CN113960293A - 一种底部加浆变态混凝土施工工艺的试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种底部加浆变态混凝土施工工艺的试验方法，包括下述步骤：将试验箱置于试验平台上；按照混凝土配合比拌制垫层混凝土，将垫层混凝土放置于试验箱内，振动密实；采用底部加浆工艺施工，在垫层混凝土上筑梗围框，计算所需检测的加浆量，将浆液均匀加入框内；将碾压混凝土拌合物置于浆液上；使用振捣棒，将变态混凝土振捣密实；松开紧固螺栓，将试验箱拆开，将混凝土移出试验箱，取本层变态混凝土或距顶面10cm厚混凝土拌合物，检测变态混凝土内部密实情况，并取样，进行硬化混凝土性能的检测。通过该试验方法，可观察到浆液在混凝土中的渗透情况，包括浆液的渗透路线、渗透半径，对确定变态混凝土加浆量、振捣时间、振捣半径、浆液最大静置时间等施工参数，保证变态混凝土施工质量，控制施工成本，具有显著作用。

Description

一种底部加浆变态混凝土施工工艺的试验方法

技术领域

本发明涉及变态混凝土施工技术领域，特别涉及一种底部加浆变态混凝土施工工艺的试验方法。

背景技术

作为水电大国，中国碾压混凝土及变态混凝土施工技术发展迅速，已位居世界前列。变态混凝土是在碾压混凝土中加入浆液，使混凝土富含浆液并具有可振性。采用底部加浆方式施工的变态混凝土，是在下一层变态混凝土层面上加浆，然后振捣，使浆液向上渗透，直至该层混凝土表面泛浆为止。此种加浆方式振捣均匀，不宜漏振，从扩散密实机理和混凝土质量方面综合分析，底部加浆方式最符合混凝土密实性的要求。

《水工碾压混凝土施工规范》中规定，变态混凝土应随碾压混凝土浇筑逐层施工，铺料时宜采用平仓机辅以人工两次摊铺平整，灰浆宜洒在新铺碾压混凝土的底部和中部。也可采用切槽和造孔铺浆，不得在新铺碾压混凝土的表面铺浆。变态混凝土的铺层厚度宜与平仓厚度相同，用浆量经试验确定。

依据上述规范，目前，变态混凝土加浆方式主要有水平铺浆法和垂直注浆法，水平铺浆法是在碾压层中加浆，有中部加浆、底部加浆等不同方式。但规范中均未提出变态混凝土浆液渗透的试验方法，也未提出如何确定变态混凝土的施工参数。

孙琰等人研究了变态混凝土浆液扩散规律及注浆孔对比试验，通过对变态混凝土拌合物进行简单分析，建立数值计算模型，应用FLUENT软件模拟浆液的渗透流动，计算了单排孔注浆和双排孔注浆模式下，浆液随计算时间进程的扩散半径，分析了注浆浆液扩散半径与时间的关系，以及注浆量与时间的关系，总结了浆液扩散的规律。

邹仕华[1]通过研究色拉龙工程项目，得到在变态混凝土的设计和施工中，通过在施工中不断优化加浆量、加浆工艺和温度控制，通过试验当加浆量控制在体积比为8%时，变态混凝土完全可以满足技术要求，同时采用沟槽二次铺浆法，可以有效的简化施工工艺、加快施工进度。

傅建等人[2]研究了机制变态混凝土在柬埔寨王国额勒赛水电站碾压混凝土坝防渗层中的应用，柬埔寨王国额勒赛水电站碾压混凝土重力坝防渗层变态混凝土施工厚度高达3 m，现场施工人工加浆不仅工程量大、效率低，而且很难保证其均匀性。在施工中对碾压混凝土大坝上、下游防渗层变态混凝土采用在拌和楼集中拌制，自卸汽车运输，小型挖机配合入仓，然后使用高频振动棒振捣密实，克服了变态混凝土人工加浆不均匀的缺陷。浇筑后的混凝土表面光洁，无明显蜂窝麻面，成型较好，内部密实，层间结合好。

上述学者研究了变态混凝土中浆液的扩散规律，加浆量和加浆工艺的确定，机制变态混凝土的入仓方式等，均未提出采用底部加浆方式的变态混凝土施工工艺的试验方法。

由于规范中未明确变态混凝土浆液渗透的试验方法，也未提出如何确定变态混凝土施工工艺的参数，虽然有专家学者对变态混凝土进行了很多研究，但对如何检测浆液在变态混凝土中的渗透情况，并根据此确定变态混凝土的施工参数，仍未有较为统一的试验方法，本试验方法旨在解决这一问题。

