【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 量又很小，一般三天溫升僅 2℃，混凝土內(nèi)外溫差很小，利用 34天間歇時(shí)間散熱效果也很不明顯，所以我國(guó)許多工程普遍采用連續(xù)澆筑上升施工。 碾壓混凝土不設(shè)縱縫 , 少設(shè)橫縫 , 或者不設(shè)橫 縫 , 可以大面積施工作業(yè) , 加快了澆筑速度。但由于倉(cāng)面大 , 上層混凝土有可能還未及時(shí)澆筑 , 由于層間間隔時(shí)間過長(zhǎng) , 下層混凝土已經(jīng)初凝 , 因此層面便產(chǎn)生冷縫。冷縫是形成碾壓混凝土滲漏的重要通道。高摻粉煤灰 , 低水泥用量 , 中膠凝材料用量的混凝土 , 由于混凝土的膠凝材料相對(duì)較少 , 如若施工中質(zhì)量控制不嚴(yán)或措施不當(dāng) , 則容易在縫面產(chǎn)生滲漏通道。針對(duì)這一情況 , 現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)必須控制施工層間間隔時(shí)間小于允許間隔時(shí)間。盡管工程界現(xiàn)從滿足設(shè)計(jì)技術(shù)要求的物理力學(xué)性能指標(biāo)出發(fā) , 用碾壓混凝土施工層間允許間隔時(shí)間如何合理確定是 關(guān)鍵問題 , 用碾壓混凝土的初凝時(shí)間及對(duì)應(yīng)的貫入阻力兩個(gè)指標(biāo)可權(quán)使問題迎刃而解 , 且更為合理。 碾壓混凝土是通過強(qiáng)力振動(dòng)和碾壓的共同作用 , 對(duì)超干硬性混凝土進(jìn)行壓實(shí)的一種施工方法 , 是把混凝土壩結(jié)構(gòu)與材料和土石壩施工方法兩者的優(yōu)越性加以綜合、改進(jìn)、相互結(jié)合而形成的一種筑壩技術(shù)。碾壓混凝土筑壩 , 溫控措施簡(jiǎn)單、水泥用量少 , 可采用通用機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)快速施工 , 大大縮短水電建設(shè)工期、節(jié)約投資 , 不愧為一種好、快、省的施工方法。碾壓混凝土筑壩技術(shù)一經(jīng)出現(xiàn)便很快引起我國(guó)大壩界的重視 , 并于 8 0 年代初進(jìn)行了試驗(yàn)和應(yīng)用 , 目前我國(guó)已有福建坑口電站、龍門灘、大廣壩、觀音閣、棉花灘、五強(qiáng)溪、江埡、沙牌等碾壓混凝土壩 5 0 余座。近期還將有很多大壩采用碾壓混凝土施工 , 這無(wú)疑給碾壓混凝土的施工設(shè)備帶來(lái)廣闊的市場(chǎng)。 碾壓混凝土壩的發(fā)展 (a)天生橋二級(jí)水電站工程 20 世紀(jì) 80 年代中期建設(shè)的天生橋二級(jí)水電站是我國(guó)首批在大型主體工程中應(yīng)用碾壓混凝土筑壩技術(shù)的工程之一，左岸重力壩段采用上游面常態(tài)混凝土作防滲護(hù)面、下游面預(yù)制模板護(hù)面兼作施工模板的技術(shù)方案，溢流壩段采用了碾壓混凝土外包常態(tài)混凝土，即西南交通大學(xué) 網(wǎng)絡(luò)教育 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 5 “金包銀”方案。該工程 筑壩技術(shù)及配合比參數(shù)選擇代表了我國(guó)剛引進(jìn)碾壓混凝土筑壩技術(shù)時(shí)的材料配合比水平。