黃花寨水電站碾壓機(jī)具比較試驗(yàn)

徐瓊

提要：振動(dòng)碾是碾壓混凝土施工必不可少的施工機(jī)械，在黃花寨水電站現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)中，采用了德國(guó)寶馬BW202AD型及日本SD451型兩種振動(dòng)碾進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)。德國(guó)BW202AD型振動(dòng)碾對(duì)鋪層厚度75cm、50cm進(jìn)行碾壓，質(zhì)量均不能達(dá)到要求，國(guó)內(nèi)多個(gè)工程采用BW202AD型振動(dòng)碾，鋪層厚度均在35cm左右。日本SD451型振動(dòng)碾在鋪層厚度100cm時(shí)，碾壓質(zhì)量能達(dá)到質(zhì)量要求。選用先進(jìn)的碾壓機(jī)具，對(duì)加快碾壓混凝土壩的施工速度，使工程提前完工投入運(yùn)行，發(fā)揮效益將起到積極的作用。
關(guān)鍵詞：碾壓混凝土 碾壓機(jī)具 鋪層厚度 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

黃花寨水電站樞紐由擋水大壩、引水道、發(fā)電廠房等建筑物組成。其中大壩為110m高的碾壓混凝土雙曲拱壩。
通過(guò)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)，對(duì)德國(guó)寶馬BW202AD及日本SD451兩種碾壓設(shè)備的性能進(jìn)行比較，選擇適合該工程的碾壓設(shè)備，確定合理的施工工藝和參數(shù)（攤鋪方式、平倉(cāng)厚度、碾壓厚度、碾壓遍數(shù)等），為大壩澆筑做好前期準(zhǔn)備工作。
材料及混凝土配合比
現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)采用的混凝土配合比列于表1
現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)混凝土配合比 表1
 

注：骨料為灰?guī)r軋制，粗骨料為三級(jí)配，細(xì)骨料為人工砂（細(xì)度模數(shù)2.90，石粉含量15.8%），水泥為大方水泥廠生產(chǎn)的筑宇牌P.O42.5普硅水泥粉煤灰為安順電廠Ⅱ級(jí)灰，外加劑為北京科寧外加劑廠出品的高效緩凝型減水劑。
2、碾壓混凝土拌合
本次現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)采用的拌合系統(tǒng)為2×15m3自落式拌和機(jī),投料順序中石→大石→砂→小石→水泥粉煤灰→水→外加劑，拌和時(shí)間150s,每次拌和量1.5 m3，生產(chǎn)強(qiáng)度45 m3/h,變態(tài)混凝土也由拌和樓拌制, 拌和樓距試驗(yàn)場(chǎng)地約50~60 m,由15t自卸卡車將拌和好的混凝土運(yùn)至試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)。
3、現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)工藝
3.1 試驗(yàn)場(chǎng)地布置在落腳河電站擬建的綜合樓址，日本SD451振動(dòng)碾試驗(yàn)場(chǎng)地為11.5 m×30 m為A號(hào)倉(cāng)，德國(guó)寶馬BW202AD振動(dòng)碾試驗(yàn)場(chǎng)地為11.5 m×30 m為B號(hào)倉(cāng)，A號(hào)B號(hào)均分為3組條帶，分別進(jìn)行不同碾壓遍數(shù)試驗(yàn)，每組條帶寬3.5 m，A號(hào)B號(hào)倉(cāng)周邊立3m×3m大塊鋼模板，模板周邊50cm澆筑變態(tài)混凝土。見(jiàn)圖1

 

