1、碾压混凝土筑坝施工技术碾压混凝土筑坝施工技术知知 识识 讲讲 座座 目录第一章：概述第二章：原材料选择及施工配合比设计第三章：施工准备第四章：混凝土浇筑第五章：质量控制第一章第一章 概概 述述 11 11 碾压混凝土坝的形式与发展碾压混凝土坝的形式与发展 1. 1. 什么是碾压混凝土什么是碾压混凝土？中国碾压混凝土有关规范没做明确说明。美国混凝土学会（ACI）对碾压混凝土（RCC）的定义是：“碾碾压混凝土是一种用碾压方法压实的混凝土压混凝土是一种用碾压方法压实的混凝土, , 在其未硬化状态下在其未硬化状态下, , 能能支撑压实施工时使用的碾压设备支撑压实施工时使用的碾压设备”（ACI1990）
2、。硬化后的碾压混凝土与常态混凝土类似。ACI对“碾压”（Roller compation）一词的定义是：“使用碾压设备（通常是振动碾压设备）压实混凝土的过程”（ACI1990）。2 2. . 碾压混凝土主要优点碾压混凝土主要优点 A A。成本低。成本低 B B。 快速施工快速施工 快速施工工艺（与常态混凝土坝或填筑坝比较）和减少材料用量（与填筑坝比较）是碾压混凝土坝节约成本的主要方面。碾压混凝土的最高浇筑速度已达到15000m3/d（如：泰王国科隆塔丹坝.龙滩等）, 这个速度可以使大坝浇筑在一个施工期完成, 甚至大的建筑物也可完成。和填筑坝或常态混凝土坝比较, 规模较大的工程可减少12年。快速
3、施工带来的其他效益, 包括减少管理成本、工程提前发挥效益和可能利用对施工期有限制的坝址等。在招徕河全断面碾压混凝土双曲高薄拱坝施工中，创造了月上升27.3m的世界记录，工程提前一年发电，将碾压混凝土筑坝技术推上了新的阶段。 C. C. 节约水泥节约水泥 由于碾压混凝土中大量掺加石粉和粉煤灰, 而石粉吸收水泥水化过程中释放出来的氢氧化钙而进行的火山灰反应即二氧化硅结构活性与石灰的反应,可提高抗压强度。 D. D. 降低坝体水化热温升降低坝体水化热温升 由于碾压混凝土中大量掺加石粉和粉煤灰, 在俄罗斯一高110.0m,顶长1200m的砼重力坝中波特兰水泥用量为70kg/m3,而将人工石粉作为火山灰
4、掺料,其用量为75-100kg/m3。和常态混凝土相比, 水泥用量是很少的（常态混凝土一般每1kg/cm2强度需要1kg水泥）, 从而降低了坝体水化热温升, 减少了坝体裂缝的机率。3. 3. 碾压混凝土坝的型式碾压混凝土坝的型式早期的碾压混凝土坝大多采用低胶凝材料用量的贫浆碾压混凝土，但从近年来较为稳定的发展趋势看，现在的碾压混凝土坝大多采用高胶凝材料用量的富浆碾压混凝土，据邓斯坦（Dunstan. M. R. H）对1992年以来采用不同设计原理修建的碾压混凝土坝进行统计分析，其比例稳定在以下范围内：（1）富浆碾压混凝土坝（胶凝材料用量150kg/m3以上） 52%（2）中等胶凝材料用量碾压
5、混凝土坝（胶凝材料用量100149kg/m3）232%（3）RCD坝（日本） 162%（4）贫浆碾压混凝土坝（胶凝材料用量低于99kg/m3） 12.51.5%（5）新型硬填坝 1.00.5%并指出如下情况： 碾压混凝土坝的各种不同设计原理之间似乎有明显的区别；RCD方法是日本独有的；目前仍有低胶凝材料的贫浆碾压混凝土坝，这种坝适合于所在国的特殊情况，如坝承受的动荷载极小，或者没有充足的活性掺和料资源等，此类坝大多建于巴西；高胶凝材料用量的富浆碾压混凝土坝是目前世界上最流行的一种型式；胶凝材料用量在125149kg/m3之间的碾压混凝土坝约占总数的7%（不包括日本的RCD坝），这可能是贫、富两
6、种碾压混凝土设计原理的折衷；有7个国家在碾压混凝土坝建设上居于世界领先地位，它们依次是：中国、日本、美国、西班牙、巴西、南非和澳大利亚，它们拥有全世界碾压混凝土坝总数的将近80%。12 12 中国碾压混凝土筑坝技术及其发中国碾压混凝土筑坝技术及其发展展1 1 中国碾压混凝土筑坝技术发展水平中国碾压混凝土筑坝技术发展水平 1979 年我国开始碾压混凝土筑坝技术探索、研究和实验工作,1986年在福建坑口电站建成第一座碾压混凝土坝。 经过 20 年的开发与实践, 碾压混凝土在大坝工程建设筑坝技术方面, 取得了令人瞩目的进展和成就, 积累了宝贵的经验, 形成了一整套具有我国特点的筑坝技术。总体上, 碾
