在水库大坝施工中自密实混凝土应用

在水库大坝施工中自密实混凝土应用

龙羿江

云南能阳水利水电勘察设计有限公司 云南曲靖 655000

摘要：自密实混凝土指的是混凝土材料在自身重力的影响下，具有较强的流动性和密实性，同时均质性良好的材料，能够填充到钢筋和模板中，提高混凝土结构强度。本文首先对混凝土自密实的原理进行介绍，然后以某水库大坝工程为研究对象，对自密实混凝土在水库大坝施工中的应用方式进行详细探究，以期为类似工程提供借鉴。

关键词：水库大坝；自密实混凝土；模板；应用

引言

自密实混凝土（self-compacting concrete，SCC）是一种仅靠自身重力就可实现密实成型的高性能混凝土，该能力源于其原料组成具有粗骨料含量少、粉体及浆体体积含量高及水粉比低等特点。与普通混凝土相比，SCC具有高流动性、抗离析性及较好的自密实性等特点，更有利于提升工程质量及降低工程成本。所以，SCC的特性使其更贴合施工的实际情况。

现阶段的水库大坝工程领域，自密实混凝土技术的应用范围日渐扩大，并取得了一定的发展成效，这一技术在未来的水利工程领域发展潜力巨大，经过技术创新，势必增强大坝的结构稳定性。

1混凝土自密实原理

自密实混凝土是一种能仅依靠自身的重力作用，不经机械振捣便可密实成型的一种高性能材料。与普通混凝土相比，自密实混凝土在满足强度要求的同时，还要具有更高的工作性能，以保证混凝土拌合物在运输、浇筑及充模时的均匀性及稳定性，这也导致了普通混凝土的配合比设计方法不能够满足自密实混凝土的功能要求。

新拌混凝土的流变性能，一方面能够对施工质量产生影响，另一方面对混凝土的力学及耐久性能也极为重要，而自密实混凝土需要在自身重力作用且无任何离析的情况下可填充拥挤的钢筋区域，所以SCC的应用对新拌混凝土流变性能提出了更高要求。

自密实混凝土的配制原理是通过合理的配合比设计实现外加剂、胶结材料及骨料的合理选择与搭配，使新拌自密实混凝土重力所产生的剪切应力大于混凝土的屈服应力，增大SCC流动性能，同时又具有足够的塑性黏度，避免出现离析及泌水现象，使SCC能够在浇筑过程中不经振捣而在自重作用下自动流平。在此强调，流动性是SCC区别与普通混凝土的重要特征。因此，SCC配合比设计应考虑实现良好的流动性。为使SCC具有良好流动性，在配置需要调整用水量和外加剂用量，使其在一个合理范围内。此外，与普通混凝土相比，SCC在配置时还需要较大用量的胶凝材料，必要时还需掺入少量的增稠剂等。

2工程概况

某水库总库容约为984.20万m³，坝址所控制的流域面积约为112km²，大坝最高约有47.60m，坝顶长度约为233.50m，溢流坝段的总宽为100m，净宽为90m。此大坝工程主要所处在带夹板的岩条带、变质的凝灰岩区域，其地质条件较为复杂，且基础的渗流量比较大，通过加固防渗的处理保证大坝能够安全运行。

3自密实砼性能研究

（1）黏性适度：自密实砼在流经稠密的钢筋构件以后，依然能维持成分均匀。若黏性过大，将会增加砼构件中内滞留大气泡排除的难度；如果黏性太小，即扩展度〉700mm后，易发生离析问题。故而，自密实砼要求粉体含有量达到足够水平，粗骨料选用5~15mm或5~20mm粒径，并且含量也低于普通砼，绝对体积控制在0.28~0.33m³，含砂率以50%左右为宜^[1]。

（2）稳定性。浇筑前后不会发生离析、泌水情况，骨料均匀分布，维持砼结构的匀质性，确保水泥石和骨料、砼和钢筋之间产生较强的黏结力。

（3）适当的水灰比：砼的用水量控制在150~200kg/m³。为了能维持砼的高黏性与稳定性，唯一的方法是掺拌高效减水剂，实际掺量是水泥重量的0.8%~1.2%。

（4）抗碳化性能：在配制自密实砼过程中，因为掺拌了大量外加剂，将会明显降低砼结构的碱度，从这个角度分析，砼构件自身的抗碳化能力相应下降。但是这种材料的水胶比较低，结构致密化，显著提高了其抗碳化性能，故而对于整个砼构件而言，其抗碳化性能良好^[2]。

