高流态自密实混凝土实验与施工中的应用(图文)

论文导读：压力管道和肘管又处于电站的重要位置,为确保压力管道和肘管混凝土浇筑饱满密实，设计采用高流态自密实混凝土。高流态自密实混凝土施工在小湾水电站尚属首例,根据设计要求进行高流态自密实混凝土施工的模拟现场试验。根据设计要求，进行压力钢管标准段混凝土衬砌1：1模型实验，即：混凝土衬砌后直径为8.5m，角度为120°，最小衬砌厚度为0.7m，配筋与设计配筋相同。
关键词：高流态，自密实混凝土，实验，施工应用，小湾电站
 

1 工程概述

小湾水电站6条压力管道钢衬段（下弯段）的底拱120°衬砌混凝土和6条尾水肘管底部回填混凝土是常态混凝土不易填满的部位。压力管道和肘管又处于电站的重要位置,为确保压力管道和肘管混凝土浇筑饱满密实，设计采用高流态自密实混凝土。高流态自密实混凝土施工在小湾水电站尚属首例,根据设计要求进行高流态自密实混凝土施工的模拟现场试验。按压力管道钢衬段1：1的比例进行模型试验，对混凝土拌合物进行填充性、间隙通过性的评价。试验目的在于考察混凝土拌合物各项指标对成型以后混凝土的影响；考察混凝土配合比的合理性。为高流态自密实混凝土施工提出指导性作用及提供施工依据。

2 高流态自密实混凝土试验

2.1 目的及意义

1、确保高流态自密实混凝土浇筑密实饱满，保证压力钢管和肘管的正常运行；

2、根据实验的浇筑情况，研究并确定压力钢管下部120°和肘管底部回填的浇筑方法；

3、根据实验选用适用的级配及适当的配合比；

4、根据1：1模型试验，进行高流态自密实混凝土的填充性、间隙通过性和抗离析性的评价。

5、根据生产性试验为压力钢管衬砌混凝土和肘管底部回填混凝土浇筑施工创造条件。

2.2 混凝土试验内容

根据设计要求，进行压力钢管标准段混凝土衬砌1：1模型实验，即：混凝土衬砌后直径为8.5m，角度为120°，最小衬砌厚度为0.7m，配筋与设计配筋相同。高流态自密实混凝土由混凝土拌和系统拌制，混凝土搅拌运输车运送，现场入仓采用HBT60泵泵送入仓。然后进行拆模检查，钻心取样等检查高流态自密实混凝土的填充性和密实性。

2.2.1混凝土拌和试验

在高流态自密实混凝土试验浇筑前，先在拌和楼进行高流态自密实混凝土拌和实验，上表配合比按拌和时间120s、180s、210s、240s进行搅拌,并对搅拌工艺进行评判：目测外观是否均匀，实测含气量、容重是否符合设计要求，然后根据实验进行调整。

2.2.2 混凝土工作性的检测

包括填充性检测、间隙通过性检测(L型仪)、抗离析性检测（L型仪）。填充性检测含塌落扩展度、T500流动时间检测，检测指标按设计要求执行。

2.2.3 混凝土塌落扩展度损失实验

在高流态自密实混凝土运输过程中，根据运输距离、环境因素、泵送入仓方式等对塌落扩展度、间隙通过性、T500的损失情况进行检测，根据检测情况再进行调整配合比。

2.2.4 混凝土级配对自密实混凝土密实度的影响实验

对每种级配混凝土上表面钻芯取样取三组，钻头直径100mm，芯样长度100mm，首先观察石子的均匀情况，然后测量表面砂浆层的厚度，其厚度宜小于15mm。浇筑前，须在内侧模板上作标记，防止钻到钢筋。

对一级配和二级配高流态自密实混凝土进行对比分析，最终决定压力钢管衬砌混凝土和肘管底部回填混凝土选用何种级配。

2.2.5混凝土密实度对比及强度实验

1、现场每种级配取三组标准实验块进行3天、7天、28天抗压强度实验。

2、拆模后每种级配混凝土进行三组钻芯取样测试抗压强度。

2.2.6 模型试验成果的分析研究

在进行以上试验过程中，应对高流态自密实混凝土的施工工艺和方法，以及影响施工质量的关键工序进行分析总结，为压力钢管衬砌混凝土和肘管底部回填混凝土的施工积累经验。

2.2.7 混凝土拌合物性能检测

经对混凝土配合比多次调整测得的混凝土拌合物性能见下表

说明：L型仪试验结果为98.9%，即是指混凝土拌合物停止流动以后，通过L型仪的拌合物高度H2与未通过L型仪的拌合物高度H１的比值《自密实混凝土设计与施工指南》（CCES02-2004）（以下简称《指南》）要求不小于80％。

2.2.8 现场拌合试验

一级配和二级配高流态自密实混凝土根据大纲要求在拌和楼上进行拌和物外观目测试验。①拌和120s的时间时骨料与胶凝材料分布不均匀，骨料上胶凝材料较少或未包裹；②拌和180s时骨料与胶凝材料基本搅拌均匀，看起来流动性稍差（跟室内试验比较）；③拌和300s时混凝土外观较黏稠，流动性好，骨料与胶凝材料分布均匀。

2.2.9 现场浇筑试验

1、根据现场浇筑情况看，混凝土流动性较好，整个仓面在无需振捣，完全靠自重情况下，就能处于水平状态；在底部模板完全覆盖之后，Ⅰ级配自密实混凝土在一侧下料时，能从模板底部流向另一侧，像水在连通器中一样。