7、压混凝土筑坝技术的发展的步调是稳健的、顺畅的, 是相当成功的。 目前（至2005年末）, 我国已建成的碾压混凝土坝共 66 座, 在建的 35 座, 近期拟建的 24 座 ( 见表 1) 。 20 世纪 80 年代末至 90 年代初期, 主要是建设 70m 高以下的中低坝。 至 90 年代从岩滩电站建成第一座百米级高坝后, 江垭、棉花滩、大朝山等一批百米以上高坝先后相继开工兴建, 碾压混凝土筑坝技术全面提升到新的高度, 转入向百米级高坝快速发展阶段。 经过 八五 国家科技攻关, 在对修建二百米级碾压混凝土高坝技术难题取得重要成果后,21 世纪开始了龙滩及光照两座二百米级碾压混凝土高坝建设 (
8、见表 2) 。 表表 1 1 碾压混凝土坝工程项目统计（单位：座）碾压混凝土坝工程项目统计（单位：座）项项 目目重力坝重力坝拱拱 坝坝合合 计计已 建521466在 建29635拟 建17724总 计9827125表 2 高于高于 100m 的碾压混凝土坝的碾压混凝土坝项项目目重力坝重力坝拱拱 坝坝坝名坝名坝高（坝高（m m）坝名坝名坝高（坝高（m m）已建工程江 垭大朝山岩 滩棉花滩水 口索风营128118111111101115.8沙 牌石门子蔺河口招徕河132110100107在建工程龙 滩光 照官 地观音阁金安桥百 色洪 口武都引水戈兰滩彭 水景 洪咯腊塑克思 林192（216.5）1
9、95.5（200.5）168160160130130130120116.5110123117大花水白莲崖罗坡坝134102104 自普定成功建成第一座碾压混凝土高拱坝后 , 碾压混凝土拱坝在我国很快得到公认 , 迅 速推广发展 , 并在设计和施工中也形成较有特色的技术体系。现在已建成 14 座 , 在建 6 座。 其中高度达百米级以上的 7 座 ( 见表 2) 。沙牌拱坝高 132m, 目前正在设计和拟建 140160m 的高拱坝。 20 世纪 90 年代末至 21 世纪开始出现百米级双曲薄拱坝。目前这些坝上游面均未发现裂缝和坝体渗漏现象, 设置的几种分缝结构也正常发挥作用。 碾压混凝土围堰具
10、有显著的施工速度快, 适用溢洪过流能力强的特点, 现已修建 21 座。其中三峡三期围堪、龙滩上围堪和构皮滩上围堪, 高度均在 70m 以上, 已属于高混凝土坝。这些围堪最长的仅用 45 个月。在一个枯水季内全部顺利建成, 并及时投入运行, 当年拦洪、过流、度汛、有的围堰还经受多次大流量溢流考验。所有围堰均没有明显渗漏现象, 并一直安全运行。 我国碾压混凝土筑坝技术, 自坑口第一座坝初步形成具有我国特点的技术模式后, 在这一基础上, 经过多年设计、科研、施工和管理等各方面人员的奋发开拓, 不断提高完善, 形成了不设纵缝富浆碾压混凝土防渗、低水泥高掺粉煤灰 ( 或矿碴类掺和料 ) 、低 VC 值、
11、大 仓面连续浇筑、斜坡铺筑碾压以及变态混凝土代替常态混凝土等一整套技术路线, 并在设计、材料、施工工艺等方面进行一系列改革、创新, 形成若干新的理念与思路。工程实际应用表明, 碾压混凝土坝施工速度快, 混凝土质量好, 且节省造价, 坝体安全可靠。对于这种水泥用量很少、胶材用量不多的干硬性混凝土, 经过防渗、防裂、抗冻、耐久性及热学等方面的研究分析, 确认具有良好、可靠的性能, 已形成广泛而牢固的共识。这是肯定和发展碾压混凝土筑坝技术的基本点, 也是进一步改进、完善坝工设计, 提高施工质量, 获得技术、经济效益的基础。 在碾压混凝土筑坝的技术规程、规范的基础上, 经过不断总结经验, 紧跟技术发展
12、, 先后在设计、施工和材料方面分别依据原有的 准则 、 导则 制订出行业专用规范。例如, 水工碾压混凝土施工规范、碾压混凝土实验方法、碾压混凝土重力坝设计规范、新订混凝土重力坝设计规范 ( 水电系列, 其中含碾压混凝土部分 ) 。这些规程规范的编制、 发布、实施 , 标志着碾压混凝土筑坝技术的成熟。 在 六五 、 七五 、 八五 和 九五 国家科技攻关中, 对碾压混凝土高坝、碾压 混凝土拱坝做了大量科学研究、试验等专题安排, 参加科学试验的单位近百个, 人员涉及 设计、科研、施工、教学、机械设备、施工材料、基础理论等各方面的专家、教授和工人。 获得的成果, 很大部分直接转化到工程的设计和施工中
13、, 取得明显技术、经济效益, 为发展我国碾压混凝土筑坝技术铺垫了雄厚扎实的基础。其中不少成果通过工程建设获得科技进步奖。例如, 普定、沙牌碾压混凝土高拱坝, 分别获国家科技进步一等、二等奖； 江垭 , 大朝山 , 龙首等工程获省、部级科技进步一等、二等奖； 棉花滩, 大朝山电站工程, 基于优良的碾压混凝土坝工程质量, 获得鲁班奖。招徕河百米级碾压混凝土双曲薄拱坝, 获 2005 年度企业十大技术创新奖。这些奖项反映出碾压混凝土筑坝技术确有较高的技术含量和技术推进。 通过二十多年的科技开发和百余项大坝工程实践, 锻炼造就了一大批从事碾压混凝土筑坝工程设计、施工、科研、设备制造、工程管理等方面专业
