水工混凝土施工技術問題探討（一）
發布時間：2010-01-14 共1頁
摘 要：我國的混凝土壩起步于1950年代初，發展很快，基本上是10年一個臺階，水工混凝土施工技術也有長足進步，如優先使用散裝水泥車，摻用摻合料外加劑，混凝土運輸條碼識別，水平、垂直運輸一體化，倉面機械配套以及混凝土保養工程等等。盡管如此，仍存在一些問題需要探討，比如規范混凝土澆筑的倉面配套，澆筑過程控制和質量標準等。
1.概述
人們對于水工混凝土的認識，始于20世紀初，隨著越來越多的混凝土壩的施工興建，對混凝土的了解越來越深刻。如：發現混凝土的強度與水灰比有關，才逐步用低流態混凝土代替高流態混凝土；對混凝土配比進行設計，才懂得選擇不同級配骨料代替以往不洗不篩；為調節和降低混凝土水化熱，才推行利用中、低熱水泥品種，摻加摻合料和外加劑等措施；為適應體積混凝土施工受溫度控制的制約，普遍采用柱狀分塊法澆筑、骨料預冷、加冰拌和、快速入倉、通倉薄層澆筑等綜合措施。正是上述認識和措施；為混凝土壩向更高度、更規模發展創造了條件，為水工施工走一條不斷提高質量、縮短工期、降低造價，改善結構性能的通路找到了一條途徑。
我國的混凝土壩建設起步于20世紀50年代初，比工業發達國家落后數10年。由于我國是個農業國，水電資源非常豐富，建壩綜合效益特別顯著，所以，盡管建國初期工業基礎薄弱，科技相對落后，資金也很短缺，但是國家和政府把水電建設放在非常重要的位置，推動了水電事業的快速發展，基本上是每10年就上一個臺階。
1950年代建設了一批壩高100m級的混凝土壩，其代表性的壩有梅山連拱壩，壩高88.24m；新安江水電站，壩高105m，三門峽水電站，壩高106m等。
1960年代建設了一批壩高100～150m級的混凝土壩，其代表性的壩有劉家峽重力壩，壩高147m等。
1970年代后期至80年代，建設了一批壩高150～200 m級的混凝土壩，其代表性的壩有龍羊峽重力拱壩，壩高178m；烏江水電站，壩高165m；東江雙曲拱壩，壩高157m等。
1990年代初列為世界混凝土壩先進行列的二灘水電站雙曲拱壩進入施工，其壩高達240m；與此同時，世界最的水利樞紐三峽工程也于1994年底正式開工，其最壩高181m。
隨著壩工建設的高速進展，水電施工技術也得到了長足進步，特別是近20年來，水電施工技術在許多方面都獲得了較突破，與傳統的施工技術相比，產生了許多新的變革。
2.施工技術主要進展
2.1 優先使用散裝水泥
目前，我國的建筑業施工，主要使用袋裝水泥，而水工混凝土則規定優先使用散裝水泥。在水工混凝土中使用散裝水泥可以方便施工、降低成本、改善環境、滿足規模的批量需求，是一項技術成熟、可靠性高的施工新技術。
2.2 水工混凝土中應摻摻合料
水工混凝土通常由膠凝材料、骨料、砂和水等組成，隨著工程的需要，摻合料已成為水工混凝土中不可缺少的第5組分。混凝土中摻入摻合料后，可以降低水化熱，抑制堿骨料反應，節約水泥，降低成本，綜合效益非常顯著。常見摻合料有粉煤灰（也有用作膠凝材料）、凝灰巖、硅粉、氧化鎂、陶瓷、金屬或非金屬礦渣等。
2.3 水工混凝土中必須摻外加劑
近10多年來，混凝土外加劑技術飛速發展，品種越來越多，性能越來越好，技術也越來越完善，為此，規定在混凝土中必須摻外加劑。目前常用的外加劑有：引氣劑、普通減水劑、緩凝減水劑、引氣減水劑、高效減水劑、緩凝高效減水劑、緩凝劑、泵送劑等。在水工混凝土中摻入外加劑后，能夠改善混凝土和易性，調整凝結時間，提高各項物理力學性能和耐久性，增強混凝土適應環境的能力等。
