水工碾压混凝土施工规范.docx

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水工碾压混凝土施工规范

水工碾压混凝土施工规范

SL53-94

条文说明

前言

1总则

2材料

3配合比设计

4施工

5质量管理和评定

前言

《水工碾压混凝土施工暂行规定》SDJS14一86系原水利电力部水利水电建设总局标准，自颁发执行以来，对推动我国碾压混凝土筑坝技术的发展起到了积极的作用，但限于当时的条件，在起草该规范过程中，比较多地参考了《水工混凝土施工规范》SDJ207－82和国外有关技术标准。

随着我国碾压混凝土筑坝技术的迅猛发展及其应用范围的不断扩大。

碾压混凝土施工技术也有了很大进步，形成了具有中国特色的碾压混凝土筑坝技术．因此有必要也有条件对《水工碾压混凝土施工暂行规定》SDJS14—86进行修订，以确保碾压混凝土工程质量，进一步推动碾压混凝上筑坝技术的应用与发展。

1989年5月，水利部建设开发司委托中国水利水电工程总公司负责组织对《水工碾压混凝土施工暂行规定》SDJS14－86进行修订。

1989年8月提出了修订大纲、总体框架及原则，同年10月提出初稿，征求有关单位意见，并于同年11月在岩滩水电站工地组织专家对初稿进行了讨论。

在此基础上，于1990年3月提出了征求意见槁，发送至国内有关勘测设计、施工、科研及高等院校等单位广泛征求意见，根据征求意见修改整理后，1990年6月提出了送审稿。

1990年8月21日至24日，水利部建设开发司和能源部水电开发司组织专家在天津杨村对送审稿进行了审查，认为该规范（送审稿）内容基本可行，可按审查意见进一步修改整理后报主管部门审批颁布，并建议该规范为水利水电行业强制性标准。

由于该规范报批过程较长，历时三年，正式发布前，水利部建设司又组织有关专家在北京对一些重要的参数、指标重新进行了核定，以保证该规范能较好地反映当前的施工技术水平。

本规范（送审稿）审查委员会主任为林伯诜同志，参加送审稿和报批稿的修改及审定工作的有王圣培、李丰、李允中、许红波、张严明等同志。

鉴于碾压混凝土试验技术尚处于不断发展和完善阶段，该规范有待于在实践中不断补充和修订，为此，希望各有关单位和使用者继续提出意见和建议。

1总则

1．0．1本条阐明本规范的适用范围。

1．0．2本条阐明本规范与现行有关国家及行业标准的关系。

这些标准主要包括：

《水工混凝土施工规范》SDJ207-82，《水工混凝土试验规程》SD105-82，《水工混凝土外加剂技术标准》SD108-83，《水电站基本建设工程验收规程》SDJ275-88及有关材料方面的国家标准等。

1．0．3本条强调现场碾压试验的重要性，通过现场碾压试验可以验证混凝土配合比的合理性；检验施工过程中原材料生产系统、混凝土制备系统、运输系统和平仓、碾压机具等的运行可靠性和配套性；通过试验确定合理的施工工艺参数。

如平仓厚度、碾压厚度、碾压遍数等。

此外，对于缺乏施工实践经验的人员起到技术培训作用。

1．0．4本条阐明碾压混凝土应满足的技术要求。

随着碾压混凝土筑坝技术的日趋成熟，用碾压混凝土作为水工建筑物的外部混凝土已成为可能和现实。

故碾压混凝土除了应满足强度要求外，根据不同工程情况，还应满足抗渗性和不同的耐久性要求。

1．0．5本条强调碾压混凝土施工中温度控制的重要性。

碾压混凝土施工过程中难于铺设冷却水管进行初期和二期通水冷却，因此在某些情况下，温度控制问题将会比较突出。

2材料

2．0．1碾压混凝土中由于掺用较大比例的掺合料，使混凝土的绝热温升降低，故目前国内外多使用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，但也不乏使用粉煤灰硅酸盐水泥（如日本）和矿渣硅酸盐（大坝）水泥（如葛洲坝大江船闸左下导墙基础）的例子。

由于掺合料需与硅酸盐水泥水化产物Ca（OH）2发生二次反应才能起胶凝作用，故本条指明水泥为硅酸盐系列水泥，即硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥以及与前三种水泥相对应的硅酸盐大坝水泥等均可用。

2．0．2水泥标号的高低可通过调整每立方米混凝土中的水泥用量和掺合料比例满足混凝土性能的设计要求。

故当工程附近有充足、优质的掺合料时，可优先选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，同时掺用较大比例的掺合料。