14、新生力量和技术队伍。就已建和在建的工程而言, 从事有关碾压混凝土坝工程设计的单位, 有原水利、电力两部直属设计研究院, 长江委、黄委设计院。还有 17 个省区属水利水电设计研究院 ( 如 : 辽宁、吉 林、延边、河北、山西、甘肃、新疆、云南、贵州、四川、浙江、福建、广东、广西水利、 广西电力、湖南、湖北、安徽等 ) 也承担不少百米级以上高碾压混凝土坝工程的设计。参加碾压混凝土坝工程施工的单位, 除中国水利水电工程集团公司、葛洲坝集团公司及武警水电指挥部外, 还有一些省属水利、水电施工队伍, 共 24 个。部分工程局目前正在承担 4 6 座百米级高碾压混凝土坝的施工。 总之, 我国碾压混凝土筑坝
15、经历的道路是健康扎实的,有技术发展成就的, 建成的工程是安全的。 2 2 经验与特色经验与特色 我国碾压混凝土筑坝技术在坝工设计、混凝土材料、大坝施工等方面, 积累的经验和创造的特色技术相当丰富。2.1 2.1 碾压混凝土材料碾压混凝土材料碾压混凝土的构成, 组合和性能都直接影响到大坝的设计和施工。在这方面, 多年来 的研究结果, 不断为发展碾压混凝土技术水平起到促进作用。高掺粉煤灰 ( 或掺和料 ) 和中胶凝材是我国碾压混凝土构成组分的重要特点。许多百 米级高坝的混凝土 ( 三级配 R9015MPa) 。水泥用量多在 5565kg/m3 之间, 粉煤灰掺量达 60%65% ，R9020MPa
16、 以上的混凝土, 水泥用量在 70kg/m3 左右。拌制的和浇筑的混凝 土, 强度指标及变形性能均远超过设计规定要求, 绝大部分的混凝土强度保证率在 90% 以上；极限拉伸值普遍超过设计值 15% 以上。表明坝体混凝土的物理学特性是有充分安全裕度的。对于普遍关切的碾压混凝土层面结合质量及抗剪断性能, 许多工程结合工程实用材料 ,在现场进行室内、原位和芯样抗剪断试验。其试验成果摘列于表 3 。结果表明, 混凝土层间结合面的抗剪断性能, 在符合施工规范条件下, 正常施工时, 其 f、 C 值均远大于设计指标。 即使中低坝工程中胶凝材料很少的贫混凝土, 抗剪断性能也高于设计指标。对于龙滩二百米级高坝
17、, 设计的指标是 f 1.01.1,c 1.91.7MPa, 其试验结果, 不论是常温或高 温条件下浇筑的混凝土, f,C值均分别高于 1.1 和 2.OMPa 。 通过钻取岩芯对层面和缝面进行专门检查和分析, 表明层面的折断率一般仅 5%6% 左右, 缝面的折断率约 7%9% 。层面不是主要薄弱环节, 相对而言缝面折断还高些。这种缝面折断与缝面处理技术、处理质量有直接关系。其效果与常态混凝土的缝面处理是同样的, 不是碾压混凝土等有的层面结合问题。大量取芯检验成果表明碾压混凝土不再是千层饼工程, 也不是原发性固有的缺陷, 依现有技术, 层间结合问题是可以正常解决的。 碾压混凝土的热学特性是大坝
18、简化温度控制、不设缝、减少拱坝分缝、实行大仓面浇 筑和防止产生裂缝最本质的要素。特别是早期混凝土温升慢而且少, 弹模成长很慢, 早龄期 的混凝土的拉应力效也很小。这是碾压混凝土在早期强度不高情况下很少发生表面张缝的基本根由。在碾压混凝土拱坝中, 这种防裂效果更为明显。因此, 大坝混凝土防裂应更加注意混凝土材料组合及特性方面的合理利用与发挥。 普定坝首先采用二级配富浆碾压混凝土作坝体防渗材料, 投产运行后, 至今未发现上 游区混凝土有渗漏现象, 也未发现表面裂缝。这一技术改变了以后碾压混凝土坝的防渗结构模式。江垭大坝在大坝上游面通过钻取垂直和水平 ( 骑层面缝 ) 混凝土芯样, 做了专门抗渗性能
19、试验研究, 混凝土不仅能满足设计的 W8 抗渗指标, 甚至超过 W10, 混凝土的渗透系数可达 10-910-10cm/s, 相当于 240m 高的二滩拱坝混凝土抗渗指标。在二级配混凝土外缘加上一层 3050cm 厚的变态混凝土, 切断了层间结合面的渗漏通道, 其抗渗性能更 有提高, 渗透系数可达 10-1010-11cm/s 。 大朝山工程在粉煤灰材料不相宜的情况下 , 专门研究开发出磷矿碴与凝灰岩混合磨旧 的粉料作混凝土掺和料, 掺量是60% 。其物理学和热学性与掺同量粉煤灰的混凝土性能基 本相同。仓面的作业适应性很好, 混凝土凝结效应与施工也相应。应用后, 经现场试验和 取芯检验, 均满
