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摘要:防渗墙混凝土应具有适当的强度、较高的抗渗标号和较低的弹性模量,且要求混凝土拌和物具有良好的和易性与较高的坍落度。工程建设中,混凝土浇筑质量的控制取决于混凝土拌合物质量的控制,对混凝土拌合物所用原材料和配合比要求十分严格,一切以数据作为评判混凝土拌合物质量的依据,对混凝土浇筑全过程进行质量控制。
关键词:质量控制;混凝土拌合物;防渗墙;水库大坝
1.工程概况
大河水库于1987年2月完工并蓄水,随着库水位的上升,下游坝面大面积渗水,倒滤体脚出现管涌、砂浮现象,并有逐年加剧之势,1994年7月在倒滤体左上方坝体产生直径3.3m,深2m塌陷,危及大坝安全。
工程设计单位在总结1990年和1994年先后两次帷幕灌浆收效甚微的经验后,选用混凝土防渗墙对大坝进行防渗处理。混凝土防渗墙设计全长180.8m,最大深度62.7m,墙厚0.8m,工程于1999年11月开工建设。
2.混凝土拌合物质量控制的依据
2.1设计主要技术指标
①混凝土指标:
强度等级:C13
配制强度:12—15MPa
抗渗指标:S8
静力弹性模量:1.67×104—2.0×104
塌落度:18—22cm
扩散度:34—40cm
②粗骨料
二级配:径级5—20mm占40—45%,20—40mm占55—60%
超径含量<5% 逊径含量<10%
密 度:>2.55t/m3
吸 水 率:< 2.5%
③细骨料
河砂,细度模数2.0-3.0
含泥量:<3% 不允许带有泥团
密 度:>2.5 t/m3
2.2《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》
2.3《拦河坝混凝土防渗墙施工图设计说明》
2.4《施工监理质量控制实施细则》
3.混凝土拌合物质量控制
3.1原材料质量控制
①水泥
通过对水泥质量、富余强度、稳定性等技术性能指标进行调查,选用腾冲县生产的腾旭牌P.C42.5水泥。共进场34批水泥,每批都有出厂合格证,产品质量符合GB12958-91国家标准,质量稳定,各项检验指标见下表。
施工中,水泥取样品2组送保山市产品质检所复检,检验结论:“该样品依据GB12958-91国家标准检验为合格”,同时要求厂家提供云南省建筑材料产品质量监督检验站的“定期抽检”批号水泥送保山产品质检所作“对比检验”,其中2000-250和2000-331两批与进场水泥相对应。检验结果表明:水泥质量稳定,符合GB12958-91国家标准,质量合格,且有一定富余强度。
②细骨料
砂料以石英颗粒为主,基本不含云母、有机质,但颗粒偏细,要求承包商选取较粗的河砂开采。从进场砂料抽检13组和自检的25组,38组样品中:中砂12组,占31.6%;细砂26组,占68.4%,属较粗的细砂。细骨料的试验特性指标见下表。
从上表看,砂的总体质量是好的,能满足混凝土用砂要求。砂中含少量小砾石,可通过配合比调整,掺入粗骨料中,有利于改善混凝土的合易性。
③粗骨料
选用新鲜致密状玄武岩作母岩(实验密度大于2.55t/ms,吸水率小于2.5%)破碎,为保证中、小石比例,采取颌式碎石机二次破碎,由于碎石破碎级配稳定性差,超、逊径含量超标现象时有发生。破碎过程中,为控制超逊径含量,对逊径含量采用重新过筛用水冲洗,超径含量采用人工翻拣或重新破碎的方法。中、小石经筛分后分别运至工地现场,在拌合时按比例掺入。
碎石料级配统计表
④粘土
粘土在塑性混凝土中主要是降低弹性模量,粘土选用坡积红褐色粘土,经试验室测试,技术指标基本满足设计要求。粘土以泥浆形式加入,拌合时一般不再加水,因此要靠加浆量控制混凝土的水灰比,要求泥浆浓度既要满足粘土的掺入量,又要保证水灰比在允许偏差范围以内,施工时必须严格控制泥浆的比重及加浆量。
⑤外加剂
高效减水缓凝剂(TGM),选用昆明嘉生混凝土外加剂有限责任公司的产品,质量符合国家标准GB8076-97,为一等品。TGM的掺入量为3‰,配制成标准溶液,比重1.09,用量为3.5L,用专用容器加入。
引气剂(DH9),掺入量为万分之一,作用是增加混凝土的流动性,配制成标准溶液,用专用容器加入。
3.2混凝土拌合物配合比质量控制
1、混凝土配合比选用
混凝土配合比委托云南省水利水电勘察设计研究院试验配制,推荐的混凝土施工配合比为:
(水泥+粘土):砂:中石:小石=1:1.35:1.455:0.969,每立方混凝土材料用量(kg)為:
水泥 339
