輝綠巖人工骨料碾壓混凝土的質量控制
2005-04-26 00:00
[摘要] 重點介紹了輝綠巖人工骨料碾壓混凝土配合比試驗及拌合工藝試驗成果指導的基礎上，對百色大壩一枯碾壓混凝土的生產質量控制。
[關鍵詞] 輝綠巖 RCC 生產 質量控制
1 概況
使用輝綠巖人工骨料在國內大體積混凝土中的應用尚屬首次，由于輝綠巖彈性模量高、硬度大、 加工難，且采用巴馬克干法生產的人工砂石粉含量高、顆粒級配不良、需水量遠遠高于石灰?guī)r、花崗巖等的特性，對碾壓混凝土拌合物的性能造成了很大的影響，特別是嚴重縮短了碾壓混凝土的凝結時間，制約了碾壓混凝土的連續(xù)施工，同時也給混凝土的生產質量控制工作帶來了挑戰(zhàn)性。
混凝土的生產質量控制是工程施工中的一個重要環(huán)節(jié)，同時也是施工質量控制和竣工評定驗收工作中不可或缺的重要組成部分。只有做好混凝土的生產質量控制工作，才能保證拌制的碾壓混凝土質量滿足要求，進而加快施工進度，提高工程施工質量，為建設精品工程奠定基礎。
2 碾壓混凝土的生產質量控制階段
根據百色大壩工程的實際施工情況，為保證碾壓混凝土的生產質量，需要對以下4 個階段進行管理和控制：
①輝綠巖碾壓混凝土配合比試驗階段；
②碾壓混凝土拌合工藝試驗階段；
③原材料檢驗階段；
④出機口碾壓混凝土的質量控制階段。
3 碾壓混凝土的生產質量管理和控制
3.1 輝綠巖碾壓混凝土配合比試驗
3.1.1 水泥
水泥為廣西東泥股份有限公司生產的右江牌525#中熱硅酸鹽水泥，為保證試驗質量，我們對水泥的細度、標稠、安定性、凝結時間、抗壓、抗折強度等物理力學性能和水化熱指標進行了檢測，結果見表1，結果表明：水泥各項指標均符合GB200-89要求，且強度富裕量較大。
3.1.2 粉煤灰
粉煤灰為云南曲靖電廠生產的Ⅱ級粉煤灰，為保證試驗質量，我們對粉煤灰品質的細度、需水量比、燒失量、SO3含量進行了檢驗，結果見表2，結果表明：粉煤灰品質符合DL/T5055-1996要求的Ⅱ級灰標準。
3.1.3 外加劑
外加劑為浙江龍游外加劑廠生產的ZB-1RCC15緩凝高效減水劑和河北石家莊外加劑廠生產的DH9引氣劑，外加劑性能試驗結果分別見表3 ，4 ，結果均滿足DL/T5100-1999要求。
3.1.4 細骨料
細骨料采用全干法工藝生產，由輝綠巖石料經破碎成40mm以下粒徑后，再通過巴馬克生產制得。由于受輝綠巖巖性和生產工藝的影響，干法生產的人工砂石粉含量偏高， 215mm以上粗顆粒含量較多，中間顆粒較缺乏，級配不良。人工砂品質檢驗結果見表5 。
另外需說明的是： ①由于輝綠巖人工砂裹粉情況嚴重，常規(guī)的細骨料顆粒級配分析試驗方法(干篩法) 已不適用，只能通過洗篩法進行，即將烘干冷卻后稱量的500g人工砂通過0.16mm篩經水洗后，再將0.16mm以上顆粒烘干冷卻后進行篩分，則損失的重量即為石粉含量。
②由于人工砂石粉含量較高，特別是微石粉含量較多，細骨料的飽和面干吸水率試驗方法已不適用于本工程使用。
在沒有更好的試驗方法前提下，高石粉輝綠巖人工砂飽和面干吸水率只能通過目測法粗略估算求得，細骨料的表面含水率則采用搖瓶法直接進行測定。
3.1.5 粗骨料
