CN106565172B - 一种混凝土延迟膨胀的大坝基础填塘工艺及其施工方法 - Google Patents

一种混凝土延迟膨胀的大坝基础填塘工艺及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种混凝土延迟膨胀的大坝基础填塘工艺及其施工方法。该填塘工艺是在大坝坝基的塘坑表面铺垫掺轻烧氧化镁膨胀剂的垫层砂浆后，再浇筑掺轻烧氧化镁膨胀剂的填塘混凝土，直至塘坑施工完成。其施工方法包括以下步骤：1）清理坝基的岩石，直至微风化的完整岩体出露，从而在大坝坝基形成塘坑；2）在塘坑岩石表面铺垫掺轻烧氧化镁膨胀剂的垫层砂浆；3）在垫层砂浆上，分层浇筑掺轻烧氧化镁膨胀剂的填塘混凝土，直至塘坑施工完成。掺轻烧氧化镁膨胀剂的混凝土具有延迟膨胀、不倒缩的优点，可补偿填塘混凝土的温度收缩，因此，不需要分缝分块施工，薄层施工和后期灌浆封缝，简化了工序，缩短了工期，改善了工程质量，节约了投资，提高了工程效益。

Description

一种混凝土延迟膨胀的大坝基础填塘工艺及其施工方法
技术领域
本发明涉及一种混凝土延迟膨胀的大坝基础填塘工艺及其施工方法。
背景技术
混凝土大坝施工时，需要将坝基已风化及裂隙发育的岩石清理，直至微风化的完整岩体出露，从而在大坝坝基形成塘坑，需要用混凝土填充。
传统的填塘方法采用普通大坝混凝土进行施工。但大坝混凝土由于水泥的水化热产生温升，混凝土内部达到最高温度后，将会逐步降低，产生体积收缩，填塘混凝土受到建基面岩石的约束，不能自由收缩而在内部产生拉伸应力，而导致混凝土由于温度应力导致开裂，造成基础渗漏，严重威胁大坝的安全运行和效益。因此，填塘混凝土也需要分缝分块，并薄层施工，以减小水化热的积聚，有时需要采取加冰拌和、风冷骨料和地下水等温控措施控制入仓温度，甚至埋设冷却水管，在早期通水冷却降温，避免混凝土内部温度过高，降低开裂风险，并在后期再进行分缝灌浆施工。
分缝分块施工、灌浆封缝增加了施工工序，延长了工期，增加了工程质量控制难度，人为增加分缝，降低了填塘混凝土结构的整体性，增加了渗漏的风险，埋下了工程安全运行的隐患，从而降低了工程质量，增加了工程投资，降低了工程效益。加冰拌和、风冷骨料、地下水、埋设冷却水管通水冷却降温的温控措施，增加了工序，提高了施工难度，增加了工程投资，降低了工程效益。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混凝土延迟膨胀的大坝基础填塘工艺及其施工方法。
本发明的技术方案如下：
一种混凝土延迟膨胀的大坝基础填塘工艺，是在大坝坝基的塘坑表面铺垫掺轻烧氧化镁膨胀剂的垫层砂浆后，再浇筑掺轻烧氧化镁膨胀剂的填塘混凝土，直至塘坑施工完成。
所述的垫层砂浆配比参数为：单位用水量180 kg/m3～280kg/m3；灰砂比（1∶2.5）～（1∶4.0）；粉煤灰掺量为胶凝材料质量的20%～50%；缓凝型高效减水剂掺量为胶凝材料质量的0.5%～2.5%；轻烧氧化镁膨胀剂为胶凝材料质量的3%~5%。
所述的填塘混凝土为二级配或三级配常态混凝土时，配合比参数为：水胶比0.45～0.60；砂率27%～38%；单位用水量95 kg/m3～135 kg/m3；粉煤灰掺量为胶凝材料质量的20%～50%；缓凝型高效减水剂掺量为胶凝材料质量的1.0%～2.5%；引气剂掺量为胶凝材料质量的0.2‰～1‰；轻烧氧化镁膨胀剂为胶凝材料质量的3.5%～6.5%。
所述的填塘混凝土为二级配或三级配碾压混凝土时，配合比参数为：水胶比0.45～0.60；砂率28%～36%；单位用水量80 kg/m3～120 kg/m3；粉煤灰掺量为胶凝材料质量的50%～65%；缓凝型高效减水剂掺量为胶凝材料质量的1.0%～2.5%；引气剂掺量为胶凝材料质量的0.2‰～1‰；轻烧氧化镁膨胀剂为胶凝材料质量的5%～9%。
所述的水泥种类为普通硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、矿渣水泥、中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥的其中一种；水泥强度等级为42.5、42.5R、52.5、52.5R的其中一种。
所述的粉煤灰为Ⅰ级或Ⅱ级粉煤灰。
所述的缓凝型高效减水剂为木质素磺酸盐类减水剂、萘系减水剂、三聚氰胺系减水剂、氨基磺酸盐系减水剂，脂肪酸系减水剂、聚羧酸系减水剂中的至少一种。
所述的引气剂为松香衍生物及磺酸盐中的至少一种。
一种混凝土延迟膨胀的大坝基础填塘施工方法，包括以下步骤：
1）清理坝基的岩石，直至微风化的完整岩体出露，从而在大坝坝基形成塘坑；
2）在塘坑岩石表面铺垫掺轻烧氧化镁膨胀剂的垫层砂浆；
3）在垫层砂浆上，分层浇筑掺轻烧氧化镁膨胀剂的填塘混凝土，直至塘坑施工完成。
步骤2）中，垫层砂浆铺垫的厚度为8cm~12cm。
步骤3）中，二级配或三级配常态混凝土每层的浇筑厚度为30cm~60cm；二级配或三级配碾压混凝土每层的浇筑厚度为28cm~35cm。
本发明的有益效果是：掺轻烧氧化镁膨胀剂的混凝土具有延迟膨胀、不倒缩的优点，可补偿填塘混凝土的温度收缩，因此，不需要分缝分块施工，薄层施工和后期灌浆封缝，简化了工序，缩短了工期，改善了工程质量，节约了投资，提高了工程效益。
