CN107746223A - 一种碾压混凝土坝及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碾压混凝土坝及其施工方法，碾压混凝土坝分区形式为坝体上游迎水面区域、坝体内部区域和坝体下游面区域，各区域分别采用低塑性低水化热大级配混凝土、三级配碾压混凝土和变态混凝土，并且对坝体内部区域采用综合温控措施，各混凝土外摻一种水化热抑制剂，有效控制坝体最高温度，坝内无需埋设冷却水管，温控措施简化，并采用厚层碾压施工技术，施工仓面无需进行压实度检测，提高了施工速度，此发明用于碾压混凝土筑坝领域。

Description

一种碾压混凝土坝及其施工方法

技术领域

本发明涉及碾压混凝土筑坝领域，特别是涉及一种碾压混凝土坝及其施工方法。

背景技术

碾压混凝土坝是近几十年发展起来的一项筑坝新技术，是一种用土石坝技术施工的混凝土坝，既有土石坝施工快速的特点，又具有混凝土坝的强度和耐久性。不同于一般混凝土坝用振捣器插入振捣密实的施工方法，碾压混凝土是利用土石坝施工设备，将无坍落度的干硬性混凝土进行振动碾压的一种混凝土施工新方法。

目前国内碾压混凝土坝坝体材料分区一般划分为四个区域，如图1所示：迎水面变态混凝土区域1、上游二级富浆碾压混凝土防渗区域2、大坝内部三级配碾压混凝土区域3和下游坝体结构表面变态混凝土区域4。在碾压混凝土坝建筑施工期间，碾压混凝土坝内外温差和上下层温差太大会导致其产生裂缝，破坏坝体的稳定性和耐久性。目前在大坝混凝土温控措施方面几乎用上了所有手段，如骨料预冷、加冰、通水泠却，外掺水工轻烧MgO膨胀剂等等，这些温控措施冗繁且效果不佳，经济性差，没有充分发挥碾压混凝土快速筑坝和造价节省等优势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种温控措施简化且施工快速的碾压混凝土坝及其施工方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种碾压混凝土坝，包括坝体上游迎水面区域、坝体内部区域和坝体下游面区域，坝体内部区域位于坝体上游迎水面区域和坝体下游面区域之间，坝体上游迎水面区域采用低塑性低水化热大级配混凝土，坝体内部区域采用三级配碾压混凝土，坝体下游面区域采用变态混凝土，低塑性低水化热大级配混凝土、三级配碾压混凝土和变态混凝土外摻一种水化热抑制剂。

进一步作为本发明技术方案的改进，1m³低塑性低水化热大级配混凝土包含的材料及用量为：115kg水、161kg水泥、69kg粉煤灰、632kg砂、295kg小石、590kg中石、590kg大石、2.30kg缓凝高效减水剂、0.046kg引气剂、2.30kg水化热抑制剂。

进一步作为本发明技术方案的改进，1m³三级配碾压混凝土包含的材料及用量为：90kg水、56kg水泥、84kg粉煤灰、733kg砂、427kg小石、499kg中石、499kg大石、2.30kg缓凝高效减水剂、0.046kg引气剂、2.30kg水化热抑制剂。

进一步作为本发明技术方案的改进，变态混凝土为三级配碾压混凝土的材料加注水泥浆制成，水泥浆包含的材料为三级配碾压混凝土的材料去掉其中的砂石骨料。

一种碾压混凝土坝的施工方法，包括以下步骤：

a)、混凝土的生产，组成混凝土的各种材料按一定比例混合，混凝土的材料包括水、水泥、粉煤灰、砂、小石、中石、大石、缓凝高效减水剂、引气剂，其中多加粉煤灰和外掺一种水化热抑制剂，并使用搅拌机搅拌从而生产出低塑性低水化热大级配混凝土、三级配碾压混凝土和变态混凝土；

b)、运输与摊铺，把低塑性低水化热大级配混凝土、三级配碾压混凝土和变态混凝土分别运输并浇筑到坝体上游迎水面区域、坝体内部区域和坝体下游面区域，然后把各混凝土摊铺平整；

c)、碾压混凝土，对坝体上游迎水面区域的低塑性低水化热大级配混凝土采用高频振捣器振捣密实，对坝体内部区域的三级配碾压混凝土采用由下往上的分层摊铺和分层碾压施工，并采用厚层碾压施工技术和综合温控措施；

d)、切缝，在垂直坝体轴线方向切割若干结构缝。

进一步作为本发明技术方案的改进，步骤c)中的综合温控措施包括针对不同季节和气温采取不同措施，高温季节12时～16时温度高于30℃停止施工，错开高温时段进行施工作业，而低温季节施工则采用保温措施，施工期间完成一次浇筑后铺盖一层隔热保温材料，到下一次浇筑时再移除。