說(shuō)明：2-8-2表示先靜壓2遍，振動(dòng)碾壓8遍，再靜2遍
2-10-2、2-12-2以次類推
3.2每次自卸卡車卸料后，采用推土機(jī)攤鋪平倉(cāng)，每組條帶先靜碾2遍，再分別碾壓8、10、12遍，最后再靜碾2遍，（碾壓遍數(shù)的計(jì)算：振動(dòng)碾往返一次算2遍），A號(hào)倉(cāng)碾壓厚度100cm，分4次攤鋪平倉(cāng)，每次平倉(cāng)厚度27cm，共進(jìn)行3次試驗(yàn)，總計(jì)壓實(shí)厚度為300cm。
B號(hào)倉(cāng)進(jìn)行兩次碾壓試驗(yàn)，第一次碾壓厚度50 cm，每層平倉(cāng)厚度27 cm，兩層攤鋪完畢，分3個(gè)條帶，分別碾壓8、10、12遍，碾壓完成后，繼續(xù)進(jìn)行第2次試驗(yàn)?zāi)雺汉穸?5 cm，分3次攤鋪平倉(cāng)，每層平倉(cāng)厚度27 cm，為保證平倉(cāng)厚度的準(zhǔn)確，用紅漆將平倉(cāng)厚度劃線在鋼模板內(nèi)側(cè)，以便控制。日本SD451振動(dòng)碾寬度搭接50cm，行速速度2.0km/h，德國(guó)寶馬BW202AD振動(dòng)碾寬度搭接15~20cm，行速速度1.0~1.5km/h。
模板周邊50cm寬的變態(tài)混凝土，待碾壓混凝土碾壓完畢后，用插入式振搗器振搗密實(shí)。
3.3當(dāng)混凝土拌和完畢后，在機(jī)口取樣制取15cm立方體試件以檢測(cè)強(qiáng)度，并測(cè)定VC值，碾壓完畢10min內(nèi)即布置測(cè)點(diǎn)進(jìn)行密度檢測(cè)，A號(hào)倉(cāng)（用日本SD451振動(dòng)碾碾壓）用插入性RI密度儀檢測(cè)密度；B號(hào)倉(cāng)（用德國(guó)寶馬BW202AD振動(dòng)碾碾壓）用國(guó)產(chǎn)HSMD-2000核子快速密度水份儀檢測(cè)密度，每一條帶布置6個(gè)測(cè)點(diǎn)，待碾壓混凝土齡期達(dá)到28d后，每條碾壓條帶均勻布置3個(gè)鉆孔，用XY-100型地質(zhì)勘探鉆機(jī)，鉆芯取樣進(jìn)行試驗(yàn)并進(jìn)行壓水試驗(yàn)，以檢查評(píng)定混凝土的勻質(zhì)性和力學(xué)性能、抗?jié)B性及密實(shí)性。
4、試驗(yàn)結(jié)果評(píng)述
4.1在機(jī)口取樣共測(cè)定碾壓混凝土VC值27次，在3.8~10s之間，平均6.3s，與期望值比較均小于5s的偏差，變態(tài)混凝土坍落度檢測(cè)4cm。
4.2在機(jī)口取樣制取15cm立方體試件檢測(cè)抗壓強(qiáng)度齡期7d強(qiáng)度達(dá)到20MPa，28d強(qiáng)度達(dá)到43 MPa，碾壓混凝土可滿足大壩強(qiáng)度要求。
4.3 B號(hào)倉(cāng)BW202AD型振動(dòng)碾碾壓試驗(yàn)，碾壓厚度分別為50 cm（分兩層攤鋪）和75 cm（分三層攤鋪），當(dāng)完成50cm厚度碾壓后，由于HSMD-2000型核子快速水份儀發(fā)生故障，待5d后，再進(jìn)行密度測(cè)定，無(wú)論碾壓8遍、10遍、12遍的條帶，相對(duì)密實(shí)度均未達(dá)到要求，一般低于92%。
碾壓厚度75cm（分三層攤鋪），碾壓完畢后10min內(nèi)即進(jìn)行密實(shí)度檢測(cè)，相對(duì)密實(shí)度也未達(dá)到要求，相對(duì)密實(shí)度只達(dá)86~94.6%，只有少部分碾壓12遍的表面混凝土相對(duì)密實(shí)度超過(guò)98%。國(guó)內(nèi)多個(gè)工程采用德國(guó)寶馬BW202AD型作碾壓機(jī)具的工程，壓實(shí)厚度多為30cm左右，攤鋪厚度均在35cm左右，現(xiàn)我們壓實(shí)厚度達(dá)到50cm和75cm，攤鋪厚度達(dá)到54 cm 和81cm，顯然偏厚，攤鋪厚度過(guò)厚，碾壓不密實(shí)，故相對(duì)密實(shí)度達(dá)不到要求。
4.4 A號(hào)倉(cāng)日本SD451型振動(dòng)碾碾壓試驗(yàn)，碾壓厚度100 cm，共碾
壓了3層，累計(jì)碾壓厚度300cm。第一層碾壓完畢后，每個(gè)碾壓條帶布置測(cè)點(diǎn)6點(diǎn)，共布置測(cè)點(diǎn)18點(diǎn)，用插入式RI密度儀檢測(cè)密度，相對(duì)密實(shí)度除碾壓12遍的除1點(diǎn)相對(duì)密度為96.8%外，其余均在97.4~100.6%之間。第二層共布置測(cè)點(diǎn)10點(diǎn)，相對(duì)密實(shí)度在96.2~101.2之間。碾壓8遍的條帶共布置測(cè)點(diǎn)4點(diǎn)，其中2點(diǎn)的相對(duì)密實(shí)度小于97%，分別為96.6%及96.2%。第三層共布置6點(diǎn)，碾壓8遍的2個(gè)測(cè)點(diǎn)相對(duì)密實(shí)度未達(dá)到97%，只達(dá)到83.6%及94%。
通過(guò)三層碾壓試驗(yàn)，碾壓遍數(shù)12遍的共布置測(cè)點(diǎn)12點(diǎn)，只有一點(diǎn)相對(duì)密實(shí)度略小于97%，達(dá)到96.8%，采用日本SD451型振動(dòng)碾，壓實(shí)厚度達(dá)100cm（分四層攤鋪，每層厚度27 cm）碾壓遍數(shù)12遍，可作為澆筑壩體內(nèi)部混凝土的碾壓機(jī)具。
4.5在機(jī)口所取碾壓混凝土立方體試件強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。
4.6碾壓混凝土齡期達(dá)到28d后，用地質(zhì)勘探鉆機(jī)鉆取芯樣（芯樣直徑120mm）進(jìn)行抗壓試驗(yàn)并在鉆孔進(jìn)行壓水試驗(yàn)。
本次A號(hào)倉(cāng)取芯樣37個(gè)，芯樣強(qiáng)度未達(dá)到強(qiáng)度等級(jí)的2個(gè)（19.0MPa、19. 9MPa ）占5.4%，強(qiáng)度超過(guò)30 MPa的27個(gè)占73%，強(qiáng)度超過(guò)40MPa的17個(gè)占45.9%，強(qiáng)度超過(guò)50MPa的9個(gè)占24.3%。未達(dá)到強(qiáng)度的試件，抗壓強(qiáng)度也達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的95%和99.5%。

