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碾压砼施工中几个问题的探讨 碾压砼施工中几个问题的探讨 碾压砼施工中几个问题的探讨 郝永梅张敬伟(葛洲坝集团公司第一工程有限公司) 碾压砼作为一种新的筑坝技术,由于其具有水泥 用量少,施工速度快,工程造价低,温度控制简单,施工 设备通用性强等优点,已被广泛应用于水电工程,并且 在技术上日益成熟.但与此同时,碾压砼施工中也存 在一些值得探讨和改进的问题,如:粉煤灰的掺量不 一 ,密实度不够,层间结合不良,渗漏以及温度裂缝等, 有些问题已在某种程度上制约了碾压砼技术的进一步 发展,也引起了各方面的关注和研究. 1粉煤灰的掺量问题 碾压砼中一般都掺有粉煤灰,一是可提高砼极限 拉伸强度,改善砼的防水性能;二是减少水泥的水化热 量,使砼不易出现温度裂缝.碾压砼施工规范规定碾 压砼的单位胶凝材料用量≥l301g,同时又规定允许粉 煤灰的掺量为30%～70%.80年代,粉煤灰掺量一般 都不超过50%;进入90年代,粉煤灰掺量逐渐增加. 如:岩滩工程上游围堰上部碾压砼粉煤灰掺量为 77%.美国的碾压砼中粉煤灰掺量达60%～80%,而 日本的碾压砼粉煤灰掺量限制在30%以内.近l0年 来,为改善碾压砼的密实度,质量和碾压层间的结合, 胶凝材料有增加的趋势,有略超出150kg/m3,甚至达 200kg/m3.美国的上静水坝,高90m,水泥用量79kg/ m3,而总胶凝材料达252kg/m3;面层砼更高,达 374kg/m3.粉煤灰掺量究竟多少为宜?是否存在一 个合理值?对不同质量等级的粉煤灰及不同工程情 况,粉煤灰是否应有所不同? 通过粉煤灰掺量与碾压砼稠度关系的试验结果 (见图1)表明,在胶凝材料用量和用水量不变时,如粉 煤灰需水量较水泥大,则随着粉煤灰掺量的增加,VC 值也增加.显然,掺加非优选的粉煤灰一般会引起砼 需水量增加,从而影响到砼的密实度. 粉煤灰的合理掺量应根据粉煤灰的品质,砼的强 度及强度设计龄期,水泥的品种和标号以及水泥与粉 煤灰的价格比等确定.当工程使用高标号的硅酸盐水 泥或普通硅酸盐水泥,粉煤灰品质较好,砼设计强度较 低且设计龄期较长时,粉煤灰掺量可高些,反之则低 些. 当然,粉煤灰掺量不能无限增大.碾压砼的粉煤 灰允许设计掺量与粉煤灰的质量和水泥品种有关,如 用优质粉煤灰和硅酸盐水泥,则允许掺量大.当使用 硅酸盐水泥,对质量等级为I,Ⅱ,Ⅲ级的粉煤灰,允许 掺量分别为75%～80%,70%和65%. 3\ . | ,/// ,,y//lt; /,1 —/ O1O2O3O4O5O6O 粉煤灰掺量(%) 图l粉煤灰掺量与碾压砼稠度关系 1一用水量105kg/m3;2一用水量93kg/rn3; 3一用水量110奴/m3(骨料为碎石). 从大量的工程实践来看,粉煤灰掺量宜控制在 60%～70%为好,一是节约成本;二是砼后期强度较 高,有利于防裂.粉煤灰的品质,最好选用I级粉煤 灰,若当地施工条件有限,应选不低于Ⅱ级粉煤灰.另 外,使用粉煤灰有困难的地区,可用矿渣和磷灰岩磨细 料作为掺合料(已在大朝山碾压砼坝成功采用).我国 还在碾压砼拌和时掺用l7%的岩粉,亦取得了成功经 验. 在选择粉煤灰时,应全面了解其煤源,煤质,锅炉 炉型及燃烧特性,收尘方式,品质指标及稳定性(见附 表).必要时,应对其比重,细度,化学成分,矿物组成, 颗粒粒径分布等进行试验分析. 附表粉煤灰主要品质指标表 等级 指标 IⅡⅢ ~(45tan筛余率%)≤l2≤20≤45 烧失量(%)≤5≤8≤l5 需水量比(%)≤95≤105≤U5 含量(%)≤3.5≤3.5≤3.5 2003年第一期总第85期水利水电施工51 2砼密实度 碾压砼只有达到高密实度才能达到预期的强度和 不透水性.大量试验资料表明,碾压砼的密实度与胶 凝材料及粗骨料用量有关,即碾压砼密实度随胶凝材 料用量的减少,随粗骨料体积的增大而降低.增加粗 骨料用量,相应地减少胶凝材料用量,除使密实度降低 外,还会增加砼的分离程度,使砼密度更加不均匀.为 了达到规定的密实度,就要通过现场生产性试验,优化 碾压砼的配合比,求得密实度达到最大值时,最佳粗骨 料和胶凝材料用量,用以指导施工. 国外的资料证明,VC值的大小与碾压砼的压实 度和强度有密切关系.密实度下降1%,强度下降 l0%以上.因此,对碾压砼的相应级配以及稠度VC 值,外加剂等应给予充分重视.特别是稠度,太稠不易 压实,而太稀又不能保证推土机摊平和振动碾压实. 一 般而言,单位用水量的选取,宜在满足可碾性要求的 情况下,取用较小值,以节约水泥和掺合料. 施工中应动态控制碾压砼的VC值.拌和物的 VC值应根据材料,环境温度,干湿度,晴雨天的不同 情况优选.如对三级配碾压砼,高温,晴天,VC值应 控制在(5±1)s;阴天,无风天控制在(8±1)s;小