进一步作为本发明技术方案的改进，步骤c)中的综合温控措施包括采用分层分块施工，每3m高度设置施工分层，层间间隔时间7d～10d，单块仓面面积不超过3000m2，采用跳块间隔仓面碾压作用，充分发挥坝体自然散热作用，坝内最高温度控制在不高于当地年平均气温16℃。

进一步作为本发明技术方案的改进，步骤c)中的综合温控措施包括控制步骤a)中砂石骨料的温度，砂石骨料采用高堆料和底部取料法，进入搅拌机砂石骨料温度不高于当地当月平均温度2℃。

进一步作为本发明技术方案的改进，步骤c)中的厚层碾压施工技术，三级配碾压混凝土的每层摊铺厚度为25cm，连续摊铺3层后，采用垂直振动碾碾压密实，振动碾重量和激振力均为20t，碾压混凝土VC值控制在5～10s范围，并采用2遍无振碾、8遍有振碾、2遍无振碾的顺序对三级配碾压混凝土进行碾压。

进一步作为本发明技术方案的改进，步骤a)中的变态混凝土为三级配碾压混凝土加注水泥浆形成，即先在坝体下游面区域摊铺三级配碾压混凝土，完成后进行造孔，再加注水泥浆，最后振捣密实形成变态混凝土。

本发明的有益效果：此碾压混凝土坝及其施工方法，碾压混凝土坝分区形式为坝体上游迎水面区域、坝体内部区域和坝体下游面区域，各区域分别采用低塑性低水化热大级配混凝土、三级配碾压混凝土和变态混凝土，并且对坝体内部区域采用综合温控措施，各混凝土外摻一种水化热抑制剂，有效控制混凝土内部最高温度，坝内无需埋设冷却水管，温控措施简单，并采用厚层碾压施工技术，无需进行现场压实度检测，提高了施工速度。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明背景技术中碾压混凝土的结构示意图；

图2是本发明实施例的结构示意图。

具体实施方式

参照图2，本发明为一种碾压混凝土坝，碾压混凝土坝包括坝体上游迎水面区域5、坝体内部区域6和坝体下游面区域7，坝体内部区域6位于坝体上游迎水面区域5和坝体下游面区域7之间，坝体上游迎水面区域5采用低塑性低水化热大级配混凝土，坝体内部区域6采用三级配碾压混凝土，坝体下游面区域7采用变态混凝土，低塑性低水化热大级配混凝土、三级配碾压混凝土和变态混凝土外摻一种水化热抑制剂。

本碾压混凝土坝分三个区域，从上游到下游依次分为：坝体上游迎水面区域5、坝体内部区域6和坝体下游面区域7。与目前常用的四个区域的分区相比，在满足各种技术质量要求的情况下，采用三个分区区域，能够提高施工速度，降低施工时间。其中，坝体上游迎水面区域5的厚度为80～120cm，具体厚度根据水头压力不同进行合理选择。

作为本发明优选的实施方式，1m³低塑性低水化热大级配混凝土包含的材料及用量为：115kg水、161kg水泥、69kg粉煤灰、632kg砂、295kg小石、590kg中石、590kg大石、2.30kg缓凝高效减水剂、0.046kg引气剂、2.30kg水化热抑制剂。

低塑性低水化热大级配混凝土的强度等级为C₉₀25，采用3级配混凝土，粉煤灰掺量30％，外掺一种有机聚合物水化热抑制剂，混凝土具有低水泥用量、低水化热特性，有利于混凝土温控防裂。混凝土坍落度2-4cm，现场采用高频振捣器振捣密实。

作为本发明优选的实施方式，1m³三级配碾压混凝土包含的材料及用量为：90kg水、56kg水泥、84kg粉煤灰、733kg砂、427kg小石、499kg中石、499kg大石、2.30kg缓凝高效减水剂、0.046kg引气剂、2.30kg水化热抑制剂。

三级配碾压混凝土的强度等级为C₉₀15,采用厚层碾压技术和综合温控措施，施工工序和温控措施得到简化，实现优质、快速筑坝。

作为本发明优选的实施方式，变态混凝土为三级配碾压混凝土的材料加注水泥浆制成，水泥浆包含的材料为三级配碾压混凝土的材料去掉其中的砂石骨料。

低塑性低水化热大级配混凝土、三级配碾压混凝土和变态混凝土的组份材料中，水泥为P.042.5水泥，粉煤灰为Ⅱ级普通灰，砂为机制砂，砂的细度模数值FM为2.5～2.8及其石粉含量为16～18％。石为机扎碎石，由花岗岩或石灰岩基块石扎制筛分而成，小石粒径5～20mm，中石粒径20～40mm，大石粒径40～80mm。缓凝高效减水剂为聚羧酸基，减水率20％，缓凝时间为延长混凝土初凝时间10～15小时。引气剂为松香树脂类。水化热抑制剂可以调节水泥水化速率，大幅削减水化热的峰值，降低混凝土最高温度峰值4～6℃。