具体如下：掺入高效减水剂，混凝土用水量低、工作性好；掺入大量粉煤灰， 降低水化热；掺入缓凝剂，放热峰推迟；采用坝体混凝土相同的施工设备与工艺施工，无 需另外增加投资，工人容易掌握；掺轻烧氧化镁混凝土具有延迟膨胀、不倒缩的优点； 掺轻烧氧化镁混凝土膨胀特性可控，体积安定，不会产生安定性不良问题；工序少，工艺 简单，工期短，施工质量容易控制；节省工程机械、人工和能源，节约资源和投资；施工 条件好，安全文明生产有保障；施工技术适应性强，各种塘坑均可适用。
具体实施方式
一种混凝土延迟膨胀的大坝基础填塘工艺，是在大坝坝基的塘坑表面铺垫掺轻烧氧化镁膨胀剂的垫层砂浆后，再浇筑掺轻烧氧化镁膨胀剂的填塘混凝土，直至塘坑施工完成。
优选的，所述的垫层砂浆配比参数为：单位用水量180kg/m3～280kg/m3；灰砂比（1∶2.5）～（1∶4.0）；粉煤灰掺量为胶凝材料质量的20%～50%；缓凝型高效减水剂掺量为胶凝材料质量的0.5%～2.5%；轻烧氧化镁膨胀剂为胶凝材料质量的3%~5%。
优选的，所述的填塘混凝土为二级配或三级配常态混凝土时，配合比参数为：水胶比0.45～0.60；砂率27%～38%；单位用水量95kg/m3～135kg/m3；粉煤灰掺量为胶凝材料质量的20%～50%；缓凝型高效减水剂掺量为胶凝材料质量的1.0%～2.5%；引气剂掺量为胶凝材料质量的0.2‰～1‰；轻烧氧化镁膨胀剂为胶凝材料质量的3.5%～6.5%。
优选的，所述的填塘混凝土为二级配或三级配碾压混凝土时，配合比参数为：水胶比0.45～0.60；砂率28%～36%；单位用水量80kg/m3～120kg/m3；粉煤灰掺量为胶凝材料质量的50%～65%；缓凝型高效减水剂掺量为胶凝材料质量的1.0%～2.5%；引气剂掺量为胶凝材料质量的0.2‰～1‰；轻烧氧化镁膨胀剂为胶凝材料质量的5%～9%。
优选的，所述的水泥种类为普通硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、矿渣水泥、中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥的其中一种；水泥强度等级为42.5、42.5R、52.5、52.5R的其中一种。
优选的，所述的粉煤灰为Ⅰ级或Ⅱ级粉煤灰。
优选的，所述的缓凝型高效减水剂为木质素磺酸盐类减水剂、萘系减水剂、三聚氰胺系减水剂、氨基磺酸盐系减水剂，脂肪酸系减水剂、聚羧酸系减水剂中的至少一种；进一步优选的，所述的缓凝型高效减水剂为萘系减水剂、聚羧酸系减水剂中的至少一种。
优选的，所述的引气剂为松香衍生物及磺酸盐中的至少一种。
一种混凝土延迟膨胀的大坝基础填塘施工方法，包括以下步骤：
1）清理坝基的岩石，直至微风化的完整岩体出露，从而在大坝坝基形成塘坑；
2）在塘坑岩石表面铺垫掺轻烧氧化镁膨胀剂的垫层砂浆；
3）在垫层砂浆上，分层浇筑掺轻烧氧化镁膨胀剂的填塘混凝土，直至塘坑施工完成。
优选的，步骤2）中，垫层砂浆铺垫的厚度为8cm~12cm。
优选的，步骤3）中，二级配或三级配常态混凝土每层的浇筑厚度为30cm~60cm，二级配或三级配碾压混凝土每层的浇筑厚度为28cm~35cm。
由于掺轻烧氧化镁延迟膨胀混凝土具有延迟膨胀，可补偿填塘混凝土的温度收缩，因此，不需要分缝分块施工，不需要薄层施工，不需要后期灌浆封缝，简化了工序，缩短了工期，改善了工程质量，节约了投资，提高了工程效益。
以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。
实施例：
混凝土浇筑前建基面开挖、清理至新鲜的岩基后，首先在建基面铺垫10cm厚的掺轻烧氧化镁延迟膨胀砂浆，然后分层浇筑掺轻烧氧化镁膨胀剂的填塘混凝土，三级配每层浇筑厚度50cm，依靠掺轻烧氧化镁混凝土的延迟膨胀特性，补偿填塘混凝土的温度收缩，减小或避免混凝土温度开裂，保证填塘混凝土的整体性和防渗效果。
其中掺轻烧氧化镁延迟膨胀砂浆的配合比参数：单位用水量200 kg/m3、灰砂比1:3、粉煤灰掺量为胶凝材料质量的25%、缓凝型高效减水剂掺量为胶凝材料质量的1.0%、轻烧氧化镁膨胀剂为胶凝材料质量的4.5%。
掺轻烧氧化镁膨胀剂的填塘混凝土的种类、粗骨料级配、设计强度等级及施工工艺与设备与坝体混凝土相同。用三级配混凝土其配合比参数：水胶比0.55、砂率35%、单位用水量120kg/m3、粉煤灰掺量为胶凝材料质量的30%、缓凝型高效减水剂掺量为胶凝材料质量的1.8%、引气剂掺量为胶凝材料的0.4‰、轻烧氧化镁膨胀剂为胶凝材料质量的5.5%。
所用的水泥为强度等级42.5的普通硅酸盐水泥，粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰；缓凝型高效减水剂为萘系减水剂；引气剂为松香衍生物。
具体施工方法如下：
将坝基已风化及裂隙发育的岩石清理，直至微风化的完整岩体出露，从而在大坝坝基形成塘坑；
在塘坑岩石表面铺垫一层10cm厚的掺轻烧氧化镁延迟膨胀砂浆，以改善填塘混凝土与坝基岩石的粘结，提高密实程度，增加砼-岩抗剪（断）强度，改善界面粘结效果，避免界面渗漏。
在垫层砂浆施工20min内，浇筑掺轻烧氧化镁膨胀剂的填塘混凝土，并采用与坝体混凝土相同的浇筑设备和工艺进行施工浇筑，确保混凝土密实。
逐层从下往上进行施工，直到塘坑全部施工完成。

