（6）层面越凹凸不平，突台角越大，碾压混凝土的层面抗剪强度越高。含初始起伏角的凹凸层面可有效提高碾压混凝土体的整体抗剪强度。（7）层面上的养护条件、上层混凝土碾压、汽车轮碾以及层面上骨料分离、仓面污染等因素都可能影响层面结合质量。

（8）随着试验龄期延长，碾压混凝土层面抗剪断峰值强度会增大

在碾压混凝土的施工过程中，配合比、层面间隔时间、VC值、层面初始起伏角基本上都是固定不变的，唯有气候条件是因时而变的，且气候条件对层面结合强度的影响也是很大的。而龙滩坝址的气候条件十分恶劣：高温季节长达7个月，6~8月的月平均气温高于25℃，7月份极端最高温达38.9℃，一般高温季节也多达35℃以上；多雨时间也长达4月。因此深入研究高温多雨环境对碾压混凝土层面的影响，进而提出应对的措施，对龙滩工程的快速施工、优质施工具有十分重要的意义。3碾压混凝土层面结合质量控制3.2层面处理

碾压混凝土层面结合方式有三种：①热升层，即层间间隔时间小于初凝时间；②暖升层，即层间间隔时间处于初凝临界状态；③冷升层，即混凝土已终凝。其中热升层层面一般不作任何处理，但当高温、降雨影响到层面结合质量时，可视情况决定在层面铺胶凝材料净浆或铺水泥砂浆；暖升层层面铺胶凝材料净浆或水泥砂浆；冷升层层面按施工缝进行处理，即冲毛后铺1.5cm厚水泥砂浆。

3.2.1层面摊铺胶凝材料净浆、水泥砂浆配合比

3.2.2层面处理技术

3.1层面质量控制3.1.1原材料质量控制

3.1.2混凝土生产质量控制

3.1.3混凝土运输质量控制3.1.4混凝土仓面质量控制

碾压混凝土层面结合质量控制3.1层面质量控制3.1.2混凝土生产质量控制（1）优化混凝土配合比。（2）拌制预冷混凝土。（3）碾压混凝土拌和物的VC值根据气候及仓面施工状况实行动态控制，一般情况下VC值应控制在4±1s秒。小雨及高温中施工根据仓面需要及时调整VC值。（4）严格控制碾压混凝土拌和物含气量，其变化范围为4±1%。

3.1.3混凝土运输质量控制碾压混凝土运输主要采用高速皮带机和自卸汽车直接入仓两种方式。（1）高速皮带机运输。①将其封闭并设冷风管道，对运输的混凝土进行风冷，以控制碾压混凝土运输过程温度回升不超过3℃。②控制拌和楼出机口放料流量，保证皮带上料流量连续均匀。（2）自卸汽车运输。①喷雾以降低拌和楼自卸汽车入口处小环境气温。②车厢顶部设活动遮阳棚，外侧面贴隔热板以降低箱体温度。③合理调度，严格控制混凝土在车上的滞留时间。（3）混凝土浇筑尽量安排在早晚和夜间低温时段施工，避免正午10:00~16:00浇筑，以尽可能降低混凝土温度回升。