发明内容

本发明提供一种底部加浆变态混凝土施工工艺的试验方法，通过该试验方法，可观察到浆液在混凝土中的渗透情况，包括浆液的渗透路线、渗透半径，对确定变态混凝土加浆量、振捣时间、振捣半径、浆液最大静置时间等施工参数，保证变态混凝土施工质量，控制施工成本，具有显著作用。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案是这样的实现的：

一种底部加浆变态混凝土施工工艺的试验方法，包括下述步骤：

（1）将试验箱置于试验平台上；

（2）按照混凝土配合比拌制垫层混凝土，将垫层混凝土放置于试验箱内，振动密实；

（3）采用底部加浆工艺施工，在垫层混凝土上筑梗围框，计算所需检测的加浆量，将浆液均匀加入框内；

（4）将碾压混凝土拌合物置于浆液上；

（5）使用振捣棒，将变态混凝土振捣密实；

（6）松开紧固螺栓，将试验箱拆开，将混凝土移出试验箱，取本层变态混凝土或距顶面10cm厚混凝土拌合物，检测变态混凝土内部密实情况，并取样，进行硬化混凝土性能的检测；

（7）清洗试验箱，将试验箱组装完成，结束试验并放于存放处。

其中，优选地，所述试验箱为开口向上的空腔结构，包括可拆卸的支撑框架和透明板，所述透明板固定在所述支撑框架的侧面。

其中，优选地，所述步骤（2）垫层混凝土厚度为8-12cm。

其中，优选地，所述步骤（4）将碾压混凝土置于浆液上的步骤具体为直接将碾压混凝土置于浆液上，或者将浆液静置后再加入碾压混凝土。

其中，优选地，所述步骤（4）中加入的碾压混凝土密实后，为25-35cm厚。

其中，优选地，所述步骤（5）中振捣过程中，观察浆液在混凝土中的渗透情况，以浆液将试验箱侧面完全覆盖，且混凝土表面均匀泛浆为振捣为准，记录从振捣到结束的振捣时间，记录振捣有效半径。

其中，优选地，所述步骤（5）和步骤（6）之间还包括重复步骤（3）、（4）、（5）的过程至少一次，完成每层变态混凝土的铺设，并记录每层的相关试验数据；

其中，优选地，所述步骤（6）的试验数据，用于用以确定现场施工时浆液最大静置时间。

其中，优选地，所述步骤（6）中硬化混凝土性能包括抗压强度、抗渗性能、抗冻性能或劈裂抗拉强度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供一种采用底部加浆施工的变态混凝土试验方法，可模拟变态混凝土现场施工工况，观察底部加浆浆液渗透的效果，从变态混凝土拌合物性能和硬化混凝土性能综合考虑，确定经济合理的变态混凝土加浆量、浆液静置时间、振捣棒型号、振捣时间、振捣间隔等工艺参数，提高变态混凝土施工效率，保证变态混凝土施工质量。

本发明明确了《水工混凝土施工规范》中“用浆量经试验确定”的试验方法，填补了采用底部加浆方式施工的变态混凝土施工工艺试验方法的空白。

具体实施方式

下面通过本发明具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例提供一种变态混凝土底部加浆施工工艺的试验方法，使用一种自制的透明试验箱，辅以施工使用的振捣棒，用来观察采用底部加浆工艺施工的变态混凝土内部浆液渗透规律及浆液渗透效果；观察完毕后，取上部约10cm厚变态混凝土进行硬化混凝土性能检测，并将检测结果与所使用的碾压混凝土的检测结果进行对比分析。通过浆液渗透规律、渗透效果、硬化混凝土性能检测结果，用以确定变态混凝土加浆量、浆液静置时间、振捣棒型号、振捣时间、振捣间隔等施工参数，为确保变态混凝土施工质量提供充分的技术指标。

本发明采用自制的观察加浆混凝土拌合物浆液流动的试验箱，试验箱为开口向上的空腔结构，该装置由透明板（可使用亚克力板）、钢支撑、紧固螺栓组成，可拆卸组装，透明板固定在所述支撑框架的侧面。在使用时，用钢支撑将透明塑胶板拼接成箱体，用紧固螺栓将箱体固定，塑胶板连接处可使用透明胶布粘结起来，起到密封效果，防止观察过程中浆液的渗漏；试验完成后，松开紧锢螺栓，取下钢支撑，拿掉塑胶板，即可完成混凝土拌合物的清理工作。

