自密实混凝土在水库泄洪洞原洞衬砌中的应用

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【摘 要】自密实混凝土具有结构均匀、稳定性高、流动性到等特点.在采用这种材料施工过程中,施工人员只需要凭借其自身的流动性就可铺面模板,并包裹钢筋,在施工过程中并不需要振捣器进行振捣,正因为施工简便、效果好而被越来越多的使用在工程中.本文从自密实混凝土的配合比设计出发,结合某工程案例分析了自密实混凝土在水库泄洪洞原洞衬砌中的应用.

【关 键 词 】自密实混凝土；配合比设计；固定砂石体积法；泄洪洞原洞衬砌

0.引言

混凝土是现代土木工程中不可忽视的重要组成部分.为了提高混凝土的性能,我们不断对混凝土的结构进行深入研究,最终研究出了高性能混凝土.自密实混凝土是高性能混凝土中的组成部分之一,这种材料在施工过程中,不需要采用振捣器对混凝土进行捣实,只需要凭借混凝土的自重以及流动性来铺面整个模板,并包裹钢筋,根据长期观察发现,这种材料具有保水性能好、流动性强、稳定性高、使用寿命长等特点.混凝土的配合比设计决定了混凝土的性能,随着社会的发展,在工程中普通混凝土的配合比设计方法并不能够适用于这种混凝土当中,传统的混凝土制配方法一般是以其强度为主,而高性能混凝土在制配过程中,不仅需要考虑混凝土的强度,还要考虑混凝土的使用寿命、原材料的性能以及混凝土的性能等.在现代化社会发展过程中,自密实混凝土通常运用在高层建筑当中,并且在结构相对比较复杂的建筑中应用比较广泛.

1.自密实混凝土配合比设计方法概述

1.1自密实混凝土的设计思路

自上个世纪90年代初提出了高性能混凝土的配合比设计方法以来,高性能混凝土得到了较快的发展,再加上高效减水剂的出现,这就出现了高性能自密实混凝土.相对于普通的混凝土而言,自密实混凝土在设计与制配过程中,施工人员将砂代替了一定数量的碎石,然后在其中掺入适量的减水剂,由于高效减水剂具有分散与塑化的作用,此时混凝土也就具有高流动性的特点,这种混凝土因为内部结构的原因,可以不用其他设备就能够包括材料,自密实能力极高,达到了预期效果.

1.2自密实混凝土配合比的设计方法及计算原理

自密实混凝土的配置材料主要包括：水、水泥、胶凝材料、外加剂、粗细骨料等.为了提高这种混凝土的性能,工程师必须要选用合适的粗细骨料,然后对其进行精心的搭配,保证其中的屈服应力小于结构中的抗剪应力,这就可以提高混凝土的流动性与塑性粘度.此时的混凝土中骨料会形成一层薄膜悬浮于表面,这样可以防止混凝土出现离析等情况.将这种材料运用在实际工程中能够自由流淌,并且可以充分填充空间,使工程的密实度达到设计的要求.

近年来,随着我国科技水平的不断发展,自密实混凝土的制配技术也有了明显的提高,但是从相关资料中并没有发现自密实混凝土制配技术的设计标准,因此我们只能够在实际工作中不断探索与创新,以制配出较高性能的混凝土,到目前为止,我们只能够制配出强度等级为0与C15的混凝土.

2.工程概况

某大型水库工程的总库容量达1.85亿立方米,大坝高度为77m,控制流域面积为903km2.该水库的修建目的是为了抗洪减灾,另外,该工程可以为工农业生产灌溉提供充足的水源,还促进了旅游业的发展.在该水库工程中,主要的建筑物有大坝、主溢洪道、非常溢洪道、泄洪洞等.其中泄洪洞位于水库的左侧,洞的轴线基本垂直于大坝的轴线.整个泄洪洞是由进口的龙抬头、中间部位以及出口消能段构成,总长为547.68m.在对该工程进行加固工程之前,其泄洪洞属于无压泄洪洞,由于工程的需要,我们必须要将这一无压泄洪洞设计为有压泄洪洞.其中在泄洪洞的0+185～0+491阶段对其进行衬砌加固,保证其直径达到3.2m；对洞的0+185～0+355阶段进行钢筋混凝土衬砌加固；对0+355～0+491阶段进行压力钢筋混凝土衬砌加固.在施工之前,施工人员需要对无压泄洪洞的全断面合理的布置灌浆孔位,保证其间距,等到全部完成之后,再对其进行衬砌施工.