粘土 85
砂 573
中石 617
小石 411
水 254
TGM 1.272
DH9 0.042
混凝土配制容重2280kg/m3
2、混凝土配合比调整
在防渗墙混凝土正式浇筑前进行了试拌。从试拌发现,如果直接用推荐的混凝土配合比拌制,其合易性、坍落度和扩散度等指标不能满足设计要求,原因是砂、石骨料级配差,且不稳定。当用称量调整后拌制的混凝土拌合物,各项性能指标能满足要求。
(1)砂、石骨料调整
混凝土防渗墙粗骨料采用二级配,中石和小石比例为6:4,由于碎石级配不稳定,超、逊径颗粒含量超标。根据砂、石料的筛分成果和各粒组的实际含量,通过数学计算,对砂、石料称量作适当调整,力求调整后的混凝土拌和物各粒组的实际含量,控制在允许偏差范围之内。调整遵循以下两个原则:①砂石总量不变;②混凝土的配合比不变。当然,这种调整要随砂、石料级配,超、逊径颗粒含量的变化而改变,每次混凝土拌制前提供一份砂、石骨料称重(控制)单,要求混凝土搅拌站按控制单上的数据称量。在浇筑过程中,如发现砂、石比不正常,或胶凝材料对碎石包裹不够好,也可在砂、石总量不变的原则下,将砂、石比例作小范围调整,但这种情况仅用在两个槽段中。
(2)泥浆比重及抽浆时间的计算与控制
按照设计水灰比,每盘混凝土的用水量是固定的,还要扣除砂子含水、外加剂配制水量,剩下的水量加上粘土体积即为泥浆的用量。泥砂的比重,泥浆泵的抽浆时间(秒)计算公式为:
总的看来,大河水库防渗墙混凝土浇筑通过上述系列数据控制,施工过程中,每隔1-2小时进行塌落度,扩散度检测,抽检泥浆比重,确保粘土掺入量,同时观察混凝土的和易性及包裹情况是否好,符合要求才准入槽,不符合要求的混凝土废弃倒掉,泥浆下浇筑混凝土严格执行96《墙规》要求。通过严格数据控制,整个混凝土防渗浇筑全过程较为顺利。
4.混凝土拌合物质量控制的效果
①混凝土拌合质量的成功控制,确保了混凝土的坍落度,扩散度满足设计要求,且保证了混凝土具有较好流动性。从而为混凝土的顺利浇筑打下了基础。
②经机口取样抽检和混凝土防渗墙钻孔芯样检测,其抗压强度、抗渗标号、弹性模量均达到设计指标。
③据运行观测,拦河坝下游坝面大面积渗水和浸湿现象已消失,在相同库水位条件下,下游倒滤体渗流明显减小,表明混凝土防渗墙防渗效果是明显的。
当然,影响混凝土防渗墙成墙质量和防渗效果的因素是众多的,但混凝土拌合质量控制的成败直接影响到防渗墙质量的好坏。大河水库混凝土防渗墙的成功构筑与混凝土拌合质量成功控制是分不开的。
关键词:质量控制;混凝土拌合物;防渗墙;水库大坝
1.工程概况
大河水库于1987年2月完工并蓄水,随着库水位的上升,下游坝面大面积渗水,倒滤体脚出现管涌、砂浮现象,并有逐年加剧之势,1994年7月在倒滤体左上方坝体产生直径3.3m,深2m塌陷,危及大坝安全。
工程设计单位在总结1990年和1994年先后两次帷幕灌浆收效甚微的经验后,选用混凝土防渗墙对大坝进行防渗处理。混凝土防渗墙设计全长180.8m,最大深度62.7m,墙厚0.8m,工程于1999年11月开工建设。
2.混凝土拌合物质量控制的依据
2.1设计主要技术指标
①混凝土指标:
强度等级:C13
配制强度:12—15MPa
抗渗指标:S8
静力弹性模量:1.67×104—2.0×104
塌落度:18—22cm
扩散度:34—40cm
②粗骨料
二级配:径级5—20mm占40—45%,20—40mm占55—60%
超径含量<5% 逊径含量<10%
密 度:>2.55t/m3
吸 水 率:< 2.5%
③细骨料
河砂,细度模数2.0-3.0
含泥量:<3% 不允许带有泥团
密 度:>2.5 t/m3
2.2《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》
2.3《拦河坝混凝土防渗墙施工图设计说明》
2.4《施工监理质量控制实施细则》
3.混凝土拌合物质量控制
3.1原材料质量控制
①水泥
通过对水泥质量、富余强度、稳定性等技术性能指标进行调查,选用腾冲县生产的腾旭牌P.C42.5水泥。共进场34批水泥,每批都有出厂合格证,产品质量符合GB12958-91国家标准,质量稳定,各项检验指标见下表。
施工中,水泥取样品2组送保山市产品质检所复检,检验结论:“该样品依据GB12958-91国家标准检验为合格”,同时要求厂家提供云南省建筑材料产品质量监督检验站的“定期抽检”批号水泥送保山产品质检所作“对比检验”,其中2000-250和2000-331两批与进场水泥相对应。检验结果表明:水泥质量稳定,符合GB12958-91国家标准,质量合格,且有一定富余强度。