輝綠巖粗骨料也采用全干法工藝生產。為改善混凝土的工作性、和易性，減少混凝土分離情況，降低混凝土彈性模量以利于抗震，粗骨料采用的最大粒徑為60mm (稱準大石) ，相應拌制的混凝土稱準三級配混凝土。通過試驗，準三級配骨料比例為：準大石∶中石∶小石= 30∶40∶30 ；二級配骨料比例為：中石∶小石= 55∶45 。粗骨料品質檢驗結果見表6 。
3.1.6 拌合用水
3.1.7 碾壓混凝土施工配合比
碾壓混凝土施工配合比是在原有招標設計科研試驗成果的基礎上，按照《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》(DL/ T5112-2000) 及《水工碾壓混凝土試驗規(guī)程》(SL48-94) 進行試驗。
考慮到百色工程長期高溫施工的特點和碾壓混凝土在半塑性狀態(tài)下更易于充分泛漿以利于施工層面的良好結合，試驗采用的VC值為3～8s，碾壓混凝土施工配合比參數見表8。
由于輝綠巖人工骨料拌制的碾壓混凝土初凝時間較短，無法滿足施工要求，為解決該問題，進行了大量的試驗排查原因得出，輝綠巖人工砂石粉是造成碾壓混凝土凝結時間嚴重縮短的關鍵因素，通過提高外加劑摻量可以延緩混凝土初凝時間，因此，為適應工程施工要求，我們將混凝土配合比中的ZB-1RCC15摻量提高到了0.8%，并且通過大量試驗得出以下結論： ①碾壓混凝土VC值每增/減1s，單位用水量相應減/ 增1.5kg/m3，混凝土初凝時間相應縮短/延長0.5h； ②ZB-1RCC15摻量每增/ 減0.1%，碾壓混凝土VC值相應減/ 增1s，混凝土初凝時間相應延長/ 縮短1h； ③在保持VC值不變的條件下，氣溫每升高1 ℃，碾壓混凝土初凝時間相應縮短0.5 h。
3.2 碾壓混凝土拌合工藝試驗
碾壓混凝土拌合工藝試驗定在大壩施工前進行，以便取得碾壓混凝土拌合所需的各項技術參數，為大壩碾壓混凝土的生產質量控制提供有效的參數。拌合工藝試驗的主要內容是確定碾壓混凝土的最佳投料順序及最少拌合時間兩個參數，以達到充分保證碾壓混凝土拌合均勻和節(jié)約經濟的目的。
碾壓混凝土拌合工藝試驗方法為初步選定一種投料順序，分別進行不同拌合時間的試驗，確定能滿足混凝土均勻性的最少拌合時間；然后在相同的拌合時間條件下，再分別進行不同順序的投料方式，最終確定碾壓混凝土的最佳投料順序。碾壓混凝土拌合工藝試驗結果見表9 。
碾壓混凝土拌合工藝試驗結果表明：
①碾壓混凝土拌合時間為85s時，均勻性較好；碾壓混凝土拌合時間為90s時，均勻性更好。因此，大壩碾壓混凝土拌合時間采用90s。
②采用B 投料順序拌制的碾壓混凝土均勻性效果最佳，即人工砂、水泥、水、外加劑先同時投料拌制砂漿，再分別將小石、中石、準大石按順序投入砂漿進行拌制。
①碾壓混凝土拌合時間為85s時，均勻性較好；碾壓混凝土拌合時間為90s時，均勻性更好。因此，大壩碾壓混凝土拌合時間采用90s。
②采用B 投料順序拌制的碾壓混凝土均勻性效果最佳，即人工砂、水泥、水、外加劑先同時投料拌制砂漿，再分別將小石、中石、準大石按順序投入砂漿進行拌制。
3.3 原材料檢驗
原材料檢驗主要依據《水工混凝土施工規(guī)范》(DL/T5144-2001) 、《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》(DL/ T5112-2000) 、《水工混凝土試驗規(guī)程》(DL/ T5150-2001) 及《水工碾壓混凝土試驗規(guī)程》(SL48-94) 進行，原材料的檢測項目和檢測頻率見表10 。