由于需要将无压泄洪洞设计成有压泄洪洞,而在衬砌施工过程中,所需要的混凝土厚度只有20cm,这就给施工人员加大了施工难度,所以各个建设方经过商讨之后,决定采用自密实混凝土来对泄洪洞进行加固处理.

3.施工情况

3.1钢模及压力钢管安装

窄口水库加同工程原无压泄洪洞设计为有压泄洪洞,原平洞段设计为钢筋混凝土衬砌和压力钢管混凝土衬砌加固,施工前全断面分环分序同结灌浆,钻孔插筋用以绑扎环（主）筋、分布筋和焊接固定压力钢管.钢筋混凝土衬砌段分每15m一段进行施工,待前述工序完成后即绑扎钢筋,装止水铜片、伸缩缝材料,预埋接缝灌浆管,然后测量放线、支立钢模.该工程模板采用普通钢模板加工制作,模板后竖向及横向支撑主要用槽钢.横向支撑间距设计为0.9m,竖向支撑设计为0.6m,模板及支护采用加密钢管架、插筋及泡沫板等,使其具有足够的承载能力、刚度和稳定性并使整个模板封闭成型,成型的模板采用泡沫板嵌填各模板缝隙及模板与止水铜片间隙,使其构造紧密、不漏浆,不影响自密实混凝土均匀性和强度发展.

3.2自密实混凝土生产及施工

该工程采用2台0.5m3强制式拌和机,搅拌机投料顺序为先投称量好的细骨料、水泥及掺合料,然后加称量好的水、外加剂及粗骨料.控制混凝土搅拌均匀,适当延长混凝土搅拌时间,搅拌时间控制在90～120s内.加水时计量必须精确,充分考虑骨料含水率的变化,及时调整加水量.自密实混凝土出机后检测其工作性能,用混凝土罐车运至泄洪洞出口,通过洞外、仓前两台混凝土泵及洞顶钢模上焊接的冲天管和洞顶压力钢管的预留孔输送入仓.混凝土浇筑过程中严禁加水,必要时可人工加高效减水剂.为防止产生浇筑不均匀,表面气泡和检查封闭的仓里面的混凝土流淌填充情况,需不时在模板外侧敲击.自密实混凝土浇筑完毕后,模板在混凝土达到规定强度后方可拆除,并立即洒水养护,洒水养护时间不得少于7天,以防止混凝土出现干缩裂缝.

4.结语

a.自密实混凝土的配合比设计与原材料的性能关系密切,集料的最大粒径、集料的用量及集料的级配都有严格的限制,特别是原材料中粉体数量及砂细度模数的变化.目前尚无统一、精确的配合比计算方法,必须在初步设定配合比后进行试配试验,根据试验拌制出的自密实混凝土状态进行配合比的调整和优化.

b.自密实混凝土的生产及施工过程均需严格控制,如生产必须使用强制拌和机、开盘时对混凝土性能检测,模板的安装厦成型等.自密实混凝土的施工性能已得到了比较充分的研究但是在墙人大量的高效碱水剂后,自密实混凝土的物理力学性能和耐久性能是否发生变化及其变化规律.目前迁不是十分了解.

【参考文献】

[1]马俊廷,尹华.浅析高性能混凝土的原材料要求及配合比设计[J].水利建设与管理,2009（08）.

[2]张阿樱.自密实混凝土的试验研究[J].工业建筑,2009（S1）.