郭 儀 喬 峰

（1.西安市輞川河引水李家河水庫工程建管處 陜西 西安 710065；2.中國水電顧問集團西北勘測設(shè)計研究院 陜西 西安 710065）

碾壓混凝土（RCC）是一種干硬性貧水泥的混凝土，其主要施工過程為混凝土入倉，薄層鋪筑、振動、碾壓。與常態(tài)混凝土相比，具有施工速度快、機械化強度高、施工分縫少、水泥用量少、工程造價低、施工污染小等優(yōu)點，但同時，因其干硬性、貧水泥、振動碾壓的特點，導(dǎo)致了如下問題的出現(xiàn)：①施工工藝過程復(fù)雜；②施工節(jié)奏快，對整個系統(tǒng)要求較高；③層間結(jié)合強度相對較低、抗?jié)B能力相對變?nèi)?。所以，碾壓混凝土的質(zhì)量控制相對常態(tài)混凝土環(huán)節(jié)更多，難度更大，對施工單位和監(jiān)理單位提出了更高的要求。本文結(jié)合李家河水庫工程碾壓混凝土大壩施工管理，提出質(zhì)量控制的要點，分析總結(jié)各個要點對混凝土質(zhì)量的影響，力求對施工的相關(guān)質(zhì)量控制起到積極指導(dǎo)作用。

1 工程概況

李家河水庫工程位于西安市東南部的灞河支流輞川河中游，水庫樞紐位于藍田縣城東南23km的玉川鄉(xiāng)李家河村附近，距西安市約68km。該工程大壩為碾壓混凝土雙曲拱壩，最大壩高98.5 m，碾壓混凝土37.84萬m3，澆筑常態(tài)混凝土28.64萬m3。工程主要是解決灞橋、閻良、藍田縣城、洪慶組團、紡織廠組團、閻良航空基地及白鹿塬五鄉(xiāng)鎮(zhèn)生產(chǎn)生活用水問題。

2 質(zhì)量控制要點

對于碾壓混凝土的施工質(zhì)量控制按照《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》（DL/T5112-2009）要求進行。由于本工程各種原材料滿足DL/T5112-2009要求，且質(zhì)量相對穩(wěn)定，故碾壓混凝土施工質(zhì)量控制工作重點為混凝土從拌合到碾壓的過程控制。針對碾壓混凝土的特點，主要從混凝土的工作度、凝結(jié)時間、攤鋪、碾壓、層間結(jié)合時間、碾壓密實度及混凝土澆筑溫度等環(huán)節(jié)進行了控制。

2.1 碾壓混凝土工作度

碾壓混凝土拌和物的工作度（即VC值）是拌合物性能的一項重要參數(shù)，早期的碾壓混凝土VC值采用20s±10 s，波動較大，而過大的VC值導(dǎo)致碾壓混凝土松散無粘性，在拌和、運輸和攤鋪過程中極易發(fā)生骨料分離和大骨料的集中現(xiàn)象，層間結(jié)合和抗?jié)B能力也較差，易形成滲漏通道。

在大量的工程實踐中，碾壓混凝土不斷汲取常態(tài)混凝土的優(yōu)點，其VC值逐漸由大到小，混凝土由起初的非常干硬逐漸發(fā)展為無坍落度的半塑性混凝土?，F(xiàn)代碾壓混凝土設(shè)計VC值基本采用2 s～12 s，并且根據(jù)施工現(xiàn)場的氣候條件變化動態(tài)選用和控制，這樣不僅將VC值的控制范圍縮小，更重要的是對VC值選用提出動態(tài)的控制，更為機動靈活、也更接近工程實際。工程實踐也表明，較小的VC值能較大的改善碾壓混凝土拌合物的粘聚性，有效避免骨料的分離，延長混凝土的凝結(jié)時間，容易液化泛漿提高可碾性，有效提高施工進度，同時也提高了層間結(jié)合強度、抗?jié)B性能以及整體性能。

2.1.1 影響VC值波動的因素

通過對拌合樓混凝土生產(chǎn)的質(zhì)量統(tǒng)計分析，影響VC值波動的因素主要有：

（1）用水量

混凝土的用水量對VC值影響明顯，本工程試驗結(jié)果表明，VC值每增/減1 s，用水量減/增約1.5 kg，但如果單純依靠增減用水量來調(diào)整VC值，會對碾壓混凝土的水灰比產(chǎn)生影響，進而影響混凝土的強度。而且，如果配合比不太合理，特別是在細骨料石粉含量偏低的情況下，容易出現(xiàn)泌水現(xiàn)象，造成砼表面強度、抗風(fēng)化和抗侵蝕能力降低，施工中應(yīng)盡量避免。