其配合比特點(diǎn)是：低用水量、低膠材用量、低水泥用量，高 VC 值，低外加劑用量（ %），關(guān)注到層面防滲問題，依靠迎水面的常態(tài)混凝土防滲。 (b)普定碾壓混凝土拱壩工程 20 世紀(jì) 90 年代初期建成的普定碾壓混凝土拱壩，是我國(guó)第一座高度超過 80 m 的碾壓混凝土拱壩。在材料研究的目標(biāo)中，提出了要利用碾壓混凝土自身防滲而不另設(shè)防滲層的要求，其碾壓混凝土必須具有防裂、防滲、層面結(jié)合良好等性能。普定拱壩筑壩材料研究充分體現(xiàn)了我國(guó)碾壓混凝土 筑壩材料研究的進(jìn)步和發(fā)展，主要表現(xiàn)為：配合比方面，提出了富膠凝材料，迎水面防滲混凝土材料采用小骨料級(jí)配，防止骨料分離，由此采用了二級(jí)配混凝土，膠凝材料用量達(dá)到了 188 kg/m3 ，石子級(jí)配為 50∶ 50，外加劑摻量較高，除提高減水率之外，極大地延長(zhǎng)了碾壓混凝土的初凝時(shí)間，使層面能夠塑性結(jié)合，提高了層面抗剪及抗?jié)B能力，混凝土的 VC值明顯下降至 10177。 5 s，從而提高了碾壓混凝土的和易性和可碾性；首次提出要充分利用人工砂中 mm以下的石粉，特別是 mm以 下與水泥細(xì)度相當(dāng)?shù)牟糠郑鳛槟雺夯炷恋亩栊曰旌喜?，以提高碾壓混凝土的可碾性、出漿率，從而提高其抗?jié)B性和層面結(jié)合性能；首次關(guān)注到碾壓混凝土自身收縮性能，希望能夠通過外摻 MgO 和提高水泥中的 MgO 含量，達(dá)到使碾壓混凝土自身體積變形呈微膨脹型，以補(bǔ)償部分溫降收縮，從而提高碾壓混凝土的抗裂能力，由于研究時(shí)間太短，該技術(shù)僅在壩體強(qiáng)約束區(qū)墊層混凝土中應(yīng)用。為提高層面結(jié)合能力，防止層面滲漏，還采用了在上游迎水面二級(jí)配混凝土區(qū)層面鋪小水膠比的水泥粉煤灰凈漿，在該壩施工后期，逐漸發(fā)展成在迎水面防滲二級(jí)配混凝土加凈漿、用 插入式振搗器振搗的變態(tài)混凝土技術(shù)。在原材料上選用了 MgO 含量較高的純硅酸鹽水泥，水泥廠家不需摻用混合材，而是在配合比設(shè)計(jì)中提高混合材摻量來(lái)降低水泥的水化熱溫升。在三級(jí)配碾壓混凝土配合比中，除適當(dāng)放大水膠比，降低用水量，減少膠材用量，適當(dāng)提高摻和料比例之外，其他要求和迎水面二級(jí)配混凝土一樣。其配合比用水量為 84 kg/m3 ，水泥用量?jī)H為 54 kg/m3 ，膠凝材料用量為 153 kg/m3 ，較天生橋二級(jí)水電站三級(jí)配混凝土 140 kg/m3 的膠凝材料用量有較大幅度的提高。正是由于在碾壓混凝土筑壩材料方面采取了綜合技術(shù)措施，保證了碾壓混凝土本體的抗?jié)B性能，提高了層面結(jié)合性能，使得我國(guó)第一座全斷面碾壓混凝土拱壩，在上游面不另設(shè)防滲層的情況下，達(dá)到了防裂、防滲、層面結(jié)合良好的目標(biāo)。 西南交通大學(xué) 網(wǎng)絡(luò)教育 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 6 (c)石門子水庫(kù)和龍首拱壩工程 20 世紀(jì) 90 年代末期建設(shè)的新疆石門子水庫(kù)和甘肅龍首碾壓混凝土拱壩，是我國(guó)碾壓混凝土筑壩技術(shù)由溫和、濕潤(rùn)的南方地區(qū)發(fā)展到干燥、溫差極 大、氣溫很低的北方地區(qū)的典型代表。