3.1.1原材料质量控制碾压混凝土所使用的各类原材料，必须有相关的质量检测合格证明，并进行进场前质量检测试验。

下一页3.1层面质量控制

3.1.4混凝土仓面质量控制在碾压混凝土浇筑过程中，采取综合的降温保温措施，以减少混凝土温度回升，达到保温、保湿、防晒、延缓碾压混凝土的初凝时间、减少VC值损失以及降低混凝土浇筑温度的作用。（1）仓面覆盖。在高气温环境条件下，在碾压混凝土平仓以后至碾压以前，或碾压以后至下层混凝上拌和物卸料以前这一段间隔时间内，对仓面及时进行覆盖，起到了保温保湿的作用，还可延缓碾压混凝土的初凝时间，减少VC值的增加。（2）仓面喷雾。采用喷雾的方法，可以形成适宜的人工小气候，起到降温保湿、减少VC值的增长、降低混凝土的浇筑温度以及防晒的作用。（3）仓面VC值控制。仓面VC值进行动态管理，根据现场的气温、昼夜、阴晴、湿度等气候条件适当调整出机口VC值，出机口VC值一般控制在2~4s，仓面VC值一般控制在3~5s，以碾压完毕时混凝土层面达到全面泛浆、人在上面行走微有弹性、仓面没有骨料集中等作为标准。（4）层间间隔时间控制。碾压混凝土施工层间允许间隔时间的控制是以下层碾压混凝土的初凝时间来控制的。当碾压混凝土连续浇筑时，在初凝时间以内，层间不需作任何处理，可保证层间质量；若超过初凝时间即被视为冷缝，就必须采取措施对层面进行处理才能进行下一层混凝土的铺筑，或按施工缝处理。返回3.2.1层面摊铺胶凝材料净浆、水泥砂浆配合比

（1）水胶比。施工过程中，对由配合比试验确定的胶凝材料净浆、水泥砂浆配合比（主要是水胶比）作适当的调整，以适应气温、降雨、大气相对湿度、风速及太阳辐射等环境因素的变化。在胶凝材料净浆、水泥砂浆的配制中根据净浆、砂浆摊铺后的可能暴露时间扣除因降雨而增加的水量。（2）强度等级。层面上摊铺胶凝材料净浆、水泥砂浆的强度等级是层面结合强度的重要影响因素。把层面上摊铺胶凝材料净浆、水泥砂浆的强度等级提高一级，可有效地提高C

，也可有效地提高层面的抗拉强度（强度等级为C15的碾压混凝土90d龄期的轴拉强度为2.85MPa，而强度等级为C20的碾压混凝土90d龄期的轴拉强度为3.72MPa）。1（3）粉煤灰掺量。随着胶凝材料中粉煤灰掺量的增大，碾压混凝土的抗压强度、抗拉强度等都随之降低，尤其是抗拉强度。因此在可能出现拉应力的部位，胶凝材料净浆、水泥砂浆中的粉煤灰掺量不宜过高；而在压应力较大的区域，胶凝材料净浆、水泥砂浆中的粉煤灰掺量可适量提高。

233.2.2层面处理技术常用的层面处理方式有：在层面上铺一层胶凝材料净浆、水泥砂浆或细骨料混凝土等三种方式；而根据层面本身是否冲毛处理又可分为冲毛处理和不冲毛处理两种方式。碾压混凝土层面处理方式的选择需要兼顾两方面的要求：①能有效提高层面结合强度。②层面处理方式的施工过程操作简单，并且能适应高温、降雨、干燥有风或太阳辐射等不利环境条件的变化

3.2.2层面处理技术（1）层面铺胶凝材料净浆、水泥砂浆。在层面上铺胶凝材料净浆、水泥砂浆及垫层细骨料混凝土三种处理方式中，从提高层面结合强度方面考虑，选择铺胶凝材料净浆、水泥砂浆的方式更有效。从方便施工的角度考虑，铺细骨料混凝土不仅需专门的摊铺设备，而且其摊铺厚度不易控制。而对于胶凝材料净浆、水泥砂浆，不仅摊铺工艺简便，而且其水胶比较易根据施工时的环境条件因素作出适当的调整以满足设计要求。（2）层面铺胶凝材料净浆、水泥砂浆和层面冲毛或凿毛处理的组合。鉴于层面铺浆前作冲毛或凿毛处理能增大上下层碾压混凝土物料间的结合面积，提高上下层骨料间的咬合程度，进而有效提高层面结合强度，故对施工间歇缝面在铺浆前对层面先作冲毛或凿毛处理。