4水库大坝自密实混凝土施工

4.1模板施工

由于自密实混凝土流动性大，混凝土凝结以前可持续对钢模板产生较大的侧压力，其刚度和强度必须能够抵抗高自密实性能混凝土产生的侧向较大压力，尤其是模板底部，侧向压力大小计算认为密度为2.5t/m³进行侧压力计算，所以在模板施工，对模板要求极高，防止漏浆、爆模。模板支护施工时，配置两套模板交替上升作业，模板采用完整未损坏、尺寸为3000m×2600m×5m悬臂钢模，在仓内预埋螺栓作为锚固加固模板，螺栓强度≥10.9级。

4.2混凝土运输

在混凝土运输环节需要加强实际控制，以免在运输环节出现不当操作，导致混凝土在运输车中凝固，这不仅会浪费大量混凝土半成品，并增加了对运输车辆的清洗工作，造成人力及成本增加。在混凝土材料运输环节，如果因距离较远、交通堵塞、施工现场无法卸载等情况，导致搅拌车中混凝土材料不能卸载时，可以在混凝土材料之中添加减水剂，添加量可以根据混凝土材料试验检测结果进行确定，完成减水剂添加后便可立即操作搅拌车持续进行快速旋转，以免因长时间无法卸载混凝土材料在搅拌车中出现凝固情况

^[3]。

4.3混凝土浇筑

采用泵送法浇筑施工自密实混凝土时，需要把泵送速度降到最低，并且要将翻浆槽安置在出料口，以防因为施工高度过大而造成部分混凝土发生离心问题，或者部分情境下被钢筋构件打散而降低混凝土浇筑的连贯性，进而影响最后的施工效果。

如果混凝土水固化后温度偏高，需水量和收缩均相对较大，那么一定要加强前期养护力度，适当延长拆模时间，以防混凝土构件内水蒸气大量流失，也能使拆模时混凝土强度处于较高水平，进而降低混凝土表面开裂、棱角等质量病害的发生率。自密实混凝土浇筑阶段一定要确保施工操作的连贯性，加强浇筑速度指标的控制，浇筑过于快速时，容易造成卷进更多的空气，以致大量气泡吸附在模板上不能顺利排放到外界环境；浇筑速度过慢，很可能造成混凝土逐渐丧失自身的工作性能。此外，各片梁的浇筑时间应控制在1h~2h之内^[4]。

结合现有的工程施工经验，在本工程施工中，在非密集配筋工况下，控制自密实混凝土浇筑点位之间的距离≤10m，垂直距离≤5m，只有在〉5m时才应用导管法浇筑。在混凝土浇筑施工中，当观察到其表面达到光洁度要求时，利用模板辅助进行振动，于模板外侧用皮锤或者小型振动器进行振捣。

浇筑结束后，要指派专业人员尽早进行收面施工操作，时间不能拖得过久，避免增加提浆难度。要求箱梁顶面利用拉毛方式收成毛面，但是要在周围边沿7~10cm的宽度范围内使用铁抹子进行收光处理，确保梁体外观整齐美观、棱角分明。本工程施工过程中，当在常温条件下检测混凝土构件强度〉12MPa；冬季施工需掺拌适量防冻剂，使混凝土强度达到12MPa时，可以拆模。

4.4混凝土养护

自密实混凝土浆体量庞大、浆骨比高、骨料粒径偏小等特征，决定了自密实混凝土材料具有较大的收缩量，当混凝土构件表面蒸发过程中丧失的水分不能得到及时、有效的补充时，将会诱导混凝土构件的塑性收缩过程加速，最后形成了塑性裂缝，进而对其耐久性与强度均造成较大的不良影响。本工程建设阶段用应用了自动喷淋装置去养护自密实混凝土，有效规避了传统上人工养护不及时的实际问题，使养护效果得到更大保障。

5结束语

综上所述，水库工程与人们生活有着密切关系，而大坝是其建设的重要部分，对水库工程的功能使用有着保障作用。在大坝施工过程中，通过自密实混凝土施工应用，对于保证水库大坝结构稳定性、防渗性具起到良好效果，具有重要应用价值。

参考文献：

[1] 曹亮亮.水库大坝自密实堆石混凝土施工技术研究[J].农业科技与信息，2019(13):108-109

[2] 祁永吉 徐婷.高寒地区堆石混凝土重力坝技术研究[J].大坝与安全，2021(04):1-6

[3] 查演 陈文斌 谭剑波.自密实堆石混凝土在水库大坝尾留续建工程的应用[J].中国工程咨询，2017(08):70-72

[4] 张犟.水库大坝自密实堆石混凝土施工关键技术研究[J].科学技术创新，2020(32):119-120