Claims (5)

1.一种混凝土延迟膨胀的大坝基础填塘施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)清理坝基的岩石，直至微风化的完整岩体露出，从而在大坝坝基形成塘坑；
2)在塘坑岩石表面铺垫掺轻烧氧化镁膨胀剂的垫层砂浆；
3)在垫层砂浆上，分层浇筑掺轻烧氧化镁膨胀剂的填塘混凝土，直至塘坑施工完成；
所述的垫层砂浆配比参数为：单位用水量180kg/m3～280kg/m3；灰砂比(1∶2.5)～(1∶4.0)；粉煤灰掺量为胶凝材料质量的20％～50％；缓凝型高效减水剂掺量为胶凝材料质量的0.5％～2.5％；轻烧氧化镁膨胀剂为胶凝材料质量的3％～5％；
所述的填塘混凝土为二级配或三级配常态混凝土时，配合比参数为：水胶比0.45～0.60；砂率27％～38％；单位用水量95kg/m3～135kg/m3；粉煤灰掺量为胶凝材料质量的20％～50％；缓凝型高效减水剂掺量为胶凝材料质量的1.0％～2.5％；引气剂掺量为胶凝材料质量的0.2‰～1‰；轻烧氧化镁膨胀剂为胶凝材料质量的3.5％～6.5％；
所述的填塘混凝土为二级配或三级配碾压混凝土时，配合比参数为：水胶比0.45～0.60；砂率28％～36％；单位用水量80kg/m3～120kg/m3；粉煤灰掺量为胶凝材料质量的50％～65％；缓凝型高效减水剂掺量为胶凝材料质量的1.0％～2.5％；引气剂掺量为胶凝材料质量的0.2‰～1‰；轻烧氧化镁膨胀剂为胶凝材料质量的5％～9％。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土延迟膨胀的大坝基础填塘施工方法，其特征在于：所述的粉煤灰为Ⅰ级或Ⅱ级粉煤灰。
3.根据权利要求1所述的一种混凝土延迟膨胀的大坝基础填塘施工方法，其特征在于：所述的缓凝型高效减水剂为木质素磺酸盐类减水剂、萘系减水剂、三聚氰胺系减水剂、氨基磺酸盐系减水剂，脂肪酸系减水剂、聚羧酸系减水剂中的至少一种；所述的引气剂为松香衍生物及磺酸盐中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种混凝土延迟膨胀的大坝基础填塘施工方法，其特征在于：步骤2)中，垫层砂浆铺垫的厚度为8cm～12cm。
5.根据权利要求1所述的一种混凝土延迟膨胀的大坝基础填塘施工方法，其特征在于：步骤3)中，二级配或三级配常态混凝土每层的浇筑厚度为30cm～60cm；二级配或三级配碾压混凝土每层的浇筑厚度为28cm～35cm。
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