20、足设计要求, 具有相当超强幅度。现已普遍推广应用, 并作更深化的研究, 开发利用。 碾压混凝土中掺用石粉问题, 早在建坑口坝工程时已开始研究, 对它的作用和掺量已 有初步认识, 经不断深化研究, 砂中含有适量石粉确有提高混凝土抗分离、促泛浆、改善 层间结合效果和抗渗性能, 提高层面粘结强度增强混凝土内部结构的致密性的作用和提高混凝土本体抗渗性能效果。是碾压混凝土组分中备受关注的材料成分。近些年, 对细度小于 0.075mm 的细粒颗粒在改善混凝土性能方面的作用有了更深认识 , 有的工程在人工砂生产中已明确提出细粉的基本含量指标。 为改善混凝土的层面结合以及防止日晒或高气温条件下的混凝土表面经常
21、产生过早泛 自或干化现象。对碾压混凝土的可碾性、泛浆性进行综合考虑后, 混凝土的 VC 值, 由原初的 1520s, 改进到 815s, 现在通常己较普遍采用 35s 。而且对碾压混凝土碾压过程中的 弹簧土 反弹现象也有放宽。为此在碾压混凝土配合比设计中 , 混凝土抗压强度已是很容易解决的指标, 不再是主要考核的关键, 更加注重混凝土泛浆速度和状态, 这是我国碾压混凝土配合比设计理念的重要思路。 施工中, 很多部位的混凝土经碾压初凝后仍经过行车运送混凝土, 长时间经受重载汽车反复碾压 , 特别是在汽车上坝入口处和斜坡碾压的混凝土表面上。对这种不断的碾压扰 动已经压实并初凝的混凝土质量是否会产生
22、破坏, 存在某种疑虑。 为此, 有些研究人员针 对这一问题专门进行现场行车碾压试验和室内模拟试验。结果示于表 4 及表 5。 表 4 仓面行车现场试验结果仓面行车现场试验结果注：注： (1) (1) 未行走车辆混凝土未行走车辆混凝土 R90180,R9025OR90180,R9025O； (2) (2) 行车走压行车走压 , , 走压时间走压时间 18h 18h 。混凝土碾压后历时6h12h24h未走车90d芯样强度（105Pa）22616016018090d试块强度（105Pa）241250260250表 5 室内混凝土模拟重复碾压试验结果室内混凝土模拟重复碾压试验结果注：试验注：试验 A
23、A 、 B, B, 是贵阳院和四局研所分别进行的。是贵阳院和四局研所分别进行的。重复振压时间（h）04810121620初凝时间（h）试验A2:3013:3014:4016:2019:1817:16试验B13:4014:1014:1014:5016:4017:2019:1020:0019:5020:3022:3021:40A28d，相对抗压强度（%）100117111111129119117B90d，相对抗压强度（%）100105.6108110105.8109 从表 5 看出, 混凝土初凝后在经 混凝土碾压后历时1016h 以上的碾压, 其初凝时间随碾压功时增长而相应延长。而混凝土抗压强度基
24、本同步增长, 未发生混凝土破坏现象。 2.2 2.2 坝工设计坝工设计 在重力坝和拱坝设计中, 从坝体构造到结构形体到坝工应力分计等技术, 都有创新和发展。 2.2.1 2.2.1 碾压混凝土重力坝碾压混凝土重力坝 首先在坝体分缝方面, 早期为了建碾压混凝土坝创造大仓面机械化作业条件, 有些重力坝 ( 如坑口、水东、山仔等坝 ) 曾采用整体式结构, 既无纵缝, 也无横缝。后来有的坝设置横缝, 但缝间间距较长。在一些大坝上游面混凝土产生较深劈头裂缝后, 分横缝和诱导缝技术和轻便设备, 使设置横缝的难度缓解开。 逐步形成以 20m 左右为间距的横缝间, 有诱导缝的布置横缝, 使上游面混凝土裂缝问题
25、很快化解。百色则在 30m 长的坝段中的上游混凝土的中间部位加设一条深约 46m( 自上游面向坝内 ) 长的短缝, 缝内布置与横缝相同的止水结构。有一条是共同的 , 所有的碾压混凝土都不设纵缝。 在防渗结构方面, 早期在中低坝工程中, 先后探索应用过沥青砂浆护面、预制混凝土 模块嵌缝、预应力补偿收缩钢筋混凝土、 PVC 膜等防渗结构形式。 后又多年采用 金包 银 形式。现今已根据普定拱坝的经验, 形成以二级配富浆碾压混凝土为主外部增加变态混凝土的复合型防渗结构体系。 其防渗效果可满足 W10 、 W12 的抗渗指标要求。 变态混凝土是由中国特点的创新工艺、新模式材料, 既使于运输摊铺、施工,