2、高流态自密实混凝土保水性较好，模板之间的小缝没有水泥浆和泌水流出；

3、侧压力、上浮力较大，初凝时间比常态混凝土长得多；

4、Ⅱ级配混凝土的流动性比Ⅰ级配差，底模被覆盖后混凝土不能从一侧流向另一侧。

2.2.10 钻芯取样

对拆模后的高流态混凝土进行钻芯取样，芯样如下表所述：

说明：表中所列的扩展度和L仪试验均为入仓前检测结果；混凝土抗冻、抗渗、抗拉、极限拉伸、弹性模量试验成果待报。

2.2.11 拆模后表面情况及分析

1、拆模以后整体外观较好。

2、底拱顶面部位，混凝土表面局部因泌水出现波纹状，同时混凝土难以排气导致表面有少量气孔。

2.2.12 实验结论

混凝土拌合物严格按照141试验室提供的配合比执行，但是出机口检测混凝土拌合物各项指标与试验室所得到的结果差异较大；运输到仓面的混凝土塌落扩展度与出机口及L仪试验检测结果均较出机口好，塌落扩展度甚至有超出出机口所测得结果，分析原因：混凝土运输过程中不断搅拌，减水剂得到充分分散。

混凝土7天抗压强度达到36.1MPa,已经满足了设计要求，室内试验同样已经证实了振捣成形与自密实成形的混凝土在强度上无质的差异；试验再次证实了未经振捣，仅依靠混凝土自重成型的混凝土时可以满足设计要求的。免费论文网。

从芯样看，钻芯得到的芯样整体情况较好，骨料分部均匀，未出现分离现象，浆液包裹骨料充分，整体浇筑密实。对于芯样表面出现的气孔，通过调整引气剂掺量，加快入仓速度、连续浇筑等手段是可以尽量避免的。

本次自密实混凝土模拟施工的试验整体浇筑情况达到了预期自密实的效果。对以后自密实混凝土施工具有指导意义。

3 高流态自密实混凝土在压力管道钢衬段的应用

小湾水电站引水发电系统的压力管道钢衬段断面布置Φ28双层环向主筋，Φ16单层纵向分布筋，双层环向主筋之间间距为5cm，与压力管道钢衬钢板壁面距离为3.5 cm，以及底部尚有各种排水管道。采用常态混凝土浇筑难于满足该部位衬砌混凝土的技术要求，根据设计要求采用高流态自密实混凝土对底部120°衬砌混凝土施工，120°以上部位再用常态混凝土进行衬砌。本节只对高流态自密实混凝土底部120°衬砌混凝土施工进行论述。

3.1 混凝土施工程序流程

压力管道钢衬混凝土施工程序：压力钢管安装结束并验收合格→建基面清理→ 测量放样→全断面钢筋绑扎→预埋件、预埋管安装→堵头模立模→混凝土浇筑。

3.2混凝土分层

钢衬段混凝土底部120°范围采用高流态自密实混凝土浇筑，上部拱240°范围采用C20常态混凝土浇筑。

3.3模板方案

压力管道钢衬段的堵头模板采用30mm拼装木模，围檩采用5×8cm方木，再用φ48钢管背撑进行整体加固，同时用拉筋和斜撑进行固定。在浇筑段泵管进入堵头模板顶部预留缺口，作混凝土输送管和进人通道。

3.4混凝土入仓方法

压力钢管钢衬段下部120°高流态自密实混凝土浇筑采用6m3搅拌车经2#施工支洞或9#施工支洞运输至钢衬段各工作面，再采用HBT60混凝土拖泵从两边泵送混凝土入仓。

3.2 衬砌混凝土施工

压力管道钢衬段衬砌混凝土施工工序主要包括建基面清理、测量放样，插筋施工、钢筋制安、立模、相关埋件安装、混凝土浇筑、缝面处理及混凝土养护等。

混凝土施工工艺： 清基、冲洗→测量放线→钢筋绑扎→排水盲沟管安装→立模、校模→仓位验收→混凝土浇筑→养护

1、基础面清理

衬砌混凝土浇筑前采用人工对仓面进行浮渣清除，并用高压水将仓面冲洗干净，并排干仓内积水。

2、测量放线

由于钢管安装后仓面空间有限，在钢管安装前需对架立筋进行布设。

在分块桩号的两端站立筋上用测量放控制点，用红油漆标注出结构钢筋底部高程和结构边线，并做好明显标记，焊接纵向架立筋，用以支承和固定结构钢筋。

3、钢筋安装

钢筋由钢筋厂加工制作，编号挂牌运至工作面，人工绑扎成型。在架立筋上用粉笔分出间距，按先绑扎环向钢筋，然后纵向分布筋，钢筋端头的位置拉线控制，严格按钢筋施工规范施工。钢筋接头和错位应符合设计规范要求；Φ28的主钢筋采用滚压直螺纹机械连接或焊接，Φ16的分布钢筋采用搭接绑扎，长度35d，严格按钢筋施工规范施工。钢筋接头和错位应符合设计规范要求。钢筋穿过施工缝，缝面按规范处理

4、埋件埋设

压力钢管钢衬段的预埋件主要包括止水带、排水管、排水盲沟管、接地扁钢及监测仪器等。

压力钢管内侧环向排水管（[10环向轻型槽钢）在钢管安装前已先在金结加工厂焊接完成，钢管安装完成后，内侧环向排水管通过采用排水支管（DN50）分别连接衬砌内侧Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ序排水主管（DN100），主排水管引至厂房第三层排水洞。

外侧环向排水管（MF7塑料盲沟管）沿岩壁设置，盲沟管采用土钉固定于岩壁，盲沟管通过排水支管（DN50）连接衬砌外侧排水主管（DN100），主排水管引至厂房第三层排水洞。

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