（2）漿砂比

漿砂比是指碾壓混凝土中的漿體（水+水泥+粉煤灰+石粉）體積與砂漿的體積之比。大量的工程實踐統(tǒng)計結(jié)果表明，漿砂比對混凝土的碾壓質(zhì)量影響較大，其數(shù)值應(yīng)不小于0.4，適當(dāng)?shù)奶岣呤酆繉μ岣呋炷恋哪雺嘿|(zhì)量作用明顯。本工程施工配合比其漿砂比基本為0.43～0.46，拌合物粘聚性好，骨料分布均勻，液化泛漿較快，粘性較好而且無泌水現(xiàn)象。

（3）外加劑摻量

通過調(diào)整外加劑摻量的辦法調(diào)整混凝土VC值大小，可達到改善混凝土拌合物性能的目的，能滿足不同條件下碾壓混凝土施工。

2.1.2 調(diào)整VC值的措施

混凝土的施工配合比是在規(guī)程規(guī)范規(guī)定的標準條件下試驗確定的，但施工現(xiàn)場情況復(fù)雜，可能與之差異較大。為了保證碾壓混凝土在高溫、干燥和大風(fēng)等不利自然氣候條件下的施工質(zhì)量，必須對施工配合比進行動態(tài)的控制和適當(dāng)調(diào)整。而VC值的調(diào)整是保證碾壓混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵。

在李家河水庫工程混凝土前期施工方案討論時，曾考慮施工中調(diào)整VC值的措施主要有：①調(diào)整拌合用水量；②倉面直接灑水；③調(diào)整外加劑的摻量等。但由于調(diào)整拌合用水量和倉面直接灑水的方法容易改變碾壓混凝土的水膠比，影響混凝土的強度，對層間結(jié)合也不利，通過對VC值影響因素的綜合分析，放棄了這兩種措施。本工程采取的主要措施是：嚴格保證配合比的基本參數(shù)不變，適當(dāng)調(diào)整外加劑的摻量，達到延緩凝結(jié)時間和降低VC值的目的。另外，通過噴淋水霧改善倉面小氣候，從而達到降溫和保持混凝土表面的濕度，減小澆筑過程中的VC值損失。

李家河水庫工程碾壓混凝土拌和物的設(shè)計工作度（VC值）以混凝土入倉到碾壓完畢有良好的可碾性，并且在上層混凝土覆蓋前，下層混凝土表面仍然能保持良好的可碾性為準。其數(shù)值根據(jù)施工現(xiàn)場的氣候條件變化動態(tài)選用和控制：遇到雨天或夏天太陽直射時，VC值按照規(guī)定值的上限或下限控制，比如在5月份實際采用倉面VC值為3s～7s，出機口VC值為1s～3s進行控制。

2.2 凝結(jié)時間

碾壓混凝土的凝結(jié)時間尤其初凝時間，是施工組織設(shè)計中應(yīng)重點考慮的因素之一，混凝土凝結(jié)時間直接影響到層間結(jié)合效果、澆筑分倉的大小、澆筑上升速度、混凝土原材料儲備、拌合運輸能力、攤鋪碾壓機械配置和混凝土澆筑溫度控制等各個方面。本工程地處秦嶺北麓山區(qū)，施工中，通過混凝土配合比試驗，在春季氣溫為2℃～15℃時，采用混凝土凝結(jié)時間初凝約為12 h，終凝約為25 h；5月份以后氣溫較高，中午可達30℃以上，及時對混凝土凝結(jié)時間進行調(diào)整，采用在標準條件下（溫度20±3℃）混凝土初凝時間約為19 h，終凝時間約為32 h，模擬施工環(huán)境下的凝結(jié)時間初凝約為15 h，終凝約為21 h進行控制，滿足了澆筑層間結(jié)合和澆筑溫度控制的需要。