26、有利于与相邻碾压混凝土的结合, 在性能上可达到与同设计标号常态混凝土的各项要求 , 现今除在大坝上、下游面采用外 , 在与岸坡接触, 坝内细部钢筋混凝土部位也广泛采用, 减少了坝内的混凝土品种, 使异种混凝土的施工干扰大为简化。 重力坝溢流坝段的消能, 在常用的泄洪结构形式外, 在水东电站、大朝山电站的碾压混凝土坝中创新性采用了台阶式消能功, 两座坝分别经历了108m3/(ms) 和 200m3/(m s) 大单宽流量泄洪过流考验, 混凝土表面均完好无破坏, 而后在索风营坝上也 已采用。 碾压混凝土坝温度控制问题, 长期以来存在较大认识差别。已建的中低碾压混凝土坝基本上依靠低温季节多浇混凝土
27、( 特别是基础约束部位 ); 夏季浇筑上部混凝土, 辅助以仓 面喷雾、保湿、成品料堆防晒等常规措施解决问题, 一般没有进行混凝土预冷或水管冷却。 一些百米级高碾压混凝土坝 ( 如江垭、大朝山、棉花滩 ) 虽有一定温控指标要求, 实际施工中基本上也是采取上述同样措施和夏季向上浇筑混凝土等方式, 实施坝体温控。实测坝体温度均略高, 但与设计要求相差很少。 21 世纪开始兴建的百米级以上高碾压混凝土坝, 为响应规范要求, 温度控制设计指标明显加严。 而大多数高坝工程在设计中均较好地结合该坝的坝体设计与施工, 并取用碾压混凝土实际配合比的性能, 进行了分析计算, 提出较宽松的温控指标。 看来, 碾压混
28、凝土在简化温控的道路上仍有一段历程要跋涉。 大坝上游面混凝土防止表面裂缝, 除在寒冷地区的石门子、龙首等大坝表面采用了永久性保温措施外, 大部分工程依然靠混凝土的自身性能抗裂, 个别工程在个别时段采用了临时表面保护。 2.2.2 碾压混凝土拱坝 在普定首次突破性建成当时世界第一高 (75m) 碾压混凝土拱坝后, 许多更高和建设条件更恶劣的碾压混凝土拱坝相继开始兴建。在拱坝建设中创造出各种分缝横式、横缝设置、 缝结构、薄拱结构、快速翻升施工等若干新技术和设计计算方法。这些技术都是具有我国的知识产权的技术成果。至今已建成的拱坝, 除早期的温泉堡因防渗, 保温方式存在较大缺陷产生渗漏冻结作用外, 大
29、部分工程经过长期运行考验, 均运行正常, 没有发现坝上游面产生裂缝或明显渗水现象。沙牌 130m 高拱坝的横缝, 诱导缝布置问题在 七五 、 八 五 科技攻关中做了大量专题研究, 提出许多创见性成果, 应用于大坝中以后, 效果良好, 缝体工作正常。横缝中设置的重复灌浆系统, 经实际灌浆应用和检验也获得成功。碾压混凝土拱坝采用埋水管冷却能更为有效地控制坝体的升温、降温和促进并缝泛浆。在溪柄坝和石门子拱坝创造的应力释放短缝的分缝结构, 也有其特色, 坝体应力明显受到分缝效应的调整。 招徕河坝在原设计常态混凝土百米级双曲薄拱坝基础上, 经分析论证后, 在体型未作变更的状态下, 适当改变分缝结构和缝体
30、布置, 直接转换为碾压混凝土坝。经过 13 个月的建设已顺利投产, 现今, 坝体横缝已正常张开, 并进行了灌浆。大坝经过泄洪溢流考验, 应力变形等均都正常。百米级双曲薄拱坝应用碾压现凝土进行筑坝, 把碾压筑坝提升了很大高度。现今有几座 14Om 到 160m 的高拱坝正在进行碾压混凝土拱坝设计。2.3 2.3 施工创新与经验施工创新与经验 变态混凝土的优点被广泛确认, 并在所有碾压混凝土坝工程中采用。其应用部位, 基本上取代了与大体积碾压混凝土相邻的搭接带与接合面常态混凝土。 实用中, 需进一步改进铺浆计量方法, 并克服铺浆不均现象。混凝土的配合比还可进一步优化。 斜坡法碾压可减小碾压仓面作业
31、面积, 缩短层面覆盖时间, 有利于提高层面结合质量。 特别是在高温条件下浇筑。斜坡法有显著优点, 层面汽车不断行走, 对混凝土质量没出现不利影响。斜坡法把水平的层面改变成斜坡面, 对抗滑稳定十分有利。 在基岩水平层面上直接浇筑碾压混凝土, 替代常态垫层混凝土, 既有利于垫层混凝土的大仓面快速施工, 又有利于缓解常态的温升压力。在大朝山应用得很成功。施工中减少了常态混凝土的分缝、分块, 跳仓浇筑, 无须配置专门的起吊浇筑设备。 高落差负压流槽。在大朝山研制出落差达 80m 的单级流槽, 并相应解决耐磨性高、变 形好的柔软橡胶盖带。配套采用高速皮带运输机混凝土输送能力每条系统超过 20Om/h 。