具体试验方法，包括如下步骤：

（1）取出试验箱，检测试验箱各部位螺栓连接是否牢固；

（2）在试验箱塑胶板拼接处粘结胶带，防止浆液渗漏；

(3)将试验箱置于试验平台上；

(4)按照混凝土配合比拌制垫层混凝土；

(5)将垫层混凝土放置于试验箱内，振动密实，垫层混凝土约10cm厚；

(6)采用底部加浆工艺施工，在垫层混凝土上筑梗围框，计算所需检测的加浆量，将浆液均匀加入框内；

(7)将碾压混凝土置于浆液上（可选择直接加入碾压混凝土，或根据需要，模拟现场施工情况，将浆液静置一定时间后加入碾压混凝土），根据虚铺要求，加入碾压混凝土的厚度应使密实后的变态混凝土约为30cm厚；

(8)使用振捣棒，将变态混凝土振捣密实。振捣过程中，观察浆液在混凝土中的渗透情况，以浆液将试验箱侧面完全覆盖，且混凝土表面均匀泛浆为振捣为准，记录从振捣到结束的振捣时间，记录振捣有效半径；

(9)重复步骤6、7、8的过程，完成第二层变态混凝土的铺设，并记录第二层的相关试验数据；

(10)松开紧固螺栓，将试验箱拆开；

(11)将混凝土移出试验箱，可取本层变态混凝土或距顶面10cm厚混凝土拌合物，进行硬化混凝土性能的检测，主要检测抗压强度、抗渗性能，也可根据需要进行抗冻，劈裂抗拉强度等的检测；

(12)清洗试验箱；将试验箱组装完成，结束试验并放于存放处。

根据上述试验步骤，记录加浆量、振捣时间、振捣渗透半径、浆液静置时间等拌和物性能，成型养护至设计龄期后，记录硬化混凝土性能检测结果，从上述结果进行综合分析，确定采用底部加浆施工时的加浆量，现场加浆后的最长静置时间，振捣时间和振捣间隔等，避免现场因加浆后静置时间太长而影响变态混凝土的施工质量，避免因振捣时间短和振捣间隔大导致混凝土不密实而影响变态混凝土的施工质量等。

检测时，首先确定所需的加浆量。一般情况下，加浆量少，变态混凝土不易振捣密实，效率低，水泥用量少，节约成本，施工质量差；加浆量多，变态混凝土易振捣密实，效率高，水泥用量多，经济性差。试验时可采用4%~9%的加浆量，根据试验结果，选择效率高、易保证施工质量、经济可行的加浆量。在此过程中，记录从开始振捣至表面泛浆的振捣时间，然后继续振捣15s，并记录此时的振捣半径，以泛浆的振捣时间不超过10s，振捣半径达到30cm时的加浆量确定为质量可靠、经济可行的加浆量。泛浆振捣时间和振捣半径的要求可根据项目技术要求进行更改，并符合项目技术要求。

在现场实际施工过程中，由于受各个工序交叉作业的影响，加浆后，并不一定能够立即覆盖并进行振捣，此时，就有了浆液加浆后，可静置多长时间的问题。众所周知，浆液经过一定时间的静置后，由于水泥等胶凝材料的密度大于水的密度，浆液会分层，上层为水，且长时间的静置浆液也会向下层渗透。因此，在本发明中，在确定适宜的加浆量后，可将浆液静置不同的时间，然后进行变态混凝土施工，观察变态混凝土施工效果，并取振捣后的距表层10cm内的变态混凝土成型进行硬化混凝土检测，主要检测抗压强度、抗冻性能、抗渗性能，并将检测结果与所使用的碾压混凝土的检测结果进行对比。一般情况下，由于浆液水胶比不高于碾压混凝土，在合理范围内，随着浆液的加入，变态混凝土的性能优于碾压混凝土性能。但浆液分层后，浆液中的水分随振捣作用，进入碾压混凝土，形成的变态混凝土水胶比会略有增大，会一定程度上影响变态混凝土性能，另一方面，浆液渗透进入下层后，本层浆液量减少，将会影响变态混凝土施工效果。经对比，若取样所得变态混凝土性能较碾压混凝土性能差，证明该静置时间下，浆液的分层已影响了变态混凝土施工质量。在现场施工时，加浆后应在不超过该静置时间的条件下，完成碾压混凝土覆盖并振捣完毕，确保变态混凝土施工质量。