A號(hào)倉(cāng)芯樣試驗(yàn)結(jié)果 表2
 

 

芯樣高徑比為2：1
本次B號(hào)倉(cāng)取芯樣20個(gè)，芯樣強(qiáng)度未達(dá)到強(qiáng)度等級(jí)的2個(gè)（12.6MPa、14.8MPa ）占10%，強(qiáng)度超過(guò)30 MPa的9個(gè)占45%，
強(qiáng)度超過(guò)40MPa的1個(gè)占5%。未達(dá)到強(qiáng)度的試件，抗壓強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的63%和74%。這與B號(hào)倉(cāng)在進(jìn)行澆筑時(shí)遇雨有關(guān)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。
B號(hào)倉(cāng)芯樣試驗(yàn)結(jié)果 表3
 

 

芯樣高徑比為2：1
注：在進(jìn)行壓實(shí)厚度75cm的試驗(yàn)時(shí)間歇下雨。使混凝土水灰比有所增大，振動(dòng)碾碾壓后，低凹處出現(xiàn)積水，這對(duì)混凝土強(qiáng)度有一定的影響。
根據(jù)芯樣強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果，A號(hào)倉(cāng)所取芯樣強(qiáng)度高于B號(hào)倉(cāng)芯樣強(qiáng)度，說(shuō)明寶馬BW202AD型振動(dòng)碾壓實(shí)功能不及日本SD451型振動(dòng)碾。寶馬BW202AD型振動(dòng)碾的起振力，低84KN，高126KN，振幅低0.35mm，日本SD451型振動(dòng)碾的起振力低167KN，高226KN，振幅低，0.9mm，高1.4mm，幾乎是寶馬的一倍。
在B號(hào)倉(cāng)碾壓10遍和12遍條帶的4個(gè)鉆孔進(jìn)行壓水試驗(yàn)，透水率分別為0.47、0.47、0.47、0.28Lu，平均0.42Lu；A號(hào)倉(cāng)鉆孔試驗(yàn)，平均透水率0.092~0.112 Lu。可以認(rèn)為本次試驗(yàn)的碾壓混凝土有良好的抗?jié)B性能。
5.結(jié)語(yǔ)
5.1通過(guò)對(duì)碾壓混凝土外觀的評(píng)定，VC值測(cè)定已經(jīng)所取試樣及芯樣以及壓水試驗(yàn)的檢測(cè)結(jié)果，碾壓混凝土配合比可滿足大壩強(qiáng)度、抗?jié)B及施工要求。
5.2經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)密實(shí)度檢測(cè)，采用德國(guó)寶馬BW202AD型振動(dòng)碾壓碾壓實(shí)厚度50cm、75cm偏厚，碾壓后不能保證質(zhì)量要求，應(yīng)減薄壓實(shí)厚度重新進(jìn)行碾壓試驗(yàn)。
5.3根據(jù)鉆孔芯樣檢測(cè)，鉆孔壓水試驗(yàn)以及相對(duì)密實(shí)度的檢測(cè)結(jié)果，日本SD451振動(dòng)碾的壓實(shí)厚度可達(dá)100cm（分四層攤鋪，每層厚度27 cm，碾壓12遍），可作為澆筑壩體內(nèi)部混凝土的碾壓機(jī)具。采用新型的碾壓機(jī)具，可大大提高碾壓混凝土澆筑速度，進(jìn)一步加快工程進(jìn)度,縮短建設(shè)周期。

轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來(lái)自：http://www.jinnzone.com/shuililw/14069.html