杨广亮

碾压混凝土拱坝采用通仓薄层铺筑、全断面碾压、连续上升，一经凝结就形成了拱的作用，减少了分缝及灌浆工程量，大大缩短了施工期。实践证明，碾压混凝土筑坝新技术相对于传统筑坝技术的优越性在于：水泥用量少，施工速度快，绝热温升少，施工工艺机械化高。此外，碾压混凝土施工的劳动强度相应较低，从拌和运输、摊铺、平仓到碾压等全过程，可实现机械化，比常规混凝土的人力平仓、人工振捣省力得多，在施工过程中每道工序能精密相连、循序前进。

目前在建的碾压混凝土坝大多数均取消碾压混凝土外包常态混凝土的形式，而采用全断面碾压混凝土结构形式，在建筑物周边、廊道等部位采用变态混凝土。

一、碾压混凝土Vc值和层间结合的现状

目前，我国大多数坝体全断面采用三级配碾压混凝土，采用坝体自身防渗，上游面多数为三级配或二级配变态混凝土。碾压混凝土的Vc值的取值有了很大调整。在发展初期，Vc在7～11s之间，碾压混凝土稠度较小，结合度相对较小；在碾压混凝土筑坝技术的发展中，逐渐形成了低Vc值碾压混凝土，一般采用在3～5s之间，层间结合有了很大的改进。

碾压混凝土筑坝技术的发展初期，层间结合是当时最薄弱的环节，也是大坝渗漏主要因素。当时认为处理碾压混凝土的层间结合，不可能和普通常态混凝土一样，在振动力的作用下，上层混凝土的骨料陷入下层，下层的砂浆渗入上层。另外，施工中始终强调在下层层面初凝前铺压上层混凝土，但混凝土初凝的界定一般按试验室测定的时间折扣执行，而在混凝土初凝的过程中，受控于水泥的自身条件外，在碾压层面上，更受控于气温、相对湿度、风力和阳光等自然条件的左右，这些因素的时刻变化，使得初凝状态难以界定。

从大量碾压混凝土芯样中可以看到：芯样不仅表面光滑，而且很难找到接缝面，即使找到，也能明显看到上下层粗骨料互相嵌入、砂浆互相渗入，上下层结合界面并不呈平面，而是凹凸不平。芯样接缝轴拉试验，也有不少不在接缝面断开。这就是说，碾压混凝土层间结合完全可以做好。

二、碾压混凝土质量管理要点

1.拌和楼的质量控制

拌和楼的称量系统和机械自动化系统保持完好状态是混凝土拌和质量的关键。拌和楼的称量系统按规定校核，经质量技术监督局验收后才可投产。液体、灰料的称量允许误差为1%，骨料的称量允许误差为2%，当骨料出现超逊径，砂的细度模数、石粉含量及含水率发生变化时，应及时调整各级配料量。拌和出机的混凝土出现下列情况之一时，作废料处理，严禁入仓。

一是拌和不充分的生料；二是由于配料差错，使水灰比超过设计值的0.05以上；三是因水泥、粉煤灰等严重欠称或外加剂欠量达到5%以上。

2.出机口的检测和控制

Vc值是用来表现干硬性混凝土稠度的一个重要指标，根据工程机械设备和施工季节等环境要求，Vc值的控制范围3～7s，碾压混凝土Vc值应每2h检测1～2次，试验人员依据不同气象情况对出机口Vc值进行动态控制。

3.运输过程中的质量控制

根据流波水电站大坝工程的实际情况，采用自卸汽车直接入仓，路面避免坑洼不平，力求汽车运输中较平稳，运输过程尽量避免急刹车，减少在运输过程中产生分离。

4.碾压时质量判断和控制

浇筑过程中的质量控制，包括铺料碾压Vc值、入仓温度和压实密度的现场控制，特别是仓面层间间隔时间和骨料集中，应予以特别注意。

（1）现场判定

当振动碾压3～4遍后，表面仍未出现灰浆泛出，时有粗骨料被碾碎现象，或混凝土表面有一些裂纹出现，表明拌和物比较干硬，Vc值偏大。

当振振动碾压1～2遍后，混凝土表面有灰浆泛出，或有较多灰浆被振动轮沾起，低档行走时有陷车可能，表明拌和物比较干湿，Vc值偏小。

（2）采用仪器检测

按照目前通行的检测方法，用维勃工作度仪测定实际的Vc值，实际检测频率为每隔2h检测1次，两次测试结果与平均值之差不超过平均值的25%即为合格，若超过25%，试验重新做，直至合格为止。

混凝土拌和物含气量、温度应同步进行检测。留取混凝土试样做抗压强度检测。

（3）碾压混凝土入仓

混凝土摊铺在自卸汽车直接入仓的情况下，从远端退铺到近端，卸料出现骨料集中现象时，由人工及时将分离的骨料均匀地摊铺到未碾压的混凝土表面，平仓过的混凝土表面不能向下游侧倾斜。

5.碾压混凝土大坝诱导缝施工工艺的质量控制

大坝诱导缝设置是为防止碾压混凝土干缩变形及应力的作用产生裂缝而设置。诱导缝安装要求衔接处的间距不大于10cm，隔板高度应比压实厚度低3～5cm。每次安装完毕，用混凝土覆盖碾压。

碾压混凝土大坝上游设置80～150cm、下游设置50cm宽的变态混凝土，其主要作用为防渗和保持外形光滑，通过施工实践证明，加浆量均匀，宜少不宜多，达到可振即可，变态区基本与碾压同步进行。振动棒必须插入下一层混凝土，以利于上下层紧密结合。