一种碾压混凝土坝的施工方法，包括以下步骤：

a)、混凝土的生产，组成混凝土的各种材料按一定比例混合，混凝土的材料包括水、水泥、粉煤灰、砂、小石、中石、大石、缓凝高效减水剂、引气剂，其中多加粉煤灰和外掺一种水化热抑制剂，并使用搅拌机搅拌从而生产出低塑性低水化热大级配混凝土、三级配碾压混凝土和变态混凝土；

b)、运输与摊铺，采用卡车直接入仓的方式，把低塑性低水化热大级配混凝土、三级配碾压混凝土和变态混凝土分别运输并浇筑到坝体上游迎水面区域5、坝体内部区域6和坝体下游面区域7，然后把各混凝土摊铺平整；

c)、碾压混凝土，即把混凝土碾压密实，摊铺完成后应尽快进行碾压，对坝体上游迎水面区域5的低塑性低水化热大级配混凝土采用高频振捣器振捣密实，对坝体内部区域6的三级配碾压混凝土采用由下往上的分层摊铺和分层碾压施工，并采用厚层碾压施工技术和综合温控措施；

d)、切缝，在垂直坝体轴线方向切割若干结构缝，避免因温度应力等作用使得坝体膨胀或收缩产生不规则裂缝。

作为本发明优选的实施方式，步骤c)中的综合温控措施包括针对不同季节和气温采取不同措施，高温季节12时～16时温度高于30℃停止施工，错开高温时段进行施工作业，而低温季节施工则采用保温措施，施工期间完成一次浇筑后铺盖一层隔热保温材料，到下一次浇筑时再移除。

高温季节气温过高时会影响混凝土的浇筑，混凝土内的水化热散发慢，水分蒸发过快等会引起表面裂纹。低温季节施工，混凝土刚浇筑完成，内部温度高，外部温度低，内外温差大，容易引起表面裂纹。

作为本发明优选的实施方式，步骤c)中的综合温控措施包括采用分层分块施工，每3m高度设置施工分层，层间间隔时间7d～10d，单块仓面面积不超过3000m²，采用跳块间隔仓面碾压作用，充分发挥坝体自然散热作用，坝内最高温度控制在不高于当地年平均气温16℃。

作为本发明优选的实施方式，步骤c)中的综合温控措施包括控制步骤a)中砂石骨料的温度，砂石骨料采用高堆料和底部取料法，进入搅拌机砂石骨料温度不高于当地当月平均温度2℃。

高掺粉煤灰和掺入水化热抑制剂，大幅削减水化热的峰值，降低混凝土最高温度峰值，混凝土绝热温升控制在12℃以内，再采用综合温控措施，能够很好地控制混凝土的温度，与强制制冷和埋设冷却水管的方法相比，能够降低成本，加快施工速度。

作为本发明优选的实施方式，步骤c中的厚层碾压施工技术，三级配碾压混凝土的每层摊铺厚度为25cm，连续摊铺3层后，采用垂直振动碾碾压密实，振动碾重量和激振力均为20t，碾压混凝土VC值控制在5～10s范围，并采用2遍无振碾、8遍有振碾、2遍无振碾的顺序对三级配碾压混凝土进行碾压。振动碾是碾重静压和振动力共同作用下把混凝土碾压密实。

碾压层厚要合理选择，这里的碾压层厚为3层连续摊铺层厚度即75cm，碾压层厚的选择需考虑很多因素。其中一个重要因素是碾压层底部能被充分压实使得与下面一层碾压过的碾压混凝土层结合良好，碾压层层厚越大会增加施工速度，但也越难被充分压实。另外还有一个重要的因素，碾压层层面允许的最大暴露时间，碾压层层厚越小，层面暴露时间越小，层与层之间的结合越好，但碾压混凝土坝的总高度不变的情况下，层间结合面也会越多，碾压混凝土坝整体结构上潜在的薄弱面相对也会越多。

先进行2遍无振碾，把混凝土的表面碾压平整，8遍有振碾把混凝土层压实，最后的2遍无振碾则是修补混凝土表面的微裂纹。通过严格碾压施工工艺流程，施工仓面无需进行压实度检测，提高了施工速度。

作为本发明优选的实施方式，步骤a)中的变态混凝土为三级配碾压混凝土加注水泥浆形成，即先在坝体下游面区域7摊铺三级配碾压混凝土，完成后进行造孔，再加注水泥浆，最后振捣密实形成变态混凝土。