反之可选用掺混合材的水泥，相应减少掺合料比例。

水泥的选用不仅是技术决策，尚应包括经济比较。

2．0．3碾压混凝土施工对掺合料与外加剂的选择均较严格，而两者的选用均以一定的厂家生产的水泥品种及标号为依据。

配合比及施工工艺参数也根据此条件选定，中途易厂可能带来施工质量事故。

2．0．4碾压混凝土具有水泥用量少、水化热低、可连续铺筑等优点。

这些优点能否充分发挥，很大程度决定于掺合料的料源与品质。

因此，对掺合料料源的调查与试验研究应当在方案选定以前有初步结论，不宜先定方案，后选掺合料。

2．0．5国内外碾压混凝土施工中多掺用粉煤灰。

国内漫湾水电站和大广坝的试验研究资料均表明，火山灰质材料（如火山灰、凝灰岩粉等）也可作为碾压混凝土的掺合料。

粉煤灰作为掺合料的使用经验比较成熟（特别是符合国家标准的Ⅰ、Ⅱ级粉煤灰），应优先选用。

质量达不到标准的粉煤灰，往往因烧失量大、形貌特性和结构特性较差而难于达到工程使用目的。

应经试验论证方可掺用。

2．0．6国内施工实践发明，使用人工骨料比用天然骨料拌制出的碾压混凝土抗分离性能好，可碾性好，混凝土的抗压强度较高。

2．0.7碾压混凝土用水量少,对砂石料的含水量极为敏感，故严格规定不得使用刚筛洗的骨料拌制混凝土。

规定砂子在成品料场堆放期限，目的在于让砂子有一定的脱水时间，并供编制施工组织设计时考虑成品料仓的大小与数量。

2．0．8根据国内外施工资料，细骨料的细度模数宜控制为2.2～3.0。

石粉在碾压混凝土中起到微集料的作用，对节约水泥、降低水化热、改善混凝土性能都有明显效果。

坑口、天生桥二级、岩滩等工程都证明了这一点。

武汉水利电力学院、成部勘测设计院科研所、广西水科所等单位也都做过试验研究，认为石粉掺量可达17%～20％，但从人工砂生产工艺来说，定在8％～17％是比较恰当的。

天然砂掺用部分非活性细颗粒，对改善混凝土性能有好处。

观音阁水电站混凝土中掺用尾矿粉收到一定效果。

2．0．9增大骨料最大粒径对节约水泥、降低混凝土绝热温升等有利，但粗骨料最大料径的增大，碾压混凝土分离趋于严重。

日本玉川坝采用最大粒径150mm的四级配骨料，减少单位水泥用量没有取得预期效果，反而加剧了混凝土的分离。

根据国内目前的施工条件，规定最大骨料粒径宜不大于80mm。

国外资料表明，间断级配碾压混凝土分离严重，故不宜使用。

2．0．10由于碾压混凝土胶凝材料用量少且采用薄层大仓面铺筑施工工艺，为改善混凝土的可碾性，需掺用减水剂；为防止出现冷缝、有效地发挥快速施工的特点．需掺用缓凝剂。

