1、1大坝混凝土施工缝面处理技术研究【摘 要】 大坝混凝土施工缝面质量是确保大坝混凝土施工质量的关键问题之一,本文从高压水冲毛技术、不打砂浆的浇筑工艺等方面阐述了混凝土施工缝面处理的新技术,为大坝混凝土施工缝面较好处理质量提供了依据。 【关键词】 大坝混凝土;施工缝面;处理;技术 【中图分类号】 TU528.0 【文献标识码】 B【文章编号】 1727-5123(2010)03-037-02 Technology study of dam concrete construction joint surface treatment 【Abstract】 Dam surface quality of
2、concrete construction joint is to ensure the quality of the Concrete Construction of one of the key issues, the paper technology from high-pressure water hair, pouring mortar technology not fight the aspects of concrete construction joint surface treatment technology, for the dam concrete constructi
3、on joint surface provide a basis for better treatment quality. 【Key words】 Dam concrete; Construction joint surface; 2Processing; Technology 1 前言 大坝混凝土都分层分块施工,分层间歇浇筑产生的水平施工缝缝面一般有水泥浮浆所形成的乳皮,严重影响新老混凝土的层间结合,降低抗剪和抗拉强度。为保证混凝土大坝的整体性、抗渗性、耐久性,采取必要的措施处理好施工缝面是确保大坝混凝土施工质量的关键技术问题之一。 2 施工缝面处理标准和要求 大坝混凝土施工缝是指按照正常
4、施工计划分层间歇形成的停浇面。 2.1 水平施工缝和冷缝。大坝正常浇筑时形成水平施工缝,意外中断浇筑时形成冷缝,两者的处理标准是:去掉乳皮、粗砂或小石微露、表面粗糙。在浇筑新混凝土前清扫缝面上的污物、灰尘并排除积水,采取合理的铺筑工艺保证上下混凝土结合良好。 2.2 垂直施工缝。分仓浇筑形成的垂直施工缝在新混凝土覆盖前清理干净,对灌浆管路认真检查验收。 2.3 基岩面。基岩与混凝土的层面处理,首先将岩块清除干净,尖角打缓,光面岩石凿毛,用水冲洗干净。基岩面在浇筑第一层混凝土前铺设一层 23cm 厚的高一级标号水泥砂浆。 3 水平施工缝面处理质量控制 3.1 缝面处理方法。混凝土施工缝面处理有压
5、力水冲毛、风砂枪、刷3毛机、人工凿毛等方法。我国乌江渡工程曾对施工缝的各种处理方法做过对比试验,施工缝采用不同的处理方法后的抗剪强度见表 1。 表 1 不同处理方法的施工缝抗剪强度 从上表可以看出,高压水冲毛的接缝胶结强度最高。高压水冲毛主要有以下优点:采用清水作为工作介质,冲毛时无多余废弃物产生;对混凝土表层冲蚀深度很小,可按需要仅将混凝土表面 13mm 厚的乳皮、钙膜和水锈等各种污染物迅速剥落;冲毛时混凝土表面较清洁,易于操作人员辨认混凝土表面的污染程度;可有效地提高混凝土接缝的抗剪强度;冲毛效率高,大大降低工人的劳动强度。 采用高压水冲毛较为经济合理,近年来大体积混凝土一般都采用有成功经
6、验的高压水冲毛技术,冲毛压力 050Mpa,要求冲毛后处理后的混凝土缝面无乳皮,无水锈青苔杂质,露出粗砂或小石,但不得损伤内部骨料。高压水冲毛新技术也在非洲埃塞俄比亚 TEKEZE 混凝土双曲拱坝上成功应用。高压水冲毛关键是掌握冲毛时机,过早会对所浇的混凝土造成扰动或表面破坏,并造成混凝土浪费;过迟则混凝土变硬,不仅增加工作难度,而且不能保证质量。混凝土收仓后的冲毛时间一般与混凝土初凝时间、气候条件、混凝土温度等有关,并根据现场试验确定。三峡工程高压水冲毛时间以收仓后 2436h 为最佳,埃塞俄比亚 TEKEZE 大坝当地气温偏高,加上混凝土配合比因素,冲毛时间一般控制为收仓后 810h。同时
7、,为了要保证冲毛效果,混凝土收仓面要基本平整,排除仓面积水和堆积物。最后一次冲毛必须在下一层开仓前 24h 以内,以防产生二次水锈。 43.2 缝面浇筑施工。 3.2.1 施工缝面铺设砂浆。传统的做法是大坝施工缝面冲毛清理干净后,保持情结、湿润,在浇筑上一层混凝土前,将层面松散物及积水清除后均匀洒布一层厚 23cm 的水泥砂浆,然后再连续浇筑混凝土。 3.2.2 施工缝不打砂浆的试验研究。由于现代大体积混凝土施工日趋机械化作业,施工强度高,打砂浆增加了拌合和运输的很多环节,特别是铺设砂浆后因间歇时间过长而晒干,反而影响了混凝土缝面质量。为加快施工进度,施工缝面不打砂浆的处理方法从而产生。 3.