②细骨料
砂料以石英颗粒为主,基本不含云母、有机质,但颗粒偏细,要求承包商选取较粗的河砂开采。从进场砂料抽检13组和自检的25组,38组样品中:中砂12组,占31.6%;细砂26组,占68.4%,属较粗的细砂。细骨料的试验特性指标见下表。
从上表看,砂的总体质量是好的,能满足混凝土用砂要求。砂中含少量小砾石,可通过配合比调整,掺入粗骨料中,有利于改善混凝土的合易性。
③粗骨料
选用新鲜致密状玄武岩作母岩(实验密度大于2.55t/ms,吸水率小于2.5%)破碎,为保证中、小石比例,采取颌式碎石机二次破碎,由于碎石破碎级配稳定性差,超、逊径含量超标现象时有发生。破碎过程中,为控制超逊径含量,对逊径含量采用重新过筛用水冲洗,超径含量采用人工翻拣或重新破碎的方法。中、小石经筛分后分别运至工地现场,在拌合时按比例掺入。
碎石料级配统计表
④粘土
粘土在塑性混凝土中主要是降低弹性模量,粘土选用坡积红褐色粘土,经试验室测试,技术指标基本满足设计要求。粘土以泥浆形式加入,拌合时一般不再加水,因此要靠加浆量控制混凝土的水灰比,要求泥浆浓度既要满足粘土的掺入量,又要保证水灰比在允许偏差范围以内,施工时必须严格控制泥浆的比重及加浆量。
⑤外加剂
高效减水缓凝剂(TGM),选用昆明嘉生混凝土外加剂有限责任公司的产品,质量符合国家标准GB8076-97,为一等品。TGM的掺入量为3‰,配制成标准溶液,比重1.09,用量为3.5L,用专用容器加入。
引气剂(DH9),掺入量为万分之一,作用是增加混凝土的流动性,配制成标准溶液,用专用容器加入。
3.2混凝土拌合物配合比质量控制
1、混凝土配合比选用
混凝土配合比委托云南省水利水电勘察设计研究院试验配制,推荐的混凝土施工配合比为:
(水泥+粘土):砂:中石:小石=1:1.35:1.455:0.969,每立方混凝土材料用量(kg)為:
水泥 339
粘土 85
砂 573
中石 617
小石 411
水 254
TGM 1.272
DH9 0.042
混凝土配制容重2280kg/m3
2、混凝土配合比调整
在防渗墙混凝土正式浇筑前进行了试拌。从试拌发现,如果直接用推荐的混凝土配合比拌制,其合易性、坍落度和扩散度等指标不能满足设计要求,原因是砂、石骨料级配差,且不稳定。当用称量调整后拌制的混凝土拌合物,各项性能指标能满足要求。
(1)砂、石骨料调整
混凝土防渗墙粗骨料采用二级配,中石和小石比例为6:4,由于碎石级配不稳定,超、逊径颗粒含量超标。根据砂、石料的筛分成果和各粒组的实际含量,通过数学计算,对砂、石料称量作适当调整,力求调整后的混凝土拌和物各粒组的实际含量,控制在允许偏差范围之内。调整遵循以下两个原则:①砂石总量不变;②混凝土的配合比不变。当然,这种调整要随砂、石料级配,超、逊径颗粒含量的变化而改变,每次混凝土拌制前提供一份砂、石骨料称重(控制)单,要求混凝土搅拌站按控制单上的数据称量。在浇筑过程中,如发现砂、石比不正常,或胶凝材料对碎石包裹不够好,也可在砂、石总量不变的原则下,将砂、石比例作小范围调整,但这种情况仅用在两个槽段中。
(2)泥浆比重及抽浆时间的计算与控制
按照设计水灰比,每盘混凝土的用水量是固定的,还要扣除砂子含水、外加剂配制水量,剩下的水量加上粘土体积即为泥浆的用量。泥砂的比重,泥浆泵的抽浆时间(秒)计算公式为:
总的看来,大河水库防渗墙混凝土浇筑通过上述系列数据控制,施工过程中,每隔1-2小时进行塌落度,扩散度检测,抽检泥浆比重,确保粘土掺入量,同时观察混凝土的和易性及包裹情况是否好,符合要求才准入槽,不符合要求的混凝土废弃倒掉,泥浆下浇筑混凝土严格执行96《墙规》要求。通过严格数据控制,整个混凝土防渗浇筑全过程较为顺利。
4.混凝土拌合物质量控制的效果
①混凝土拌合质量的成功控制,确保了混凝土的坍落度,扩散度满足设计要求,且保证了混凝土具有较好流动性。从而为混凝土的顺利浇筑打下了基础。
②经机口取样抽检和混凝土防渗墙钻孔芯样检测,其抗压强度、抗渗标号、弹性模量均达到设计指标。
③据运行观测,拦河坝下游坝面大面积渗水和浸湿现象已消失,在相同库水位条件下,下游倒滤体渗流明显减小,表明混凝土防渗墙防渗效果是明显的。
当然,影响混凝土防渗墙成墙质量和防渗效果的因素是众多的,但混凝土拌合质量控制的成败直接影响到防渗墙质量的好坏。大河水库混凝土防渗墙的成功构筑与混凝土拌合质量成功控制是分不开的。