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高自密實堆石混凝土在御臨河生態(tài)調(diào)節(jié)大壩水利論文
高自密實堆石混凝土具有流動性、抗離析性、間隙通過性和自填性，能在不經(jīng)振搗的情況下形成密實的混凝土結構，其抗壓、抗剪強度、透水率滿足設計及相關規(guī)范要求。
一、工程概況
工程地點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，正常庫容1082萬m3，為Ⅲ等中型水庫。工程采用重力壩加調(diào)度控制閘(由導流明渠改建)，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。壩軸線總長220.2m，其中河床壩長113.0m，壩高30m。
二、高自密實混凝土原材料的要求
高自密實混凝土從80年代在日本開始應用于建筑工程施工后，90年代我國就開始引進，在建筑工程施工應用后，已有一整套自密實混凝土配制、施工的經(jīng)驗。2005年后在水利筑壩工程、堤防/擋墻建設、隧洞襯砌工程、病險水庫加固、水下混凝土工程、復雜地質(zhì)條件下的基礎處理、地質(zhì)災害防治、工程循環(huán)經(jīng)濟、混凝土防水防護等領域形成系統(tǒng)解決方案，不斷創(chuàng)造著質(zhì)量高、進度快、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場后先對模板尺寸和質(zhì)量進行驗收，軸線尺寸、垂直度、標高等是否符合要求，墻身模板接縫、墻腳根部接縫嚴密并用砂漿塢腳;堆石混凝土壩體上游利用鋼筋混凝土防滲面板不需另設模板，每次立1-2m高。
2.堆石料要新鮮、完整，質(zhì)地堅硬，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，最大粒徑以運輸和方便入倉為限，但不宜大于1m，允許使用少量片石但其使用量不得超過堆石料總使用量的10%。堆石的運輸采用自卸車直接入倉的方式。為避免車輪帶入泥土，在入倉道路上設置沖洗臺，對車輪進行沖洗。當沒有合適的入倉道路時，堆石采用塔吊和吊車等其他方式入倉。壩體堆石料入倉采用人工平倉，計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，標號不低于42.5。進場后經(jīng)現(xiàn)場抽樣檢測合格后方可施工。
4.按照國家標準《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T1596-2005)的相關規(guī)定，要求所使用的粉煤灰等級不低于II級粉煤灰。
5.選用的細骨料要求質(zhì)地堅硬，清潔、級配良好，細度模數(shù)為2.3～3.0，并要對所選用的砂進行抽樣試驗，以測定其可用性。只有抽檢合格后才允許使用。
6.粗骨料施工時選用碎石作為混凝土拌制粗骨料。要求質(zhì)地堅硬，清潔、級配良好，粒徑在5～20mm，超徑率不得超過5%。并要對所選用的碎石進行抽樣試驗，以測定其可用性。只有抽檢合格后才允許使用。
7.外加劑從專業(yè)廠家采購合格的堆石混凝土專用外加劑，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規(guī)程》(DL/T5100-1999)中的相關規(guī)定。
三、高自密實堆石混凝土的施工工藝
自密實堆石混凝土(Rock-filled Concrete，簡稱RFC)是高性能混凝土的一種，也有人稱為高流態(tài)混凝土。自密實混凝土拌和物工作性包括以下四個方面：流動性、抗離析性、間隙通過性和自填充性。它的主要性質(zhì)是混凝土拌和物具有很高的流動性而不離散，不泌水，能靠自重自行填充模板內(nèi)空間，且對于密集的鋼筋和形體復雜的結構都具有良好的填充性，能在不經(jīng)振搗的情況下，形成密實的混凝土結構，并且還具有良好的力學性能和耐久性能。鑒于自密實混凝土無需振搗，僅靠自重填充密實，因此自密實混凝土工作性能的檢測方法與常態(tài)混凝土不同，主要采用坍落度、坍落擴展度試驗和V型漏斗試驗進行檢測，以控制自密實混凝土的質(zhì)量，坍落標準250-280mm，坍落度擴展度550-720mm，V漏斗通過時間5-15S。
通過對進場原材料進行檢測合格后，通過試驗室試配得到自密實混凝土的理論配合比，實際施工配合比要根據(jù)施工時骨料的含水率進行適量調(diào)整修正，得到最終施工配合比。施工期間原材料供應廠家發(fā)生變化后必須重新進行配合比的試驗調(diào)整。
本工程采用雙臥軸強制式攪拌機拌制自密實混凝土，自密實混凝土中粗細骨料水泥均由電子自動配料機配料。自密實混凝土攪拌順序為：先將水泥粗細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攝氏度時攪拌時間要求不低于1分半鐘)，目測自密實混凝土的性能達到標準后方可出機。