通過對原材料的檢驗，首先保證了拌制混凝土使用的原材料質量合格，其次，如通過檢測粗骨料的超、遜徑含量來調整各級粗骨料的比例，通過檢測外加劑溶液的濃度來調整外加劑的實際用量，通過檢測骨料的表面含水率來調整實際用水量等，為調整混凝土施工配合比提供了有效的依據。
3.4 出機口碾壓混凝土的質量控制
依據施工單位出具的混凝土要料單，現場試驗檢測人員根據對原材料的檢測結果計算混凝土配料單，混凝土配料單的填寫必須有兩人完成，一人計算，一人校核后，送到拌合樓，執(zhí)行“一驗三檢”制，即輸入配料單之前，試驗人員應驗證衡量系統(tǒng)的準確性，確認后由拌合樓操作人員將配料單輸入計算機，進行“一檢”，拌合班長進行“二檢”，試驗人員進行 “三檢”，以核對配料稱量數字的準確性。為保證混凝土的生產質量，則應加強對出機口碾壓混凝土的檢測，出機口碾壓混凝土的檢測項目和檢測頻率見表11 。
在拌合系統(tǒng)運行穩(wěn)定及原材料不改變的前期下，碾壓混凝土的可碾性與VC值關系最為密切，而碾壓混凝土的初凝時間是制約現場施工的重要因素，因此，為保證生產的混凝土能滿足質量及施工要求，出機口主要控制碾壓混凝土VC值及初凝時間。
(1) 根據現場試驗及施工實際情況，倉面碾壓混凝土的VC 值控制在3～6s 范圍內，碾壓效果最佳，且碾壓混凝土初凝時間宜控制在6h以上。由于受到運距、氣候條件等因素的影響，為保證倉面碾壓混凝土的質量，則出機口碾壓混凝土的VC 值實行動態(tài)控制，并根據試驗得出了不同氣溫條件下出機口碾壓混凝土VC 值的控制要求，見表12 。
備注：如天氣陰涼或碾壓混凝土在運輸過程中采取了遮蓋等保護措施，機口VC 值可以相應放大1～2 s 。
(2) 碾壓混凝土初凝時間宜控制在6 h 以上，以滿足施工要求。根據混凝土配合比試驗資料得出：在陰天或晚上且氣溫小于25 ℃的條件下，外加劑摻018%；在太陽曝曬且溫度大于25 ℃的條件下施工時，提高外加劑摻量，同時減小VC值，可以延長碾壓混凝土初凝時間以滿足施工要求。
出機口碾壓混凝土的生產質量水平控制以28 d 抗壓強度為準，通過百色大壩一枯碾壓混凝土的28d抗壓強度資料，進行了數理統(tǒng)計分析，得出出機口碾壓混凝土生產質量水平見表13，根據《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》(DL/T5112-2000) 對碾壓混凝土生產質量管理水平的衡量標準，出機口碾壓混凝土施工質量管理水平評定等級為優(yōu)，表明了現場試驗室對出機口碾壓混凝土質量控制的水平較高。
4 結語
由于百色大壩使用的輝綠巖人工骨料在國內大體積混凝土中的應用尚屬首次，且輝綠巖本身的巖性及生產工藝對碾壓混凝土拌合物性能造成了很大的影響。因此，輝綠巖碾壓混凝土的生產質量控制工作也在不斷摸索和總結當中，且相關單位已專門組織對輝綠巖特性及其拌制的碾壓混凝土進行了科研試驗研究，以解決今后輝綠巖人工骨料在大體積混凝土中的應用。
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