目前，国内一般掺用木质素黄酸钙、萘系、糖蜜等具有缓凝减水双重作用的外加剂。

有抗冻要求的建筑物的外部碾压混凝土一般还需掺用引气剂等。

外加剂与水泥和掺合料掺用时存在适应性问题。

大广坝工程初设时选用的掺合料是凝灰岩粉，选用木钙作为外加剂，起不到缓凝作用。

3配合比设计

3．0．1碾压混凝土的配合比应满足工程设计的各项指标及施工工艺要求，包括：

（1）混凝土质量均匀，施工过程中粗骨科不易发生分离；

（2）工作度适当，拌和物较易碾压密实，混凝土容重较大；

和气温条件下的VC值变化，本条机口值取为5～15s。

3．0．4施工实践表明：

立方米碾压混凝土中胶凝材料用量低于120kg时，则硬化后的混凝土抗渗性能差。

为了保证配制出的碾压混凝土满足水工大体积内部混凝土的抗渗要求，本条要求单位胶凝材料用量不宜低于130kg。

对于永久性建筑物，国内目前使用最低的水泥用量是55

kg／m3（如天生桥二级坝体和岩滩水电站坝体），其中水泥熟料约为47kg／m3。

为保证建筑物的安全，在未经充分论证可以进一步降低水泥熟料用量的情况下，暂限定水泥熟料用量不低于45kg／m3。

4施工

4.1铺筑前准备

4.1．1碾压混凝土筑坝的特点是快速、连续施工。

整个生产系统的任一个环节出现故障、不协调或不配套情况，都会影响工程进度及碾压混凝土筑坝特点的发挥，故规定此条文。

4.1．2坝基处往往场地狭窄，基岩面凹凸不平，无法进行碾压施工。

因此在碾压混凝土铺筑前应浇筑一定厚度的常态混凝土，以达到找平目的。

4．1．3带斜拉条的模板，其斜拉条将妨碍卸料、平仓及碾压施工作业，故碾压混凝土施工所用的模板不宜设置斜拉条。

4.2拌和

4.2．1强制式搅拌机适于拌制干硬性混凝土。

根据国外施工经验及水口水电站导墙、观音阁水电站的施工实践，用强制式搅拌机拌制碾压混凝土，不仅质量好，而且拌和时间短。

根据国内外施工实践，自落式搅拌机也可以拌制出好的碾压混凝土。

4.2．3碾压混凝土拌和物与常态混凝土拌和物特性有明显的差异。

混凝土拌和均匀所需时间受混凝土配合比、搅拌设备类型及投料顺序等的影响。

故应通过拌和试验确定投料顺序和拌和时间。

4．2.4细骨料含水率的变化将明显影响混凝土拌和物的工作度及水胶比。

砂含水率测定仪已有市售产品，使用效果也不错，故本条作此规定。

4．2．5对碾压混凝土，卸料时落差越大，骨料分离越严重。

故本条限制混凝土拌和物的自落高度。

4.3运输

4.3．1用溜槽直接运输混凝土，骨料分离严重，故规定不得用溜槽直接运输混凝土。

4.3．2车轮夹带的污物、泥土等将影响混凝土层面的胶结质量；水分的带入将改变混凝土的工作度和水胶比，影响混凝土质量；汽车急刹车和急转弯将破坏强度还不高的混凝土表面，并影响层面胶结。