在這個(gè)過程中，碾壓混凝土筑壩材料技術(shù)得到進(jìn)一步發(fā)展，除成功運(yùn)用前述材料技術(shù)之外，采用了外摻 MgO 技術(shù)和提高碾壓混凝土抗凍耐久性技術(shù)，并且解決了西北戈壁灘天然砂料細(xì)度模數(shù)大、缺少細(xì)顆粒（新疆石門子水庫(kù)），天然砂細(xì)度小且混有超細(xì)土粒（甘肅龍首水電站），導(dǎo)致混凝土用水量偏高的技術(shù)問題。這兩個(gè)工程碾壓混凝土材料研究中，充分繼承了普定工程的成熟技術(shù)，其配合比特點(diǎn)鮮明： （ 1）采用低水膠比，大摻量粉煤灰，大摻量引氣劑聯(lián)合摻用，研究提高碾壓混凝土耐久性，掌握其變化規(guī)律，總結(jié)了在高摻粉煤 灰情況下，如何才能有效提高碾壓混凝土的抗凍耐久性，并成功地將碾壓混凝土抗凍耐久性由 50 次或 100 次提高到 300 次。 （ 2）成功地在干燥、嚴(yán)寒、溫差大的自然條件下采用外摻 MgO 技術(shù)，均外摻 MgO 4%左右，以部分補(bǔ)償碾壓混凝土的收縮，減少了混凝土的裂縫。 （ 3）對(duì)如何在干燥、高蒸發(fā)地區(qū)有效延長(zhǎng)碾壓混凝土的初凝時(shí)間進(jìn)行了研究，提出外加劑相關(guān)類型及摻量對(duì)緩凝時(shí)間的影響成果，在配合比設(shè)計(jì)中，選用了能有效延長(zhǎng)緩凝時(shí)間的外加劑，并根據(jù)工程實(shí)際進(jìn)一步降低混凝土出機(jī)口 VC 值，由最初的 7～ 8 s 降低至3～ 5 s。 這有賴于外加劑技術(shù)的不斷進(jìn)步，減水率的不斷提高，可以在保持用水量不變、膠凝材料總量不變的條件下，充分降低 VC 值，直至倉(cāng)面不陷碾。 VC 值降低后碾壓混凝土含氣量有所提高，也有利于提高碾壓混凝土的耐久性。 （ 4）西北地區(qū)天然砂石骨料中砂子細(xì)度模數(shù)為 ～ ，細(xì)顆粒含量為 5%～ 20%，通過對(duì)砂子品質(zhì)對(duì)碾壓混凝土的影響進(jìn)行深入研究，進(jìn)一步揭示了砂子品質(zhì)對(duì)碾壓混凝土各項(xiàng)性能的影響。 （ 5）將普定水電站工程后期總結(jié)的變態(tài)混凝土技術(shù)成功運(yùn)用在這兩個(gè)工程上，專門進(jìn)行了變態(tài)混凝土配合比及其性能的研究，并且在溫控計(jì)算中 ，考慮了變態(tài)混凝土對(duì)壩體熱學(xué)性能、力學(xué)性能的影響，工程實(shí)際應(yīng)用是成功的。 （ 6）研究了迎水面防滲混凝土采用超富膠凝材料的三級(jí)配混凝土取代富膠凝材料的二級(jí)配碾壓混凝土的可能性。由于上述材料技術(shù)的綜合應(yīng)用，碾壓混凝土筑壩技術(shù)由南方向北方發(fā)展取得了成功，這是我國(guó)碾壓混凝土筑壩材料技術(shù)發(fā)展的又一大進(jìn)步。 (d)索風(fēng)營(yíng)等工程 西南交通大學(xué) 網(wǎng)絡(luò)教育 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 7 進(jìn)入 21 世紀(jì)之后，由于水電建設(shè)的快速發(fā)展，碾壓混凝土筑壩技術(shù)在我國(guó)也得到了迅速發(fā)展，已成為國(guó)內(nèi)主流壩型之一。僅在貴州省就有烏江索風(fēng)營(yíng)水電站、思林水電站、沙沱水電站、息烽魚簡(jiǎn)河水電站、清水河大花 水水電站（ m 高的碾壓混凝土拱壩）、格里橋水電站、北盤江光照水電站（高達(dá) 200 m級(jí)的碾壓混凝土重力壩）等多個(gè)工程在進(jìn)行建設(shè)。這些工程有的已施工完成，有的正在施工，已取得部分成果。 