8、2.2.1 美国德沃夏克坝。美国德沃夏克坝专门做了铺砂浆和不铺砂浆的对比试验。试验仓面面积 186m2,浇筑块厚 1.5m,施工缝用 28MPa 高压水冲毛。骨料最大粒径 152mm,水灰比 0.66,水泥含量 104kg/m3 ,粉煤灰 45kg/m3,砂率 21.5%,含气量 6%,平均坍落度 5cm。砂浆水灰比 0.66,砂浆水泥含量 288kg/m3,粉煤灰 125kg/m3,砂 1680 kg/m3。混凝土养护后,钻取了直径 240mm、总长 55 延米的垂直与水平的混凝土芯样,作了直观检查和弯曲、剪切、渗透等试验,直观检查很难分辨出接缝是否铺设砂浆。试验后,他们认为这两种接缝的效果
9、都是好的。因此,大坝后期施工就不再铺设水泥砂浆。 3.2.2.2 乌江渡工程。乌江渡工程对坝体混凝土水平施工缝不铺设砂浆的部分采用增加砂率 23%,增加坍落度 12cm 的处理措施。从现场钻芯取样,不铺砂浆的混凝土施工缝面,肉眼已不易分辨。实测 87d 龄期的抗弯强度为 60.6kg/cm2,其抗压、劈裂抗拉、抗剪强度分别为:265kg/cm2、16.4kg/cm2、51.9kg/cm2,抗渗标号大于 B12,均不低于整体5混凝土。 3.2.2.3 二滩工程。二滩拱坝采用在处理干净的施工缝面上先铺筑一层称之为“接触层”的混凝土,然后在其上浇筑原级配混凝土,取得了较好的效果。 二滩大坝混凝土配合
10、比胶凝材料用量少,坍落度低(13cm),四级配的特大骨料含量多,水平施工层面混凝土曾采用加大砂率的四级配(砂率29.94%)、三级配(砂率 30.20%)、二级配(砂率 43.81%)、一级配(砂率54.00%)等作为结合层。为验证结合层的性能,曾在 6 个坝段钻直径 172mm共 9 个孔,共计取 36 个接触层,做接触面的抗剪试验比较,垂直应力分别为 2、4、6、8、10Mpa,测定 52 个试验层间和结合层内剪切应力。试验结果是纯剪强度结合层间 1/层内 2 比为 97%,无垂直应力作用下的纯剪强度比 1/2 为 84%。试验资料表明,结合层的抗剪强度与混凝土本身相差不多,其绝对值完全满
11、足设计要求,有 80%以上的接触层不在层间断开,表明接触层使用效果良好。 这种结合层无论采用大砂率的四级配混凝土,或采用一、二、三级配的混凝土,都有利于新老混凝土的结合。 3.2.2.4 三峡工程。三峡工程泄洪坝段使用塔带机浇筑混凝土,实际施工情况表明施工缝面铺砂浆存在较大困难:塔带机运送砂浆时,砂浆往往容易粘结在转料斗而发生堵塞,堵塞到一定程度后呈团状跌落到仓面,因此塔带机不宜运送砂浆。为了确保浇筑质量又要方便施工,1998 年 11月1999 年 1 月进行了水平施工缝铺砂浆与富浆混凝土对比试验。试验块长 39m,宽 21m,试验层浇筑后暂不上升,待混凝土达到 28d 龄期以后,进行6原位