4．3．3用皮带输送机输送碾压混凝土时，可在皮带机上设防阳棚，减少水分蒸发；设置刮浆板减少水泥浆损失。

转运时设置缓冲装置以减少骨料分离。

4．3．4吊罐直接运料入仓，混凝土骨料分离较严重。

可采用吊罐卸料于集中贮料斗，再由自卸汽车、装载机等分送至仓面的方法。

4.4卸料和平仓

4．4．1我国大多数工程使用的是低水泥（50-60kg／m3）高粉煤灰掺量碾压混凝土，水化热较低、且放热缓慢。

根据坑口水电站经验，靠顶面散热极其有限。

因此宜采用薄层连续铺筑以加快施工进度。

对于如观音阁水电站所使用的水泥用量较高的情况，可考虑采用间歇铺筑方式，以利用混凝土顶面散热。

4．4．2采用退铺法依次卸料，经平仓后可以减少骨料分离。

平仓方向与坝轴线平行是为了避免形成顺水流方向的薄弱面。

4．4．3本条所述不合格混凝土系指下列情况：

混凝土拌和物的VC值超过设计规定的范围；各组份的含量误差超过规定的范围；由于其它人为因素而使已拌好的混凝土质量受到破坏。

如在意外的情况下将少量（3m3以内）的不合格混凝土卸入仓内，且情况不很严重时，可以用推土机将该混凝土摊铺成10cm左右的薄层，将其分摊在较大范围内。

4．4．4限制混凝土自落高度．目的在于减少分离。

4．4.5碾压混凝土的平仓采用法，如层厚为30cm时，一般分两次铺料．每次铺17cm,压实后为30cm左右。

这样多次平仓薄层平仓除厂改善骨料分离状态外，同时还起到一定的预压实作用。

4．4．6为保证压实质量，碾压厚度应一致。

厚薄不均会导致厚处未压实，薄处已过振，影响施工质量和施工速度。

向下游面倾斜对坝体抗滑稳定和抗渗不利。

4.5碾压

4.5．1根据我国几个工程的实践，西德生产的BW-200及BW-201AD比较适用。

BW-200型机型较灵活，适合于中小型工程及小仓面。

国内洛阳产YZJ—10A、YZJ-10P以及YZS—60A、YZS－60B等也可用。

表4.5．1列出了几种振动碾的主要技术参数。

4．5．2碾压施工时振动碾的行走速度直接影响碾压效率及压实质量。

国内施工实践证明,行走速度过快压实效果差。

适当增加碾压遍数时，速度可提高至1.5km/h。

4.5．3碾压厚度若小于最大骨料粒径的三倍，则最大粒径骨料将影响压实效果或骨料被压碎。

不同的振动碾所能压实的厚度不同，同一配合比的拌和物对于不同的振动碾所需的压实遍数也不同。

碾压厚度和碾压遍数可通过现场试验并结合生产系统的综合生产能力确定。

4．5．4碾压方向垂直于水流方向可避免碾压条带接触不良形成渗水通道；故迎水面3m范围内碾压力向一定要垂直于水流方向。

碾压条带相互搭接，主要是为了改善振动碾碾辊外侧混凝土的隆起，改善搭接部位的压实质量。

土具有一定强度（约7d龄期）后，内部混凝土水化温升高峰期（实测平均22d，最少14d）前进行。

孔径直径90mm，孔距1m，每次孔深3m；一条横缝（约有30个孔）0.5h就可打完。

实践表明，这种造缝方法简便、灵活、速度快，不与碾压施工发生干扰，分缝位置控制准确,效果好。

4．6．4限制隔板间距，目的在于保证成缝面积；规定隔板高度是为了不影响混凝土压实及不致破坏隔板。

4.7缝面处理

4．7．1碾压混凝土筑坝中的施工缝及冷缝是个薄弱环节，往往形成渗漏通道，影响抗滑稳定，必须进行认真处理。

4．7.2刷毛、冲毛的目的是增大混凝土表面的粗糙度，以提高层面粘结能力。

根据国内外施工经验，在处理过的施工缝及冷缝上铺1.0～1.5cm厚的砂浆能保证上下层混凝土粘结良好。

为使砂浆铺层厚度均匀，可采用刮板进行刮铺。

砂浆层铺完应紧接着摊铺混凝上，防止已铺的砂浆失水干燥或已初凝。

4．7.3刷毛、冲毛时间随混凝土配合比、施工季节和机械性能的不同而变化。

一般可在混凝土初凝以后，终凝之前进行。

过早冲毛不仅造成混凝土损失，而且有损混凝土质量。

故本条规定不得提前冲毛。

4．7.4因施工计划的改变、降雨或其它原因造成碾压混凝土停止铺筑时，停止铺筑处的坡面应不陡于振动碾施工的最陡坡度1:

4，并应将斜坡上的混凝土碾压密实。

4．8异种混凝土浇筑

4．8．1基岩表面铺设大面积常态混凝土垫层，宜间歇3～7d，以便散热并达到一定强度。

由于垫层混凝土厚度较薄，为避免出现裂缝，不能长间歇。

4．8．2同步浇筑的目的在于保证两种混凝土交界面的结合质量。

4．8．3由于碾压混凝土和常态混凝土的初凝时间不同（一般情况下常态混凝土初凝时间较短），当仓内有两种混凝土时，为了保证此部位常态混凝土与碾压混凝土界面结合质量，不论哪种混凝土先浇，都应在初凝时间内完成。

4．9养生和防护

4．9．3施工间歇期间，碾压混凝土终凝后即可以开始养护工作。

碾压混凝土单位用水量较少，早期强度较低，为防止裂缝的发生，养护时间须比常态混凝土长。

4．10埋设件施工

4．10．2为不妨碍碾压施工和不损坏埋设件，内部观测仪器和电缆等的埋设一般采用后埋法。

回填的保护层使用新拌碾压混凝土，并适当去掉部分大粒径骨料。

为保证回填料与原混凝土的粘结良好，回填工作应在原混凝土初凝以前完成。

4．10．4观测电缆在埋设点附近预留一定的富余长度，目的在于保证碾压施工时不破坏仪器和电缆的连结。

5．4．4碾压混凝土多掺用较多的粉煤灰，早期强度低，已变异性大，一般采用较长龄期的抗压强度作为验收指标。

但若用180d龄期强度进行验收，则现场养护室规模过大，故用90d龄期的抗压强度换算成设计龄期的抗压强度作为质量验收指标。

5．4．5碾压混凝土质量能否满足设计要求，按抽样次数分为大样本评定和小样本评定。

评定标准是参考美国ACI－214标准制定的。

5．4．6本条系根据铜街子、沙溪口、坑口以及日本岛地川等工程的经验资料和技术总结提出来的。

5．4.7按一般规定，芯样直径应大于混凝土最大骨料粒径的2.5～3.0倍。

碾压混凝土最大骨料粒径为80mm，则芯样直径应为200～240mm。

考虑到我国目前钻机的特点，在本条中规定芯样直径以15～20cm为宜，对于大型工程或混凝土最大骨料粒径大于80mm的工程可采用直径20cm或更大直径的芯样。

5．4．8试件高度大于1.7倍直径时，可以认为端面约束已减弱到可以不予考虑的程度。

所以，把高径比为2.0的芯样试件定为标准试件。

这也是根据我国的试验资料并参考美国ASTMC42－77及英国BS1881.4规范编制而成的。

考虑到工程一般使用最大骨料粒径为80mm以及端面约束问题，规定高径比小于1.5的芯样不得用于测定抗压强度。

5．4．9本条是根据岩滩、铜街子等工程的施工经验制定的。

相对密实度都采用平均值。

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