這些工程更進(jìn)一步完善了碾壓混凝土筑壩材料技術(shù)，其配合比設(shè)計(jì)具有以下特點(diǎn)：較低的水膠比，迎水面防滲二級(jí)配混凝土具有超富膠凝材料總量，用水量適中，由于外加劑的效果較前幾代產(chǎn)品更好，因而強(qiáng)緩凝型減水劑的摻量有所下降，但仍保持較低的 VC 值，一般控制在 3～ 5 s 左右，經(jīng)運(yùn)輸、攤鋪損失后倉(cāng)面 VC 值仍可保持在 5～ 7 s，可碾性 非常好，強(qiáng)度保證率很高，超強(qiáng)較多，均可滿足南方地區(qū)抗凍耐久性達(dá)到 F100 或 F150 的要求。對(duì)人工砂的細(xì)度模數(shù)要求更高，要求中砂的細(xì)度模數(shù)在 左右，級(jí)配、粒徑分配更好，充分重視砂中細(xì)顆粒含量的利用，由于外加劑減水作用增強(qiáng)，砂中細(xì)顆粒含量增加后，用水量并無(wú)明顯增加，但其可碾性、施工和易性、層面結(jié)合性能等得到了大幅提高。在水泥選擇上，一般選用普通硅酸鹽水泥而很少選用中熱水泥，主要是由于中熱水泥的強(qiáng)度大都偏低，通過熱強(qiáng)比計(jì)算可知，中熱水泥的熱強(qiáng)比并不比普通硅酸鹽（或硅酸鹽）水泥低，綜合分析采用中熱或低熱水 泥并不經(jīng)濟(jì)，而且碾壓混凝土本身的水泥用量并不高，因此沒有刻意追求低熱性能。普遍重視碾壓混凝土材料的自身體積變形性能，選用收縮比較小或有補(bǔ)償收縮作用的水泥，或外摻 MgO 等其他補(bǔ)償收縮材料，配合比中充分重視變態(tài)混凝土配合比的研究，將變態(tài)混凝土的各項(xiàng)性能參數(shù)納入溫控防裂計(jì)算之中。 碾壓混凝土筑壩材料的發(fā)展趨勢(shì) 從 20 世紀(jì) 80 年代中期至 21 世紀(jì)，碾壓混凝土筑壩材料在我國(guó)經(jīng)歷了 20 多年的發(fā)展和進(jìn)步，已日趨成熟和完善。雖然近期碾壓混凝土筑壩材料出現(xiàn)了兩個(gè)新的研究方向：一是對(duì)骨料要求很低、簡(jiǎn)易拌和、 水泥和膠凝材料的用量很少、對(duì)材料幾乎沒有防滲要求的新型碾壓筑壩材料；二是提高最大骨料粒徑的四級(jí)配碾壓混凝土筑壩材料，但到目前還沒有在主體工程中應(yīng)用的實(shí)例。因此，總結(jié)碾壓混凝土發(fā)展歷程，從目前的技術(shù)和發(fā)展看，碾壓 混凝土筑壩材料在性能上仍然以防裂、防滲、層面結(jié)合良好為追求目標(biāo)，配合比研究及參數(shù)選擇上，將更加側(cè)重以下幾方面的研究： （ 1）迎水面防滲、耐久性要求高的混凝土仍將選擇較小的最大骨料粒徑，低水膠比和合適的摻和料品種及摻量。 西南交通大學(xué) 網(wǎng)絡(luò)教育 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 8 （ 2）成功應(yīng)用變態(tài)混凝土之后，將會(huì)進(jìn)一步研究提高碾壓混凝土級(jí)配，在可能的條件下將會(huì) 研究采用三級(jí)配變態(tài)混凝土代替二級(jí)配變態(tài)混凝土作為迎水面防滲層。 （ 3）仍將十分重視碾壓混凝土砂石骨料性能的選擇，特別是石子級(jí)配，砂子顆粒級(jí)配、細(xì)度模數(shù)和細(xì)顆粒含量的選擇。 （ 4）摻和料除粉煤灰外，將會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大研究高爐磷渣、錳渣及其他礦物廢棄料作為摻和料的可能性及其性能。 