2.4 混凝土運輸條碼識別
在多品種混凝土同時運輸的情形下，需要對其正確識別，傳統的方法是在車輛的前部顯著位置設置標志，然而這種方法易于出錯。為此，三峽工程采用混凝土運輸計算機條碼識別系統，成功應用在左右岸拌和系統。其工作原理為：當調度發布運行指令后，紅燈轉為綠燈，即裝有條碼識別牌的車輛可以通行。車輛在行進中觸發安裝在入口處的紅外開關，微機檢測到該信號后，指令安裝在識別棚上方的攝像裝置和圖像采集卡進行采樣，對采集到的數據進行圖像識別處理，獲取該車需運輸的混凝土品種即秤桿號信息。根據每座拌和樓的生產狀況，按照優化調度的原則，在識別棚出口處前方的顯示牌指示車輛要去的樓號。同時，通知拌和樓按指定秤桿生產混凝土。整個處理過程約在1秒鐘左右全部自動完成。
在三峽右岸85m高程系統混凝土生產、運輸中，利用條碼識別近10萬車次，誤識別率小于萬分之五。通過該系統實現了群樓集控，提高了拌和樓群的綜合生產能力，避免了錯料等質量事故發生，取得了顯著的綜合效益。
2.5 混凝土水平和垂直運輸一體化
皮帶機以連續運輸為特征，具有較高的生產效率。尤其是近年來，塔帶機（頂帶機）和胎帶機的引進和應用，將混凝土水平運輸和垂直運輸合二為一，實現了對混凝土運輸傳統方式的變革，從而導致了皮帶機運輸混凝土的廣泛應用。
以TC2400型塔帶機為例，其工作幅度100m, 輸送帶寬760mm，基座為固定式，主塔直徑3.5m，分13個塔節（標準節每節長9.3m），能借助液壓千斤頂自動爬升。塔柱抗彎力矩為33 354kN·m。吊鉤以下的高度為95 m，給料皮帶和送料皮帶長分別為90m和130m，帶寬760mm。工作電源為480V60Hz或380V50Hz，總功率300kW。其混凝土輸送能力為：三級料7m3/min、四級料5m3/min。
塔帶機的主要技術特性如下：
（1）塔柱具有自升功能。初始安裝時間約需6周，以后自身加高一節塔身只需3h。
（2）操作方便。正常操作僅需1人，加上維護、管理人員，每臺每班只需3人。
（3）控制范圍，輸送能力高。TC2400型塔帶機控制幅度100m，三級配混凝土的小時輸送能力理論上可高達420m3。
（4）一機二用，除用于混凝土澆筑入倉布料外，還可作為塔吊使用。塔機的工作幅度為84m，從皮帶輸送狀態轉換成吊車狀態僅需15min左右。
2.6 陡坡與垂直運輸設備
（1）負壓（真空）溜槽
榮地、江埡、普定等工程采用了負壓（真空）溜槽，其原理為：①當混凝土從集料斗進入溜槽下行時，由于溜槽具有良好的密封性，溜槽內部的空氣從底部排出。②由于混凝土在溜槽內并非密實，與槽壁之間存在空隙，當混凝土下行時，在管內產生真空度（即負壓），此時槽內氣壓力小于外界氣壓，使柔性橢圓槽內向變形，槽內的混凝土受擠壓產生摩擦力，減緩了混凝土的下行速度。③混凝土在溜槽內速度變化時的隨機過程為：速度時，真空度越，因此，壓緊力越，即摩擦力越，使速度下降；反之，速度小時，真空度越小，即擠壓產生的摩擦力越小，使速度加快。
負壓（真空）溜槽由于采用真空負壓挾裹混凝土，能自動控制混凝土下卸速度，它不需要動力，結構簡單，使用方便，運行噪音小，無污染，制造成本低，適用于坡度為1∶0.75～1∶1陡峻斜面運輸。