当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种碾压混凝土坝，其特征在于：包括坝体上游迎水面区域(5)、坝体内部区域(6)和坝体下游面区域(7)，所述坝体内部区域(6)位于所述坝体上游迎水面区域(5)和坝体下游面区域(7)之间，所述坝体上游迎水面区域(5)采用低塑性低水化热大级配混凝土，所述坝体内部区域(6)采用三级配碾压混凝土，所述坝体下游面区域(7)采用变态混凝土，所述低塑性低水化热大级配混凝土、三级配碾压混凝土和变态混凝土外摻一种水化热抑制剂。

2.根据权利要求1所述的碾压混凝土坝，其特征在于，1m³所述低塑性低水化热大级配混凝土包含的材料及用量为：115kg水、161kg水泥、69kg粉煤灰、632kg砂、295kg小石、590kg中石、590kg大石、2.30kg缓凝高效减水剂、0.046kg引气剂、2.30kg水化热抑制剂。

3.根据权利要求1所述的碾压混凝土坝，其特征在于，1m³所述三级配碾压混凝土包含的材料及用量为：90kg水、56kg水泥、84kg粉煤灰、733kg砂、427kg小石、499kg中石、499kg大石、2.30kg缓凝高效减水剂、0.046kg引气剂、2.30kg水化热抑制剂。

4.根据权利要求3所述的碾压混凝土坝，其特征在于：所述变态混凝土为所述三级配碾压混凝土的材料加注水泥浆制成，所述水泥浆包含的材料为所述三级配碾压混凝土的材料去掉其中的砂石骨料。

5.一种碾压混凝土坝的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)、混凝土的生产，组成混凝土的各种材料按一定比例混合，混凝土的材料包括水、水泥、粉煤灰、砂、小石、中石、大石、缓凝高效减水剂、引气剂，其中多加所述粉煤灰和外掺一种水化热抑制剂，并使用搅拌机搅拌从而生产出低塑性低水化热大级配混凝土、三级配碾压混凝土和变态混凝土；

b)、运输与摊铺，把所述低塑性低水化热大级配混凝土、三级配碾压混凝土和变态混凝土分别运输并浇筑到坝体上游迎水面区域(5)、坝体内部区域(6)和坝体下游面区域(7)，然后把各混凝土摊铺平整；

c)、碾压混凝土，对所述坝体上游迎水面区域(5)的低塑性低水化热大级配混凝土采用高频振捣器振捣密实，对所述坝体内部区域(6)的三级配碾压混凝土采用由下往上的分层摊铺和分层碾压施工，并采用厚层碾压施工技术和综合温控措施；

d)、切缝，在垂直坝体轴线方向切割若干结构缝。

6.根据权利要求5所述的碾压混凝土坝的施工方法，其特征在于：所述步骤c)中的综合温控措施包括针对不同季节和气温采取不同措施，高温季节12时～16时温度高于30℃停止施工，错开高温时段进行施工作业，而低温季节施工则采用保温措施，施工期间完成一次浇筑后铺盖一层隔热保温材料，到下一次浇筑时再移除。

7.根据权利要求5所述的碾压混凝土坝的施工方法，其特征在于：所述步骤c)中的综合温控措施包括采用分层分块施工，每3m高度设置施工分层，层间间隔时间7d～10d，单块仓面面积不超过3000m²，采用跳块间隔仓面碾压作用，充分发挥坝体自然散热作用，坝内最高温度控制在不高于当地年平均气温16℃。

8.根据权利要求5所述的碾压混凝土坝的施工方法，其特征在于：所述步骤c)中的综合温控措施包括控制所述步骤a)中砂石骨料的温度，所述砂石骨料采用高堆料和底部取料法，进入搅拌机所述砂石骨料温度不高于当地当月平均温度2℃。

9.根据权利要求5所述的碾压混凝土坝的施工方法，其特征在于：所述步骤c)中的厚层碾压施工技术，所述三级配碾压混凝土的每层摊铺厚度为25cm，连续摊铺3层后，采用垂直振动碾碾压密实，振动碾重量和激振力均为20t，碾压混凝土VC值控制在5～10s范围，并采用2遍无振碾、8遍有振碾、2遍无振碾的顺序对所述三级配碾压混凝土进行碾压。

10.根据权利要求5所述的碾压混凝土坝的施工方法，其特征在于：所述步骤a)中的变态混凝土为所述三级配碾压混凝土加注水泥浆形成，即先在坝体下游面区域(7)摊铺所述三级配碾压混凝土，完成后进行造孔，再加注水泥浆，最后振捣密实形成所述变态混凝土。