5（ 5）在外加劑的選擇上，仍將以強(qiáng)緩凝性的減水劑和引氣劑聯(lián)合摻用，以降低混凝土用水量，延長(zhǎng)碾壓混凝土的初凝時(shí)間，提高碾壓混凝土的耐久性和層面結(jié)合性能。 （ 6）更加注重碾壓混凝土自身體積變形性能的研究，將更多采用混凝土補(bǔ)償收縮材料，增加分縫 分塊尺寸，擴(kuò)大一次性澆筑面積，為進(jìn)一步提高施工速度創(chuàng)造條件。 （ 7） VC 值將會(huì)以倉(cāng)面碾壓不陷碾為控制條件，新拌碾壓混凝土出機(jī)口 VC 值將會(huì)控制在 3～ 5 s 甚至更低的水平。 （ 8）為了延長(zhǎng)北方嚴(yán)寒地區(qū)施工時(shí)間，將更加注重碾壓混凝土材料在負(fù)溫下的施工技術(shù)研究，以便能夠利用北方冬季的部分時(shí)段繼續(xù)施工，進(jìn)一步提高碾壓混凝土施工速度。 （ 9）碾壓混凝土的骨料選擇從灰?guī)r骨料向玄武巖、輝綠巖、變質(zhì)巖骨料發(fā)展。 （ 10）進(jìn)一步加深石粉對(duì)碾壓混凝土性能影響的研究。 碾壓混凝土壩由于在施工過程中層層碾壓 ,因而存在眾多的施工 層面 . 與普通混凝土壩相比 ,碾壓混凝土壩的碾壓層本體與常規(guī)混凝土壩的滲漏性態(tài)相似 ,而碾壓層的施工層面則與常規(guī)混凝土壩的滲漏性態(tài)相差較大 ,因此 ,在建立碾壓混凝土壩滲漏安全監(jiān)控模型時(shí)要綜合考慮碾壓層本體和施工層面不同的滲漏特性 . 對(duì)于碾壓混凝土壩壩體 ,庫(kù)水位、溫度以及時(shí)效的變化是影響大壩滲漏的重要因素 . 庫(kù)水位及溫度的變化引起壩體孔隙水壓力及滲漏量的變化 。隨著時(shí)間的推移 ,大壩的滲漏狀態(tài)也會(huì)發(fā)生改變 . 而庫(kù)水位、溫度變化作用的效應(yīng)各異 . 通過監(jiān)測(cè)壩體溫度場(chǎng)的資料可直接反映溫度變化對(duì)大壩滲漏狀態(tài)的影響 ,但庫(kù)水位變 化對(duì)大壩滲漏狀態(tài)的影響存在滯后效應(yīng) . 大壩的滲漏狀況不但受到分析時(shí)刻對(duì)應(yīng)水壓作用的影響 ,而且還受到前期水壓作用的影響 . 大壩滲漏分析表明 ,庫(kù)水位變化對(duì)大壩滲漏狀態(tài)影響的滯后效應(yīng)作用機(jī)理比較復(fù)雜 ,歸納起來(lái)主要有以下幾點(diǎn)原因 : (a) 滲流場(chǎng)內(nèi)的水壓力傳遞時(shí)間與滲漏場(chǎng)介質(zhì)的物理特性有關(guān) . (b) 大壩運(yùn)行過程中 ,庫(kù)水位是連續(xù)變化的 ,壩體滲流場(chǎng)是庫(kù)水位變動(dòng)時(shí)非穩(wěn)定滲流瞬時(shí)狀態(tài)的反映 ,非穩(wěn)定滲流是造成滲漏滯后于庫(kù)水位變化的主要影響因素 .由此可知 ,庫(kù)水位西南交通大學(xué) 網(wǎng)絡(luò)教育 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 9 變化對(duì)碾壓混凝土壩滲漏狀態(tài)影響的滯后效應(yīng)機(jī)理十分復(fù)雜 ,一般難以 用常規(guī)的數(shù)學(xué)模型方法求得大壩的滲漏滯后時(shí)間 ,通常采用大壩滲漏監(jiān)測(cè)量的過程線與庫(kù)水位變化過程進(jìn)行類比的方法來(lái)粗略確定兩者相位之差 (即兩者出現(xiàn)的峰谷時(shí)間差 ) 作為滯后時(shí)間 . 本文針對(duì)這一問題 ,結(jié)合碾壓混凝土的自身特點(diǎn) ,在常規(guī)分析方法的基礎(chǔ)上 ,提出庫(kù)