此试验方法可明显观察到浆液在碾压混凝土中的渗透情况，为充分模拟变态混凝土施工工况，在使用该试验方法时，宜至少铺设两层碾压混凝土，观察浆液在混凝土中的渗透情况，确定振捣半径。为便于浆液的观察，也可在浆液中添加色素或使用白水泥进行浆液的拌制，明显的色差会取得更好的观察效果，但添加色素的混凝土不建议用来进行硬化性能的检测。

赞比亚下凯富峡水电站采用底部加浆的方式进行变态混凝土施工，在施工前，按照本试验方法的步骤，结合现场施工技术条件，选择直径100mm的振捣棒，确定变态混凝土加浆量为7%，最长浆液静置时间不应超过1小时40分钟，振捣时间为18s，振捣间隔约30cm等。通过此施工工艺参数，施工完成的变态混凝土表面无蜂窝麻面，取样成型的变态混凝土强度符合设计要求，显著提高了变态混凝土的外观视觉效果，同时保证了变态混凝土的施工质量，得到施工建设各方的一致好评。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种底部加浆变态混凝土施工工艺的试验方法，其特征在于包括下述步骤：

（1）将试验箱置于试验平台上；

（2）按照混凝土配合比拌制垫层混凝土，将垫层混凝土放置于试验箱内，振动密实；

（3）采用底部加浆工艺施工，在垫层混凝土上筑梗围框，计算所需检测的加浆量，将浆液均匀加入框内；

（4）将碾压混凝土拌合物置于浆液上；

（5）使用振捣棒，将变态混凝土振捣密实；

（6）松开紧固螺栓，将试验箱拆开，将混凝土移出试验箱，取本层变态混凝土或距顶面10cm厚混凝土拌合物，检测变态混凝土内部密实情况，并取样，进行硬化混凝土性能的检测；

（7）清洗试验箱，将试验箱组装完成，结束试验并放于存放处。

2.根据权利要求1所述的一种底部加浆变态混凝土施工工艺的试验方法，其特征在于：所述试验箱为开口向上的空腔结构，包括透明板和可拆卸的支撑框架和，所述透明板固定在所述支撑框架的侧面。

3.根据权利要求1 所述的一种底部加浆变态混凝土施工工艺的试验方法，其特征在于：所述步骤（2）垫层混凝土厚度为8-12cm。

4.根据权利要求1 所述的一种底部加浆变态混凝土施工工艺的试验方法，其特征在于：所述步骤（4）将碾压混凝土置于浆液上的步骤具体为直接将碾压混凝土置于浆液上，或者将浆液静置后再加入碾压混凝土。

5.根据权利要求1所述的一种底部加浆变态混凝土施工工艺的试验方法，其特征在于：所述步骤（4）中加入的碾压混凝土密实后，为25-35cm厚。

6.根据权利要求1所述的一种底部加浆变态混凝土施工工艺的试验方法，其特征在于：所述步骤（5）中振捣过程中，观察浆液在混凝土中的渗透情况，以浆液将试验箱侧面完全覆盖，且混凝土表面均匀泛浆为振捣为准，记录从振捣到结束的振捣时间，记录振捣有效半径。

7.根据权利要求1所述的一种底部加浆变态混凝土施工工艺的试验方法，其特征在于：所述步骤（5）和步骤（6）之间还包括重复步骤（3）、（4）、（5）的过程至少一次，完成每层变态混凝土的铺设，并记录每层的相关试验数据。

8.根据权利要求1所述的一种底部加浆变态混凝土施工工艺的试验方法，其特征在于：所述步骤（6）中硬化混凝土性能包括抗压强度、抗渗性能、抗冻性能或劈裂抗拉强度。

9.根据权利要求1所述的一种底部加浆变态混凝土施工工艺的试验方法，其特征在于：所述步骤（6）的试验数据，用于用以确定现场施工时浆液最大静置时间。

10.根据权利要求1所述的一种底部加浆变态混凝土施工工艺的试验方法，其特征在于：所述浆液中添加有色素，或者所述浆液使用白水泥进行拌制。