辉绿岩人工骨料碾压混凝土的质量控制
2005-04-26 00:00
[摘要] 重点介绍了辉绿岩人工骨料碾压混凝土配合比试验及拌合工艺试验成果指导的基础上，对百色大坝一枯碾压混凝土的生产质量控制。
[关键词] 辉绿岩 RCC 生产 质量控制
1 概况
使用辉绿岩人工骨料在国内大体积混凝土中的应用尚属首次，由于辉绿岩弹性模量高、硬度大、 加工难，且采用巴马克干法生产的人工砂石粉含量高、颗粒级配不良、需水量远远高于石灰岩、花岗岩等的特性，对碾压混凝土拌合物的性能造成了很大的影响，特别是严重缩短了碾压混凝土的凝结时间，制约了碾压混凝土的连续施工，同时也给混凝土的生产质量控制工作带来了挑战性。
混凝土的生产质量控制是工程施工中的一个重要环节，同时也是施工质量控制和竣工评定验收工作中不可或缺的重要组成部分。只有做好混凝土的生产质量控制工作，才能保证拌制的碾压混凝土质量满足要求，进而加快施工进度，提高工程施工质量，为建设精品工程奠定基础。
2 碾压混凝土的生产质量控制阶段
根据百色大坝工程的实际施工情况，为保证碾压混凝土的生产质量，需要对以下4 个阶段进行管理和控制：
①辉绿岩碾压混凝土配合比试验阶段；
②碾压混凝土拌合工艺试验阶段；
③原材料检验阶段；
④出机口碾压混凝土的质量控制阶段。
3 碾压混凝土的生产质量管理和控制
3.1 辉绿岩碾压混凝土配合比试验
3.1.1 水泥
水泥为广西东泥股份有限公司生产的右江牌525#中热硅酸盐水泥，为保证试验质量，我们对水泥的细度、标稠、安定性、凝结时间、抗压、抗折强度等物理力学性能和水化热指标进行了检测，结果见表1，结果表明：水泥各项指标均符合GB200-89要求，且强度富裕量较大。
3.1.2 粉煤灰
粉煤灰为云南曲靖电厂生产的Ⅱ级粉煤灰，为保证试验质量，我们对粉煤灰品质的细度、需水量比、烧失量、SO3含量进行了检验，结果见表2，结果表明：粉煤灰品质符合DL/T5055-1996要求的Ⅱ级灰标准。
3.1.3 外加剂
外加剂为浙江龙游外加剂厂生产的ZB-1RCC15缓凝高效减水剂和河北石家庄外加剂厂生产的DH9引气剂，外加剂性能试验结果分别见表3 ，4 ，结果均满足DL/T5100-1999要求。
3.1.4 细骨料
细骨料采用全干法工艺生产，由辉绿岩石料经破碎成40mm以下粒径后，再通过巴马克生产制得。由于受辉绿岩岩性和生产工艺的影响，干法生产的人工砂石粉含量偏高， 215mm以上粗颗粒含量较多，中间颗粒较缺乏，级配不良。人工砂品质检验结果见表5 。
另外需说明的是： ①由于辉绿岩人工砂裹粉情况严重，常规的细骨料颗粒级配分析试验方法(干筛法) 已不适用，只能通过洗筛法进行，即将烘干冷却后称量的500g人工砂通过0.16mm筛经水洗后，再将0.16mm以上颗粒烘干冷却后进行筛分，则损失的重量即为石粉含量。
②由于人工砂石粉含量较高，特别是微石粉含量较多，细骨料的饱和面干吸水率试验方法已不适用于本工程使用。
在没有更好的试验方法前提下，高石粉辉绿岩人工砂饱和面干吸水率只能通过目测法粗略估算求得，细骨料的表面含水率则采用摇瓶法直接进行测定。
3.1.5 粗骨料
辉绿岩粗骨料也采用全干法工艺生产。为改善混凝土的工作性、和易性，减少混凝土分离情况，降低混凝土弹性模量以利于抗震，粗骨料采用的最大粒径为60mm (称准大石) ，相应拌制的混凝土称准三级配混凝土。通过试验，准三级配骨料比例为：准大石∶中石∶小石= 30∶40∶30 ；二级配骨料比例为：中石∶小石= 55∶45 。粗骨料品质检验结果见表6 。
3.1.6 拌合用水
3.1.7 碾压混凝土施工配合比
碾压混凝土施工配合比是在原有招标设计科研试验成果的基础上，按照《水工碾压混凝土施工规范》(DL/ T5112-2000) 及《水工碾压混凝土试验规程》(SL48-94) 进行试验。
考虑到百色工程长期高温施工的特点和碾压混凝土在半塑性状态下更易于充分泛浆以利于施工层面的良好结合，试验采用的VC值为3～8s，碾压混凝土施工配合比参数见表8。
由于辉绿岩人工骨料拌制的碾压混凝土初凝时间较短，无法满足施工要求，为解决该问题，进行了大量的试验排查原因得出，辉绿岩人工砂石粉是造成碾压混凝土凝结时间严重缩短的关键因素，通过提高外加剂掺量可以延缓混凝土初凝时间，因此，为适应工程施工要求，我们将混凝土配合比中的ZB-1RCC15掺量提高到了0.8%，并且通过大量试验得出以下结论： ①碾压混凝土VC值每增/减1s，单位用水量相应减/ 增1.5kg/m3，混凝土初凝时间相应缩短/延长0.5h； ②ZB-1RCC15掺量每增/ 减0.1%，碾压混凝土VC值相应减/ 增1s，混凝土初凝时间相应延长/ 缩短1h； ③在保持VC值不变的条件下，气温每升高1 ℃，碾压混凝土初凝时间相应缩短0.5 h。