32、 双曲拱坝翻转模板。招保河双曲薄拱坝混凝土浇筑上升速度快, 坝体体形随时上升都有双向变位, 普通模板安装时要不断用辅料填补上下方向及左右方向的变形缺口部位的模板。为此专门研制出双向收分式翻转模板, 利用模板中的调节板条调整模板形状, 并使混凝土表面平滑。与此同时, 专门配套研制出适应双曲体形的快速放样程序。在坝上 45h 即可全面翻升一层 3m 高的模板。 碾压混凝土埋水管技术, 在大仓面, 群机行走浇筑碾压混凝土施工过程中, 成功地解决了坝体埋水管的防止压坏压破技术。 使水管得以较早通水, 降温削峰。个别工程在水管接头处理碾压, 通水时间等方面缺乏处理经验, 产生破管现象造成混凝土层面结合质
33、量受损害现象。 半干法人工骨料加工工艺, 干法生产骨料存在粉尘环境污染, 需专门解决粉尘, 防污染问题。湿法生产骨料, 砂中石粉含量流失严重, 回收石粉投入大, 且含水量难以控制到位。在索风营专门开发了半干法砂石骨料加工工艺, 基本保存住干法生产相近的石粉及细粉含量, 砂的含水量也较低 ( 约在 3% 以下 ), 符合规范要求 。 低温条件浇筑碾压混凝土。在寒冷天气气温低于-3-5 时, 碾压混凝土通常较难施工。在龙首碾压混凝土拱坝施工中, 采用预热混凝士和加防冻剂并在仓面和坝面保温等措施, 实现了在-10 气温条件下, 大仓面露天浇筑碾压混凝土, 争取了近一个月的工期。 为坝体利用冬季降温早
34、日形成并缝灌浆创造有利条件, 大坝浇筑后, 未发现混凝土有受冻害现象。混凝土强度, 层间结合未受损伤, 对寒冷气温下进行碾压混凝土施工, 是项有利的验证和推进, 值得进一步研究发展。 龙滩是世界上第一座二百米级碾压混凝土坝, 工程量巨大, 工期相当紧迫, 需进行全年高强度施工。 该工程地处全年高气温地区, 经常进行高温下混凝土浇筑, 针对这一特点, 专门研究了高温浇筑时的层面结合技术和结合质量。实现了一万平米级大仓面 46h 快速浇筑覆盖技术, 并采用仓面强加喷雾低 VC 值混凝土保湿坡并及时覆盖等措施, 有效解决了夏季混凝土浇筑的层面结合问题。 取出的芯样,6 根长度均大于9m, 其中 5
35、根在 1013m 之间, 混凝土层面抗剪断强度 f、 C均远超过设计指标 , f 值达 1.11.6,C值达 1.92.6MPa, 抗剪断强度达 89MPa, 较设计值 6.6mMPa 高出约 30% 。 龙滩坝通过必要的温度控制措施 ( 预冷骨料埋水管、仓面喷雾、保温等 ), 将坝体温度普遍控制在设计指标以下。龙滩在解决夏季施工两大问题后, 率先在国内实现了高气温地区的碾压混凝土全年施工。 在浇筑中, 除利用大吨位自卸汽车进行高强度有序浇筑外, 还成功地通过有科学管理, 提高胶带运输机和塔带机混凝土浇筑系统的生产能力, 达到小时强度超过 250m3, 体现了施工装备的高利用率。整个工程实行科
36、学管理,2005 年大坝超额完成浇筑 290万m3的计划, 并先后创造月浇筑 34 万 m3 和 38 万m3的高水平。龙滩工程大坝体现了碾压混凝土快速施工的优势和潜能, 为快速建高坝创立了许多极宝贵的经验。3 3 展望与发展展望与发展 在继续推广应用碾压混凝土筑坝技术及发展的道路上, 还有不少问题有待深化认识, 并需进一步提高建坝质量和降低造价。有些技术尚需研究、改进和提高。 3.1 3.1 高坝温度控制问题高坝温度控制问题 不少专家对碾压混凝土高坝的温度控制问题作了大量研究、分析与计算, 并且很注意结合利用该工程碾压混凝土的力学、变形和热学特性进行针对性的仿真计算, 提出相应的温度控制标准
37、。但在高坝工程中, 如何利用碾压混凝土长龄期 ( 如 180d 、 360d) 的抗拉强度极限拉伸, 热学、弹模等性能, 特别是结合高坝体积大, 坝体温度下降缓慢, 历时达数十年, 坝体的后期降温实际上有很微少的应力效应, 加以合理利用自重与外荷载、分析计 算出更为合理的温度控制标准, 是项很值得探讨、谋取共识的问题。3.2 3.2 碾压混凝土高拱坝提早并缝灌浆问题碾压混凝土高拱坝提早并缝灌浆问题 由于碾压混凝土大都是全坝面通仓浇筑, 在混凝土浇筑过程即已形成拱体, 不像常态混凝土坝柱状分块、冷却降温后并缝成拱, 因而碾压混凝土是个高温拱。工程建设者多期望早日投产, 往往出现拱坝温度场来不及降
38、温到稳定温度状态时即行并缝灌浆、投产受荷, 投产后, 坝体温度将延续下降。针对这一特点有必要深入研究拱坝温度场未降温到位即行投产受荷后的应力变化及其效应。3.3 3.3 扩展碾压混凝土拱坝的应用扩展碾压混凝土拱坝的应用 从混凝土材料和施工技术层面讲, 现今的碾压混凝土完全可以配制 200250m 高拱坝分缝得到合理解决后, 将碾压混凝土应用到 200m 及其以上的高拱坝技术上是具有可行性的。在分缝、并缝温度场问题未完全解决之前, 还在传统常态混凝土的拱坝设计及分缝方式的模式上, 利用碾压混凝土的施工方法和混凝土材料建坝也是可行的。这对加快高坝施工, 降低造价相当有利。3.4 3.4 中低碾压混