自密實混凝土水平(包括低高程倉面)采用地泵輸送，倉面升高以后垂直運輸采用塔吊配以混凝土吊罐。自密實混凝土入倉前要檢查拌合物質(zhì)量，不合格的要禁止入倉。澆筑自密實混凝土時嚴禁在倉內(nèi)加水。發(fā)現(xiàn)混凝土和易性較差時要采取加強措施(如添加外加劑、重新拌和等)。在澆筑過程中澆筑點的分布要均勻布置在整個倉面，其間距不得超過2m，必須在澆筑點的自密實混凝土填滿后方可移動到下一個澆筑點，澆筑順序要求單向不可在倉面往復澆筑。獨立的場面自密實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，中斷時間不得超過45mins，否則應對已出機但未入倉的自密實混凝土作相應的處理，在未處理合格前不能再次入倉。自密實混凝土澆筑中斷過長導致堆石體內(nèi)混凝土喪失流動性時，應首先澆筑混凝土配合比的自密實砂漿，使其完成覆蓋堆石混凝土內(nèi)已喪失流動性混凝土的表面，才可繼續(xù)澆筑自密實混凝土。
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面進行平倉工序。除表層自密實混凝土外，每一倉的頂面要留有塊石棱角，塊石棱角要高出自密實混凝土頂面約5-20cm，以便于下一倉的粘結。
當日平均氣溫高于15攝氏度時，混凝土澆筑完畢兩天或混凝土強度不低于5Mpa時方可進行下一倉的堆石。氣溫低于15攝氏度時，間隔時間應根據(jù)實際情況相應延長，最重要的指標為混凝土強度不低于5Mpa。
冬季氣溫較低時對自密實混凝土要采取相應的措施進行保護，防止混凝土凍傷(如覆蓋保溫、蒸養(yǎng)、改變混凝土澆筑時間、加適量防凍劑等)。
四、自密實混凝土質(zhì)量控制和檢測
自密實混凝土拌和生產(chǎn)中要對各種原材料配料情況進行抽檢，每一臺班應不少于2次，發(fā)現(xiàn)配料偏差超出允許范圍要及時糾正。自密實混凝土坍落度、坍落擴展度、V漏斗通過時間的實際情況應每4小時抽檢一次，發(fā)現(xiàn)偏差超出允許范圍要分析原因及時修正。
堆石混凝土容重及孔隙率：采用挖試坑的方法檢測。在壩高1/3以下每澆筑5-10m高挖試坑一個;在壩高1/3至2/3挖試坑一個;在壩高2/3以上挖試坑一個。
堆石混凝土密實度檢測：采用預埋鋼管法檢測。在堆石中預埋直接10cm的鋼管，待堆石混凝土硬化后拔出，通過對孔內(nèi)密實度的觀測評定堆石混凝土的密實性，孔內(nèi)缺陷面積不得超過總面積的5%。檢測頻率為每層每100㎡鋪設一根檢測管。堆石混凝土力學性能試驗：采用堆石混凝土施工方法澆筑邊長>50cm的堆石混凝土試塊，通過實驗室試壓檢測堆石混凝土的力學指標。
五、第三方檢測結果并驗證
由重慶兩江新區(qū)建設投資有限公司委托長江勘測技術研究所檢測，經(jīng)長江勘測技術研究所檢測透水率最大值為0.5Lu，最小值為0.1 Lu，設計值為5 Lu(1 Lu=1*10-12 m/s)。取芯混凝土抗壓強度最大值為69.5MPa，最小值為34.0MPa，設計強度為C30。堆石混凝土試坑容重最大為2.546T/m3，最小為2.542T/m3，設計為2.45 T/m3。
檢測結果滿足設計及有關規(guī)范要求(報告編號為CJKJSCRFC14-02)。經(jīng)過2014年8月份50年以遇山洪考驗，洪水最高水位為179m大壩安全運行.
六、自密實堆石混凝土新技術七大優(yōu)勢
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中專用高自密實性能混凝土用量不超過45%，同時可利用粉煤灰，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，水泥用量可顯著降低;C20等級堆石混凝土中的水泥含量一般不超過80kg/m3。根據(jù)工程實際數(shù)據(jù)，不同巖性C20堆石混凝土絕熱溫升不超過13∽18℃。在大體積混凝土施工中可以顯著簡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、抗剪強度，抑制干縮變形，提高結構體積穩(wěn)定性等方面都有著顯著的效果。各項力學性能均能滿足設計要求，特別是在抗壓，抗剪強度方面有足夠的安全富余系數(shù)，工程鉆孔壓水檢測透水率能夠滿足低于1Lu的要求;
抗壓強度為：fCRFC=(1.3∽1.5)fCRFC
抗拉強度為：flRFC=0.9f1HSCC
3.強化抗剪能力簡化鑿毛
由于大量塊石的使用，提高了倉面層間的咬合能力，增強了堆石混凝土的抗剪能力，經(jīng)過全尺寸試件大剪試驗(堆石料為灰?guī)r)結論得出，抗剪斷參數(shù)為f=1.71，c=1.59Mpa同時，層間凸起的塊石可以增大其表面粗糙度，進一步簡化鑿毛工序
4.高密實度保證與高容重
堆石混凝土中堆石含量超過55%其容重明顯高于普通混凝土砌石體，一般可達2.5t/m3 同時高自密實性能混凝土具有高流動性，抗分離性能好，填充能力可達到㎜級，可完全充填塊石空隙，保證與堆石粘結緊密，保證堆石混凝土內(nèi)部密實。
5.施工質(zhì)量控制簡便有效
堆石混凝土施工無需振搗，堆石入倉和RFC澆筑均可采用大規(guī)模機械完成，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，實現(xiàn)循環(huán)利用，促進節(jié)能減。
7.與普通混凝土相比可大大節(jié)約工程建設投資
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)、運輸及澆筑用量，從而降低材料成本及施工成本;施工機械化程度高，簡化或消除溫控措施，澆筑過程免去振搗工序，減少了人工鑿毛和人工成本的投入，通過對比分析，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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