三、影响碾压混凝土质量的因素分析

碾压混凝土质量控制重点为层间结合，在借助振动碾的强力振动和加压，使上下层结合，结合质量的好坏，除受振动碾击振力和线压力等机械参数影响外，还取决于：上层混凝土的粘性；可压实性包括灰浆与砂浆含量、稠度、各级粗骨料比例等；摊铺时粗骨料分离与集聚情况；上下层混凝土的可塑性（连续上升铺筑时）；可粘性等。

1.胶凝材料用量对层间结合的影响

随着胶凝材料的增加，层间结合效果也相应增大，然而碾压混凝土胶凝材料控制在较低的范围内，一般控制在135～190kg/m3，可获得较好的层间结合质量。

2.灰浆和砂浆含量对层间结合的影响

碾压混凝土配合比的设计，也可以采用“填充包裹”的理论，即灰浆应填满砂子孔隙和包裹砂粒表面；砂浆应填满粗骨料间的孔隙和包裹石子表面，并有一定的富裕。灰浆和砂浆用量，在配合比设计中，以α和β值表示（α为灰浆体积与砂子孔隙体积之比，一般取1.1～1.3；β为砂浆体积与粗骨料孔隙体积之比，一般取 1.3～1.5）。

α值在取1.1～1.3时，灰浆体积在填充砂子的孔隙之后，尚有10%～30%的富裕，但由于粗骨料的表面首先也是灰浆包裹，以及所有一切与碾压混凝土接触的器具物料等表面也由灰浆首先粘着，导致灰浆富余不多；其次是实际施工过程中使用的粗细骨料各级颗粒数量与进行配合设计时的不一致，常有波动，且多朝增大骨料孔隙和骨料比表面积的方向波动，导致需浆量增加。灰浆量不足，使得砂浆流动性（灰浆起润滑作用）降低，无富余的浆液去充填上下层碾压混凝土层间结合的孔隙和粘结，影响层间胶结质量。

β值取1.3～1.5，可见砂浆富余量较大，为30%～50%，但因骨料的超逊径等，引起骨料数量的变化，导致孔隙率增大和比表面积增加，也可能导致砂浆量不足。砂浆量不足，不仅降低了碾压混凝土的可碾性（可压实性）、适应骨料分离、集聚能力减弱（引起局部架空），而且无足够浆体去填充上下层界面间的孔隙和上下层的粘结，但因配比设计中β值较大，富余较多，故其对层间结合性能影响不如α值突出。

3.Vc值对层间结合性能的影响

Vc值大小，在一定程度上反映了碾压混凝土拌和物的可压实性。施工中对碾压混凝土稠度（Vc值）的最基本要求是：既能承受振动碾在其上作振动、碾压作业时碾轮不陷落，又不能过干，难于压实。Vc值大小，一般与灰浆、砂浆含量和用水量等有关。在配合比基本确定以后，一般靠用水量调整Vc值：用水量减少，Vc值增大，碾压混凝土本体强度提高，但振动碾在其上进行振碾作业时，能量沿深度方向衰减快，压实效果差，砂浆和骨料移动能力弱；水胶比增大，混凝土本体强度降低，砂浆内聚力降低，砂浆和骨料移动能力增强，容易使上下层碾压混凝土中的砂浆和粗骨料互相渗透、嵌入（上下层塑性结合时），从而使上下层界面结合密实。

某些碾压混凝土坝建设工程中，就采用较低的Vc值，如安徽省流波水电站碾压混凝土拱坝为7～9s，白莲崖水库碾压混凝土坝采用3～7s。

4.上下层施工层间间隔时间的影响

混凝土在初凝以前，可塑性基本不变。但层面结合性能随着层面暴露时间的延长而降低。初凝前结合的，降幅较小；初凝后结合的，降幅明显增大。所以，提高混凝土层间结合性能，必须快速施工，在下层混凝土初凝前完成上层混凝土铺筑和碾压。

5.骨料分离和集聚对层间结合质量的影响

在施工过程中，卸料和平仓时，粗骨料往往分离并集聚到料堆周边，如不采取措施，会造成层间结合部骨料架空，这也是碾压混凝土出现渗漏和层间结合质量缺陷的主要原因之一。

6.层面处理质量对层间结合的影响

层面铺砂浆、刷水泥粉煤灰浆对层间结合的影响。初凝后层面铺砂浆或刷水泥浆，可以大幅度提高层间结合性能，但在铺设砂浆或水泥浆后应在其初凝前及时铺筑上层混凝土，否则效果大大减弱，影响结合性能。

五、提高层间结合性能，加强碾压混凝土质量管理

在碾压混凝土中，要获得良好的施工质量，一是要充分发挥碾压混凝土筑坝技术快速施工的优势，在下层碾压混凝土初凝之前铺筑上层混凝土；二是根据实际施工环境和材料状况，优化碾压混凝土配合比，选择适当的α和β值，提高碾压混凝土的可碾性；三是选用缓凝保水性能良好的外加剂，采用适当的用水量，保持一定的Vc值，并减少Vc值的损失和延缓混凝土的凝结硬化速度；四是在施工仓面采取喷雾等保湿措施；五是加强过程现场检测控制，出现影响层间结合性能的情况，要及时采取措施，及时处理，从而确保碾压混凝土质量■。