39、凝土坝工程的再优化中低碾压混凝土坝工程的再优化 在中低碾压混凝土坝的设计强度指标, 实际上已留有相当余地, 而在此基础上, 配制的混凝土又普遍大幅超强, 两者都存在很大潜力。值得在设计上考虑调整坝的强度设计标准, 并相应采用更为合理的混凝土材料组分和配合比, 将会明显改变中低坝温度控制的理念, 进一步提高碾压混凝土坝的广泛适应性。3.5 3.5 高坝采用后期强度高坝采用后期强度 高碾压混凝土坝实际建设和投产受荷的龄期至少在一年以上。目前多数高坝设计采用 90d 设计龄期。大量工程试验成果表明,180d 或更长龄期的碾压混凝土, 其物理力学性能有很大潜力, 这种超量潜能不加利用, 是很大的浪费。
40、工程设计中已有足够安全裕度, 存留这些潜能做高坝的意义不大。资料统计结果显示 ,180d 比 90d 龄期的碾压混凝土抗压强度极限拉伸和抗拉强度都在 1.08211.1021 之间。对确定温度控制指标而言至少可获得缓解 23 的效应。3.6 3.6 值得研究和注意改进的问题值得研究和注意改进的问题 近期水电工程大步迈进, 碾压混凝土坝也发展迅猛。工程建设中, 大型工程从发标、评标到施工兴建、工程管理大部分较正常。但一些中小工程, 特别是工程资金较紧的工程, 有的承建单位片面追求低造价、争项目, 进场施工时甚至主要施工设备不到位, 技术人员配备不齐。有的工程仅有 12 个人搞过或见过碾压混凝土工
41、程。施工方案有明显漏洞, 队伍素质弱 , 施工中, 出现不少质量问题。这种现象令人不安, 值得各方警惕, 采取强化管理措施以防工程产生不良后果。 碾压混凝土坝 20 余年, 成绩显著, 技术收获丰富, 发展前景广阔。在各方人员共同努力下, 不断改进、提高, 定将取得更大成就。第二章第二章 原材料选择及施工配合比设计原材料选择及施工配合比设计21 21 原材料选择原材料选择1 1水泥水泥a.品种凡是硅酸盐系列的水泥皆可用于碾压混凝土，水泥品种应根据设计要求通过试验进行选择。大体积碾压混凝土宜采用中低热水泥。有特殊要求时，可采用专用水泥，其质量要求由供需双方商定。b.强度等级：水泥强度等级不宜低于
42、32.5MPa。c.质量要求除了有特殊要求的水泥外，碾压混凝土使用的水泥质量要求与用于常态混凝土者相同。2.2.掺合料掺合料为了改善碾压混凝土性能，节约水泥用量，降低水化热温升，在碾压混凝土中应掺用掺合料。a掺合料分类掺合料按其性能分活性和非活性两大类；按其形成分为天然、人工和工业废料三大类。粒化高炉矿渣、磷矿渣、火山灰质混合料、粉煤灰均可与水泥水化析出的氢氧化钙作用，称为活性掺合料，其余为非活性掺合料。天然掺合料有：火山灰、凝灰岩、硅藻土、沸石岩等。石粉作为掺合料：中国施工的伯利兹洽里洛水电站和蒙古泰西尔坝均（坝高分别为50m和55m，混凝土标号为28d 68MPa）未掺加粉煤灰，石粉作为掺
43、合料，水泥用量7080 kg/m3，蒙古泰西尔坝还另外掺加粒径0.075mm的石粉65kg/m3，对使用粉煤灰困难的中小碾压混凝土坝有很好的借鉴意义。b. 掺合料的选择活性大、干缩小、需水量较小的掺合料可有效改善碾压混凝土的性能。粉煤灰资源广泛，宜优先选用球状颗粒较多，烧失量小，需水量较小的粉煤灰作为碾压混凝土掺合料。为了保证碾压混凝土质量，掺用的粉煤灰应不低于级灰，粉煤灰掺量一般占胶凝材料总量的30%70%，具体掺量应通过试验确定。掺用粉煤灰的方法有干法和湿法两种，采用哪种方法应视料源、拌和设备和质量而定。粉煤灰的活性主要是靠二次水化作用，龄期较长活性才能得以充分发挥，因此高掺粉煤灰的碾压混
44、凝土设计龄期应在90d以上。 粉煤灰质量标准粉煤灰质量标准项项 目目等等 级级级级级级级级细度(通过45m方孔筛筛余)（%）122045烧失量5815三氧化硫333需水量比（%）9510511028d抗压强度比（%）7562不确定含水量（%）干排灰比1 湿排灰比154.4.外加剂外加剂为了改善碾压混凝土工作性能，提高混凝土抗冻、抗裂、抗渗性能，在碾压混凝土中应掺用符合工程要求的外加剂。外加剂掺量应通过试验并结合厂家推荐值进行综合确定。a外加剂品种不同外加剂品种对混凝土作用也各不相同， 表2-2 不同外加剂对碾压混凝土作用及主要产品。外加剂品种外加剂品种作用作用主要产品主要产品减水剂高效减水剂减