對本工程混凝土的凝結(jié)時間進行大量試驗檢測后發(fā)現(xiàn)，在目前外加劑品種及石粉含量基本穩(wěn)定的常溫條件下，減小碾壓混凝土的VC值，可延長混凝土的凝結(jié)時間。VC值每減小/增加1 s，碾壓混凝土初凝時間相應(yīng)延長/縮短約20min～30min；在氣溫接近30℃的情況下，VC值每減小/增加1 s，碾壓混凝土初凝時間相應(yīng)延長/縮短約10min～20min。在VC值基本一致的情況下，氣溫每升高1℃，碾壓混凝土初凝時間相應(yīng)縮短約10min～20min。在高溫季節(jié)施工時，應(yīng)盡量保證碾壓混凝土的VC值按下限控制，并在施工現(xiàn)場做好相應(yīng)的保濕工作，減小混凝土的VC值損失。

在這些檢測統(tǒng)計結(jié)果的指導(dǎo)下，混凝土的凝結(jié)時間控制難度大幅降低，同時混凝土的生產(chǎn)質(zhì)量和效率明顯提高。

2.3 攤鋪

碾壓混凝土的施工速度主要受拌和能力和布料速度的影響，選擇合適的布料方式和布料厚度以及施工機械是非常重要的。碾壓混凝土比較干硬，表面粗糙，平整度差，合適的機械能使布料的密實度和虛鋪厚度均勻一致，混凝土表面平整度得到提高，有利于混凝土碾壓質(zhì)量的控制。

本工程采用SD-160履帶式推土機平倉，功率為220馬力，攤鋪寬度4 m，能控制并保持攤鋪厚度符合要求，平整度高，適合大面積施工。但也存在轉(zhuǎn)彎不靈便、邊角部位無法施工的缺點，故而在施工現(xiàn)場備用一臺反鏟用于邊角部位及預(yù)制件周圍的混凝土攤鋪，使得碾壓混凝土的攤鋪能高質(zhì)量高效率的完成，保證了施工進度。同時，安排專人負責(zé)檢查處理機械攤鋪中出現(xiàn)的骨料集中，及時對其部位進行人工分散處理。

2.4 碾壓

在原材料質(zhì)量合格和混凝土拌合物性能符合要求的情況下，RCC混凝土的強度和其他性能主要取決于碾壓混凝土所能達到的密實度。要達到要求的密實度，正確選用壓實機械和工藝參數(shù)極其重要。

李家河水庫工程碾壓混凝土大壩施工組織設(shè)計中振動機械的選擇考慮多方面的因素，主要是施工作業(yè)面較大，最大可達4500m2。綜合考慮，采用兩臺B W202AD-2型串聯(lián)式振動碾(10 t)作為主要的壓實機械，其壓實效果和牽引性能較強，它以兩個光輪的振動作用進行壓實作業(yè)，其前后輪分配值量均等，碾壓寬度為1.8 m，最小轉(zhuǎn)彎半徑為6.2 m，振動頻率和振幅分別是：高振幅為40Hz、0.74mm；低振幅為50Hz、0.35mm。其激振力高振幅時為270kN，低振幅時為360kN。對于振動碾不能到達的邊角、有預(yù)制件或觀測儀器埋設(shè)的部位周圍，則采用B W-75 s型手扶式振動碾進行壓實，同時也可對變態(tài)混凝土表面收平作業(yè)。

本工程碾壓混凝土施工前，進行了現(xiàn)場生產(chǎn)性工藝試驗。根據(jù)試驗結(jié)果，現(xiàn)場施工中攤鋪厚度按35cm控制，碾壓后層厚30cm，在靜壓2遍，振動碾壓6遍的情況下，施工速度較快，碾壓效果較好。對于個別部位混凝土層厚較大，振動碾的能量傳遞越往深處越小，混凝土液化效果相對表層變差，由于核子密度儀檢測深度為30cm，雖然檢測結(jié)果顯示正常，但在厚度加大的部位如大壩預(yù)埋件周圍等，其密實度實際結(jié)果可能與檢測值有所出入。故而，要求施工時要盡量嚴格控制攤鋪厚度，對于個別厚度加大部位，采用適當(dāng)增加碾壓遍數(shù)的方法來保證混凝土的碾壓密實度。

在碾壓過程中，振動碾的行進速度、碾壓遍數(shù)以及碾壓方向都對壓實效果產(chǎn)生直接影響，因此，在碾壓過程中按照以下要求進行操作：

（1）卸料和平倉應(yīng)嚴格控制三級配、二級配碾壓混凝土的分界線，碾壓混凝土推鋪寬度應(yīng)滿足施工設(shè)計的規(guī)定。條帶寬度最大誤差應(yīng)小于30cm。