12、抗剪试验。试验条件为:混凝土 200 号,二级配、三级配、四级配,坍落度为 57cm。二级配混凝土采用原设计配合比,三级配和四级配混凝土分铺砂浆和不铺砂浆浇筑,铺砂浆采用原设计配合比,不铺砂浆混凝土分两种形式:一种采用原配合比,另一种增加 3%砂率和 6kg/m3 的用水量(保持坍落度及水胶比不变)。试验取得大量成果,仅以抗剪强度为例,详见表2。 表 2 三峡工程施工缝面抗剪试验成果 试验成果表明:施工缝面铺不铺砂浆其抗剪强度均大于 1MPa,可以满足层面结合质量要求;不铺砂浆的层面结合质量,只要施工正常是可以达到与铺砂浆层面相近的效果,而采用富浆混凝土也可以改善不铺砂浆的层面结合质量;采用二
13、级配混凝土比采用其他层面处理方法的结合质量较好。三峡工程施工缝采用迎水面 67m 范围浇筑 20cm 厚的同标号二级配混凝土,其余施工缝面浇筑 4050cm 厚的三级配富浆混凝土。 3.3 技术推广与应用。从大量钻取的混凝土芯样观察,肉眼很难看出不打砂浆的混凝土施工缝缺陷,说明施工缝不打砂浆而采取替代措施是有效和成功的,在技术上是可行的,值得推广应用。埃塞俄比亚的 TEKEZE 双曲拱坝的施工缝面采用高压水冲毛后,直接铺筑四级配富浆混凝土,施工缝面质量良好。 4 缝面常见问题及处理 4.1 问题一:缝面冲毛过早或冲毛过重,造成大石外露部分超过 2/3 粒7径。处理措施:根据试验确定冲毛时间,并
14、合理安排冲毛时间;人工挖出外露 2/3 粒径的骨料。 4.2 问题二:缝面冲毛不足,局部有灰浆、乳皮等。处理措施:用冲毛枪补毛缝面或人工造毛,去除灰浆和乳皮。 4.3 问题三:收仓面不平整,缝面坑洼不平。处理措施:若结构上无特殊要求,收藏面初凝前及时人工收平;若混凝土已初凝,凿除仓面表面的混凝土棱角和松散部分。 4.4 问题四:钢筋密集区、预埋件和模板角落不便冲毛部位,冲毛程度不足。处理措施:一般采用冲毛枪补打缝面或人工造毛缝面。 4.5 问题五:混凝土养护和保护不到位,产生便面龟裂或浅层裂缝;或混凝土施工缝养护不到位,表面形成一层碳化层。处理措施:为防止裂缝的产生,混凝土收仓后及时跟进和加强
15、养护,必须有专人负责;对龟裂和浅层裂缝部位采取人工凿槽处理。 4.6 问题六:混凝土浇筑过程因故中断或延误,超过允许间歇时间造成停仓。处理措施:及时将为初凝的混凝土振捣完成;停止浇筑的混凝土面做成不大于 1:1 的斜坡面。 5 结束语 大坝混凝土施工是一个复杂的系统工程,做好混凝土浇筑过程的工艺研究和质量控制是保证大坝工程整体质量的重要工作。只有认真研究具体工程混凝土施工方法和施工手段,精心组织、科学管理和规范施工,才能做好混凝土施工缝面处理的质量控制。 参考文献 81 任生春等.湖北洞坪水利枢纽工程施工技术M.北京:科学出版社,2005.10 2 周厚贵.三峡工程施工技术(二期工程卷)M.北京:中国水利水电出版社,2003.12 3 蒋为群等.大坝混凝土施工缝处理的质量控制J.小水电,2006.1 4 陈福厚.混凝土原材料与施工缝处理J.中国三峡建设,2003.3