45、水、节约胶凝材料，降低混凝土水化热木质素磺酸盐；多环芳香族磺酸盐；水溶性树脂磺酸盐；腐植酸类缓凝减水剂延长混凝土凝结时间，推迟水化热峰值无机盐类；木质素磺酸盐类；胺盐及其衍生物、纤维素醚；糖类；羟基羟酸及其盐类等缓凝减水剂缓凝高效减水剂同时兼有缓凝剂和减水剂性质，可用于大体积和夏季碾压砼施工引气剂改善混凝土工作性能，提高抗渗、抗冻强度松香树脂类；烷基苯磺酸盐类；脂肪醇磺酸盐类；石油磺酸盐类；皂角等引气减水剂同时具有减水剂和引气剂的性能膨胀剂补偿收缩，提高抗裂、抗渗强度硫铝酸盐类；氧化钙类；金属类等b.外加剂选用碾压混凝土外加剂应根据地区、季节及作用不同来选择。对大体积及高温季节碾压砼施工应采用
46、缓凝减水剂或缓凝高效减水剂。对有抗冻、抗渗要求的混凝土，应考虑掺用引气剂或引气减水剂，对有防冻或微膨胀要求的混凝土，还应掺用防冻剂或膨胀剂。c.质量要求选用的外加剂，必须要与胶凝材料有较好的适应性（凝结时间及安定性正常）。外加剂质量标准应符合DL/T5100规范要求。5.5.粗骨料粗骨料a.粗骨料分类: 粗骨料分人工粗骨料、天然粗骨料和混合粗骨料三种。b.粗骨料选择天然粗骨料（卵石）颗粒较圆，表面光滑，空隙及表面积较小，包裹所需砂浆用量较少，胶凝材料用量也较少，对降低混凝土水化热和减少混凝土收缩变形有利。但其与砂浆胶结能力较差，混凝土强度相对较低，且拌制的混凝土抗分离能力较差，不宜用溜槽输送。
47、人工粗骨料（碎石）表面粗糙，棱角分明，与砂浆胶结较好，混凝土强度高，且抗分离能力较好。但胶凝材料用量较多，混凝土水化热较大，且成本也较高。卵石和碎石各具特色，在满足设计要求前提下，应根据就地取材原则选用。碎石采用干法生产时，在进入成品料场前宜增加冲洗工序，否则应通过试验分析石粉附着于碎石表面对碾压混凝土性能的影响。c.粗骨料质量要求 一般要求质地坚硬，表观密度大，抗压强度适中；最大粒径适宜，既要考虑节约胶凝材料，又要考虑骨料分离情况并结合施工条件选择，碾压混凝土粗骨料最大粒径不宜超过80mm；美国则要求粗骨料最大粒径不超过3英寸（76mm）。级配连续。其它质量要求粗骨料其它质量要求见常态混凝土
48、部分或SDJ207水工混凝土施工规范。 6.6.细骨料细骨料a.细骨料分类: 细骨料分天然细骨料、人工细骨料和混合细骨料三种 天然细骨料包括河砂、海砂和山砂。其中以洁净的河砂质量较好；海砂一般不宜使用，特殊情况下如能洗净盐分并筛去贝壳等轻物质后也可使用；山砂风化程度不同，且含泥量较大，必须经充分论证方可使用。 b. 细骨料选用天然细骨料颗粒较圆，表面光滑，需要较少灰浆包裹，但与灰浆胶结能力较差，且小于0.16mm颗粒较少，拌制的碾压混凝土可碾压性较差，混凝土的密实性、抗渗性也受到一定影响。必须采用时可按要求掺加部分石粉或粉煤灰等掺合料以改善颗粒级配，加入的掺合料计入细骨料部分，不参与配合比水灰
49、比计算。人工细骨料（人工砂）表面比较粗糙，孔隙及表面积较大，需要较多的灰浆包裹，但与灰浆胶结能力较好，拌制的混凝土强度较高，且小于0.16mm的颗粒较多，其中小于0.08mm部分的颗粒粒径与粉煤灰相似，可提高灰浆比，有效改善碾压混凝土的可碾性、密实性、抗渗性，碾压混凝土层间结合质量也较好。但过量会引起混凝土单位用水量和胶凝材料用量增加，混凝土收缩率也随之增大。人工砂的最佳细粉含量应通过试验确定，一般人工砂0.16mm粒径的含量以控制在1422%之间为宜，其中0.08mm 的含量宜8%。7.7.拌和用水拌和用水c.c.细骨料质量要求细骨料质量要求一般要求: 质地坚硬，表观密度较大；颗粒级配良好，
50、细度模数在2.23.0之间；0.16mm含量在14%22%之间。其它质量要求细骨料的其它质量要求见常态混凝土部分或SDJ207水工混凝土施工规范。 a.凡符合国家标准的生活饮用水，均可拌制碾压混凝土。天然矿化水，如化学成分符合要求可使用，未经处理的工业废水、污水、沼泽水不得使用。b.碾压混凝土拌合用水质量标准与常态混凝土相同。22 RCC22 RCC施工配合比设计施工配合比设计1 1设计原则设计原则在满足工程设计要求的各项技术指标及施工工艺要求情况下，尽量做到优质、经济，选出单位体积碾压混凝土各组成材料的最优配合比。a.水胶比为了满足碾压混凝土不同性能所需不同水胶比应选择最小水胶比；确定的水胶