（2）在施工縫面上鋪砂漿、水泥粉煤灰凈漿前，應(yīng)清除二次污染物，鋪漿后立即覆蓋碾壓混凝土。鋪砂漿、水泥粉煤灰凈漿時，應(yīng)確保鋪料均勻。

（3）碾壓方向應(yīng)垂直于水流方向，碾壓作業(yè)采用搭接法。碾壓條帶間的搭接寬度為20cm～30cm，端頭部位的搭接寬度不小于100cm。

（4）振動碾行走速度控制在1.0km/h～1.5km/h內(nèi)。

（5）對碾壓條帶開始和結(jié)束的部位，振動壓路機只有后輪或前輪進行碾壓，即比正常碾壓部位少碾壓一半，需予以補碾后方可完成本條帶的碾壓作業(yè)。對作為水平施工縫的層面或冷縫，在達到規(guī)定的遍數(shù)及密實度后，尚需進行1～2遍的靜壓作業(yè)。

（6）對連續(xù)上升鋪筑的混凝土，混凝土從拌和到碾壓完畢的時間控制在2 h內(nèi)。

（7）對碾壓層內(nèi)鋪筑的條帶邊緣，預(yù)留20cm～30cm的寬度與下一條帶同時碾壓。并且碾壓時間應(yīng)控制在直接鋪筑所允許的時間內(nèi)。

（8）每層碾壓作業(yè)結(jié)束后，采用核子密度儀，按網(wǎng)格布點及時檢測混凝土的密實度。當(dāng)所測密實度低于規(guī)定指標時，立即采取補碾措施。

檢測結(jié)果表明，在規(guī)定的碾壓行進速度和碾壓遍數(shù)下，其密實度均符合設(shè)計要求的98%，壓實效果良好，壓實設(shè)備和工藝參數(shù)選擇合理。

2.5 層間間隔時間

層間結(jié)合面是碾壓混凝土壩防滲的薄弱環(huán)節(jié)，為了保證碾壓混凝土施工的層間結(jié)合質(zhì)量，碾壓施工時，應(yīng)盡量保證在下層混凝土初凝前覆蓋完上層混凝土，即控制層間間隔時間在合適的范圍內(nèi)。

根據(jù)本工程工藝試驗結(jié)果，并結(jié)合大量工程實踐，如果是在初凝后覆蓋的，新混凝土澆筑前，碾壓混凝土尚未終凝的，層面要求鋪灑水泥粉煤灰漿；如果是在下層混凝土完全終凝以后覆蓋上層混凝土的，層面應(yīng)按施工縫處理，要求鑿毛清理，并在覆蓋混凝土前先鋪10mm～20mm的水泥砂漿。

本工程施工速度基本能夠保證在下層混凝土初凝前覆蓋完上層混凝土，故可連續(xù)上升。對于個別時段因拌合樓或施工機械故障引起的施工進度滯后，也根據(jù)具體時間采取了相應(yīng)的措施，可有效保證層間結(jié)合效果。通過對壩體碾壓混凝土鉆孔取芯，直觀地觀察碾壓混凝土的層間結(jié)合情況，經(jīng)過多次鉆孔取樣觀察，各碾壓層間結(jié)合良好，證明本工程對混凝土凝結(jié)時間的控制措施得當(dāng)。

2.6 密實度檢測

對于碾壓混凝土，目前主要是通過檢查密實度是否達到規(guī)范或設(shè)計要求來控制其施工質(zhì)量，所以控制其密實度是施工現(xiàn)場質(zhì)量控制的重中之重。因有時受骨料集中的影響，某些點的混凝土密度可能大于控制密度，但其碾壓質(zhì)量卻不一定符合要求。為防止出現(xiàn)這一現(xiàn)象，我們在核子密度儀檢測的同時，還對碾壓混凝土進行坑探，觀察斷面是否存在骨料集中、內(nèi)部疏松或空洞，綜合判斷其密實度是否滿足要求。經(jīng)多次檢測，兩者判斷結(jié)果基本一致。截止目前已經(jīng)檢測1250個點，其中一次檢測合格點1180個，復(fù)碾后檢測點70個，壓實度一次合格率94.4%，總體合格率100%。

2.7 混凝土澆筑溫度控制

李家河水庫大壩混凝土澆筑最大倉面達4500m2左右，屬大體積混凝土施工，為防止產(chǎn)生溫度應(yīng)力裂縫，施工中從原材料、工藝措施和施工質(zhì)量控制等方面進行綜合控制。