（2）MY BOX
在三峽工程永久船閘豎井混凝土澆筑中，采用了具有二次攪拌功能的垂直連續式運輸設備MY BOX。該設備為日本前田公司的專利產品，混凝土料在MY BOX內自上而下自由下落，每經過一節就會增加2倍次的混合，當經過n節，即增加2n倍次的混合，它不需要外部能源或動力，能有效避免混凝土垂直運輸中的離析，使用方便。利用MY BOX共澆筑15萬多m3，既解決了洞井施工干擾的矛盾，又保證了澆筑質量，縮短了工期。與常規的吊罐或泵送混凝土垂直運輸方式相比，不僅降低勞動強度，而且節約運輸成本40%。
2.7 倉面五小機
平倉機、振搗機、高壓水沖毛機、倉面吊及噴霧機被稱之為倉面“五小機“，它是隨著混凝土施工技術的發展應運而生的。
在三峽、二灘等許多型水電工程的倉位混凝土澆筑中，平倉已采取專用平倉鏟、主振搗設備已采用帶有多個振搗棒頭的振搗機，這對于加快澆筑進度，保障澆筑質量起到了積極的保障作用。
高壓水沖毛技術是一項高效、經濟而又能保證質量的縫面處理技術，其沖毛壓力為20～50 MPa，沖毛時機以收倉后24～36h為宜，沖毛延時以每平米0.75～1.25min效果最佳。
倉面吊主要用于輔助倉內模板、鋼筋安裝等項工作，最吊高9m，最吊重5t，其體積小，自重輕，運轉靈活，可適應于全倉位作業。
倉面噴霧機是在澆筑倉面上空形成一道霧化屏障，以隔離倉外氣溫進而形成倉面小氣候的溫控設施。在夏季混凝土澆筑中，采用倉面噴霧的倉位，其倉內小氣候溫度要比倉外氣溫降低4～6℃，溫控效果十分明顯。
2.8 混凝土保溫技術
混凝土的側面永久保溫，已由過去的掛草席、布簾改為具有良好保溫性能的化工產品。當采用拆模后外掛（或外粘）施工方法時，多選用適當厚度的聚乙烯卷材，為增加卷材強度，可在卷材兩面覆上彩條布。當采用在立模后內貼施工方法時，多選用聚苯乙烯板材，拆模后保溫材料就留在混凝土表面。當采用拆模后在混凝土表面噴涂施工方法時，則選用雙組份發泡聚氨酯材料。這些新的保溫技術，均比傳統保溫方法工效高，效果好，無污染，現場文明美觀。
2.9 其它
除上述各項之外，還在預埋冷卻水管的材料和方法、預埋件的施工工藝、升層（3m）混凝土澆筑、施工縫面采用低一級配的混凝土或同一級配的富漿混凝土替代鋪砂漿以及混凝土溫控、養護等方面均取得了進展，這里不再一一詳述。
1.概述
人們對于水工混凝土的認識，始于20世紀初，隨著越來越多的混凝土壩的施工興建，對混凝土的了解越來越深刻。如：發現混凝土的強度與水灰比有關，才逐步用低流態混凝土代替高流態混凝土；對混凝土配比進行設計，才懂得選擇不同級配骨料代替以往不洗不篩；為調節和降低混凝土水化熱，才推行利用中、低熱水泥品種，摻加摻合料和外加劑等措施；為適應體積混凝土施工受溫度控制的制約，普遍采用柱狀分塊法澆筑、骨料預冷、加冰拌和、快速入倉、通倉薄層澆筑等綜合措施。正是上述認識和措施；為混凝土壩向更高度、更規模發展創造了條件，為水工施工走一條不斷提高質量、縮短工期、降低造價，改善結構性能的通路找到了一條途徑。
我國的混凝土壩建設起步于20世紀50年代初，比工業發達國家落后數10年。由于我國是個農業國，水電資源非常豐富，建壩綜合效益特別顯著，所以，盡管建國初期工業基礎薄弱，科技相對落后，資金也很短缺，但是國家和政府把水電建設放在非常重要的位置，推動了水電事業的快速發展，基本上是每10年就上一個臺階。