3.2 碾压混凝土拌合工艺试验
碾压混凝土拌合工艺试验定在大坝施工前进行，以便取得碾压混凝土拌合所需的各项技术参数，为大坝碾压混凝土的生产质量控制提供有效的参数。拌合工艺试验的主要内容是确定碾压混凝土的最佳投料顺序及最少拌合时间两个参数，以达到充分保证碾压混凝土拌合均匀和节约经济的目的。
碾压混凝土拌合工艺试验方法为初步选定一种投料顺序，分别进行不同拌合时间的试验，确定能满足混凝土均匀性的最少拌合时间；然后在相同的拌合时间条件下，再分别进行不同顺序的投料方式，最终确定碾压混凝土的最佳投料顺序。碾压混凝土拌合工艺试验结果见表9 。
碾压混凝土拌合工艺试验结果表明：
①碾压混凝土拌合时间为85s时，均匀性较好；碾压混凝土拌合时间为90s时，均匀性更好。因此，大坝碾压混凝土拌合时间采用90s。
②采用B 投料顺序拌制的碾压混凝土均匀性效果最佳，即人工砂、水泥、水、外加剂先同时投料拌制砂浆，再分别将小石、中石、准大石按顺序投入砂浆进行拌制。
①碾压混凝土拌合时间为85s时，均匀性较好；碾压混凝土拌合时间为90s时，均匀性更好。因此，大坝碾压混凝土拌合时间采用90s。
②采用B 投料顺序拌制的碾压混凝土均匀性效果最佳，即人工砂、水泥、水、外加剂先同时投料拌制砂浆，再分别将小石、中石、准大石按顺序投入砂浆进行拌制。
3.3 原材料检验
原材料检验主要依据《水工混凝土施工规范》(DL/T5144-2001) 、《水工碾压混凝土施工规范》(DL/ T5112-2000) 、《水工混凝土试验规程》(DL/ T5150-2001) 及《水工碾压混凝土试验规程》(SL48-94) 进行，原材料的检测项目和检测频率见表10 。
通过对原材料的检验，首先保证了拌制混凝土使用的原材料质量合格，其次，如通过检测粗骨料的超、逊径含量来调整各级粗骨料的比例，通过检测外加剂溶液的浓度来调整外加剂的实际用量，通过检测骨料的表面含水率来调整实际用水量等，为调整混凝土施工配合比提供了有效的依据。
3.4 出机口碾压混凝土的质量控制
依据施工单位出具的混凝土要料单，现场试验检测人员根据对原材料的检测结果计算混凝土配料单，混凝土配料单的填写必须有两人完成，一人计算，一人校核后，送到拌合楼，执行“一验三检”制，即输入配料单之前，试验人员应验证衡量系统的准确性，确认后由拌合楼操作人员将配料单输入计算机，进行“一检”，拌合班长进行“二检”，试验人员进行 “三检”，以核对配料称量数字的准确性。为保证混凝土的生产质量，则应加强对出机口碾压混凝土的检测，出机口碾压混凝土的检测项目和检测频率见表11 。
在拌合系统运行稳定及原材料不改变的前期下，碾压混凝土的可碾性与VC值关系最为密切，而碾压混凝土的初凝时间是制约现场施工的重要因素，因此，为保证生产的混凝土能满足质量及施工要求，出机口主要控制碾压混凝土VC值及初凝时间。
(1) 根据现场试验及施工实际情况，仓面碾压混凝土的VC 值控制在3～6s 范围内，碾压效果最佳，且碾压混凝土初凝时间宜控制在6h以上。由于受到运距、气候条件等因素的影响，为保证仓面碾压混凝土的质量，则出机口碾压混凝土的VC 值实行动态控制，并根据试验得出了不同气温条件下出机口碾压混凝土VC 值的控制要求，见表12 。
备注：如天气阴凉或碾压混凝土在运输过程中采取了遮盖等保护措施，机口VC 值可以相应放大1～2 s 。
(2) 碾压混凝土初凝时间宜控制在6 h 以上，以满足施工要求。根据混凝土配合比试验资料得出：在阴天或晚上且气温小于25 ℃的条件下，外加剂掺018%；在太阳曝晒且温度大于25 ℃的条件下施工时，提高外加剂掺量，同时减小VC值，可以延长碾压混凝土初凝时间以满足施工要求。
出机口碾压混凝土的生产质量水平控制以28 d 抗压强度为准，通过百色大坝一枯碾压混凝土的28d抗压强度资料，进行了数理统计分析，得出出机口碾压混凝土生产质量水平见表13，根据《水工碾压混凝土施工规范》(DL/T5112-2000) 对碾压混凝土生产质量管理水平的衡量标准，出机口碾压混凝土施工质量管理水平评定等级为优，表明了现场试验室对出机口碾压混凝土质量控制的水平较高。
4 结语
由于百色大坝使用的辉绿岩人工骨料在国内大体积混凝土中的应用尚属首次，且辉绿岩本身的岩性及生产工艺对碾压混凝土拌合物性能造成了很大的影响。因此，辉绿岩碾压混凝土的生产质量控制工作也在不断摸索和总结当中，且相关单位已专门组织对辉绿岩特性及其拌制的碾压混凝土进行了科研试验研究，以解决今后辉绿岩人工骨料在大体积混凝土中的应用。
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