2.7.1 設(shè)計溫控措施

在本工程設(shè)計階段，我們委托西安理工大學(xué)針對李家河水庫大壩工程實際，進行了溫度應(yīng)力計算和施工溫控方案專題研究。根據(jù)溫控仿真計算，確定在壩體強約束區(qū)混凝土容許溫差為14.5℃～12℃，弱約束區(qū)混凝土容許溫差為16.5℃～14.5℃，新老混凝土層間容許溫差為17℃，混凝土內(nèi)外溫差控制標準為23℃，各月混凝土允許澆筑溫度見表1。設(shè)計在沿壩軸線方向布設(shè)了5條誘導(dǎo)縫和2條橫縫，來改善壩體溫度應(yīng)力分布。同時，在壩體內(nèi)每隔1.5 m設(shè)置一層間距1.5 m的冷卻水管，在混凝土澆筑初期就進行冷卻水降溫。

2.7.2 施工溫控措施

本工程大壩碾壓混凝土施工，采取的主要溫控工作分為混凝土澆筑前、澆筑中和澆筑后三個階段進行，主要措施有：

表1 李家河水庫大壩混凝土各月允許澆筑溫度 （單位：℃）

（1）在澆筑前加強混凝土原材料及混凝土性能的研究，經(jīng)過了三次配合比試驗，在混凝土中摻加Ⅱ級粉煤灰和F DN-3緩凝高效減水劑，在保證混凝土強度、抗?jié)B、抗凍、極限拉伸、均勻性等各項指標的前提下，優(yōu)化混凝土配合比，有效降低混凝土中的水化熱溫升，提高混凝土的抗裂能力。

（2）施工中的溫控措施有：①對原材料的溫度進行控制。通過提高骨料堆高度、地壟取料、搭設(shè)料場遮陽棚等，在高溫季節(jié)，采用5℃的冷水、加冰拌合，對混凝土粗骨料進行預(yù)冷，降低混凝土出機口溫度。2012年6月份，當(dāng)?shù)丨h(huán)境平均溫度23℃，混凝土出機口實測溫度為12.5℃～14.5℃。②控制混凝土澆筑溫度?；炷吝\輸過程中，在運輸車輛上加蓋遮陽布，周密組織運輸車輛，努力縮短混凝土運輸和卸料等待時間。在高溫季節(jié)晴天的上午9時到下午4時，澆筑倉面采用6臺噴霧機和4把高壓噴槍進行噴霧降溫，利用低溫水和高壓風(fēng)形成低溫水霧，以反射陽光，改變倉面環(huán)境氣候，增加倉內(nèi)濕度，減少VC值損失，可降低倉面環(huán)境溫度8℃～10℃。加快混凝土入倉覆蓋速度，混凝土自出機口至攤鋪碾壓的暴露時間控制在2小時以內(nèi)。通過以上措施，保證澆筑溫度控制在設(shè)計允許澆筑溫度內(nèi)。

（3）澆筑后的溫度控制。為控制混凝土的最高溫升，減小內(nèi)外溫差，在冷卻水管上層混凝土澆筑后，立即通水冷卻。冷卻水管采用內(nèi)徑28mm的HDPE管，間距為1.5 m×1.5 m，冷卻水與混凝土溫差不超過20℃，實際采用冷卻水溫度為6℃～10℃。同時，對澆筑碾壓完成的混凝土及時用無紡?fù)凉げ歼M行覆蓋、灑水保濕，從而保證混凝土內(nèi)外溫差。

3 結(jié)語

碾壓混凝土的施工質(zhì)量控制是系統(tǒng)化工作，任何一個環(huán)節(jié)控制不到位都將影響工程質(zhì)量，尤其是層間結(jié)合和碾壓密實度，否則將可能導(dǎo)致抗壓強度、耐久性能及層間結(jié)合強度不符合要求。大體積混凝土的澆筑溫度控制和各種綜合溫控措施是防止出現(xiàn)溫度拉應(yīng)力過大而產(chǎn)生貫穿性裂縫的關(guān)鍵。緊密圍繞上述要點進行質(zhì)量控制，統(tǒng)計分析截至目前的檢測結(jié)果，各項性能指標均滿足要求，表明李家河水庫碾壓混凝土大壩工程施工質(zhì)量在控。