因此，热升层施工最简单、层间胶凝材料含量与混凝土本体一样、层间结合质量最好；暖升层则须在层面铺洒胶凝材料净浆后才能铺筑上一层混凝土，增加了胶凝材料的用量和混凝土的水化热；而冷升层的处理必须按施工缝的要求对老混凝土面进行冲毛或凿毛，达到层间间歇时间要求后，在其面上铺洒水泥砂浆，才能进行上一层混凝土铺筑，同样增加了层间胶凝材料的含量和混凝土的水化热，相比较层面处理速度慢，且不经济。所以，在资源和水工建筑物结构允许的条件下，碾压混凝土施工中应尽量减少暖升层和冷升层的数量。4碾压混凝土施工层面处理效果分析4.1抗剪试验

4.2钻孔取芯4.3压水检查4.4声波及录像检测4.1抗剪试验

4.1.190d抗剪试验结果

碾压混凝土90d后原位抗剪试验检测试件8组，共剪切试件40块。实测剪断面最大起伏差平均约为2.0cm，剪断面平均90%沿上层试体或下层试体剪断，10%沿层面剪断，在沿层面剪断情况中80%的试块3/4以上面积沿层面剪断，30%的试件在试验后出现不同程度的开裂或破碎，约5%的试件局部有骨料堆积、蜂窝现象。现场原位抗剪试验的f′和c′，平均值分别为1.46和2.16MPa，与国内其它工程的f′和c′值相比较，f′值较高，c′值也高。试验结果表明：不同工况、3MPa正应力时的平均抗剪断强度为6.32MPa，4.5MPa正应力时的平均抗剪断强度为8.52MPa。并随着层间间隔时间的延长，抗剪断强度下降，铺砂浆有利于抗剪断强度的提高，铺一级配混凝土的抗剪断强度稍低于铺砂浆工况。下一页4.1抗剪试验

4.1.2180d抗剪试验结果

8组现场原位抗剪试验的f′和c′，平均值分别为1.31和2.70MPa，与国内其它工程的f′和c′值相比较，f′值较高，c′值也高。试验结果表明：不同工况、3MPa正应力时的平均抗剪断强度为6.69MPa，4.5MPa正应力时的平均抗剪断强度为8.77MPa。并随着层间间隔时间的延长，抗剪断强度下降，铺砂浆有利于抗剪断强度的提高，铺一级配混凝土的抗剪断强度稍低于铺砂浆工况。下一页4.1抗剪试验

4.1.390d和180d抗剪试验结果的比较分析

根据试验数据分别作出施工配合比和设计配合比、90d和180d龄期试件在不同工况条件下以及4.5MPa正应力时，层间间隔时间与抗剪断强度的关系，如图1所示。（1）对同一工况、同一配合比条件下的碾压混凝土，180d龄期的抗剪断强度明显高于90d龄期的抗剪断强度。（2）对同一配合比、同一龄期条件下的碾压混凝土，2~3h层间间隔时间的抗剪断强度要稍高于4~5h层间间隔时间的抗剪断强度，铺砂浆的抗剪断强度要高于铺一级配混凝土的抗剪断强度。图14.5MPa正应力下不同龄期的间隔时间与抗剪断强度关系图返回4.2钻孔取芯

钻孔取芯是评价碾压混凝土质量的综合方法。

试验结果表明：对于碾压混凝土芯样，除了其抗冻等级和极限拉伸值小于设计要求和数据较为分散外（主要是由于取样对芯样的扰动以及尺寸效应等原因），其余指标均能满足设计要求。碾压混凝土的层面折断率一直保持在2.5%以内，这表明碾压混凝土层面施工和处理的效果很理想。返回4.3压水检查

现场压水检查共计686段，最小透水率0Lu。小于0.2Lu的591段，占86.7%；小于0.5Lu的673段，占98.1%；大于1Lu的1段，占0.15%。从压水成果看，灌后透水率均满足≯1Lu的设计要求。返回4.4声波及录像检测

通过对取芯孔和部份压水孔声波及录像测试表明：各检测孔没有发现声波及动力学特征异常，声波低于临界值所点比例及变异系数匀小于5%，说明混凝土完整密实性及均匀性较好；孔内录像成果也表明孔壁骨料分布均匀，表面光滑、致密。返回（1）提出了碾压混凝土层间允许间隔时间的判定方法和控制措施：设计施工控