1950年代建設了一批壩高100m級的混凝土壩，其代表性的壩有梅山連拱壩，壩高88.24m；新安江水電站，壩高105m，三門峽水電站，壩高106m等。
1960年代建設了一批壩高100～150m級的混凝土壩，其代表性的壩有劉家峽重力壩，壩高147m等。
1970年代后期至80年代，建設了一批壩高150～200 m級的混凝土壩，其代表性的壩有龍羊峽重力拱壩，壩高178m；烏江水電站，壩高165m；東江雙曲拱壩，壩高157m等。
1990年代初列為世界混凝土壩先進行列的二灘水電站雙曲拱壩進入施工，其壩高達240m；與此同時，世界最的水利樞紐三峽工程也于1994年底正式開工，其最壩高181m。
隨著壩工建設的高速進展，水電施工技術也得到了長足進步，特別是近20年來，水電施工技術在許多方面都獲得了較突破，與傳統的施工技術相比，產生了許多新的變革。
2.施工技術主要進展
2.1 優先使用散裝水泥
目前，我國的建筑業施工，主要使用袋裝水泥，而水工混凝土則規定優先使用散裝水泥。在水工混凝土中使用散裝水泥可以方便施工、降低成本、改善環境、滿足規模的批量需求，是一項技術成熟、可靠性高的施工新技術。
2.2 水工混凝土中應摻摻合料
水工混凝土通常由膠凝材料、骨料、砂和水等組成，隨著工程的需要，摻合料已成為水工混凝土中不可缺少的第5組分。混凝土中摻入摻合料后，可以降低水化熱，抑制堿骨料反應，節約水泥，降低成本，綜合效益非常顯著。常見摻合料有粉煤灰（也有用作膠凝材料）、凝灰巖、硅粉、氧化鎂、陶瓷、金屬或非金屬礦渣等。
2.3 水工混凝土中必須摻外加劑
近10多年來，混凝土外加劑技術飛速發展，品種越來越多，性能越來越好，技術也越來越完善，為此，規定在混凝土中必須摻外加劑。目前常用的外加劑有：引氣劑、普通減水劑、緩凝減水劑、引氣減水劑、高效減水劑、緩凝高效減水劑、緩凝劑、泵送劑等。在水工混凝土中摻入外加劑后，能夠改善混凝土和易性，調整凝結時間，提高各項物理力學性能和耐久性，增強混凝土適應環境的能力等。
2.4 混凝土運輸條碼識別
在多品種混凝土同時運輸的情形下，需要對其正確識別，傳統的方法是在車輛的前部顯著位置設置標志，然而這種方法易于出錯。為此，三峽工程采用混凝土運輸計算機條碼識別系統，成功應用在左右岸拌和系統。其工作原理為：當調度發布運行指令后，紅燈轉為綠燈，即裝有條碼識別牌的車輛可以通行。車輛在行進中觸發安裝在入口處的紅外開關，微機檢測到該信號后，指令安裝在識別棚上方的攝像裝置和圖像采集卡進行采樣，對采集到的數據進行圖像識別處理，獲取該車需運輸的混凝土品種即秤桿號信息。根據每座拌和樓的生產狀況，按照優化調度的原則，在識別棚出口處前方的顯示牌指示車輛要去的樓號。同時，通知拌和樓按指定秤桿生產混凝土。整個處理過程約在1秒鐘左右全部自動完成。
在三峽右岸85m高程系統混凝土生產、運輸中，利用條碼識別近10萬車次，誤識別率小于萬分之五。通過該系統實現了群樓集控，提高了拌和樓群的綜合生產能力，避免了錯料等質量事故發生，取得了顯著的綜合效益。
2.5 混凝土水平和垂直運輸一體化
皮帶機以連續運輸為特征，具有較高的生產效率。尤其是近年來，塔帶機（頂帶機）和胎帶機的引進和應用，將混凝土水平運輸和垂直運輸合二為一，實現了對混凝土運輸傳統方式的變革，從而導致了皮帶機運輸混凝土的廣泛應用。
以TC2400型塔帶機為例，其工作幅度100m, 輸送帶寬760mm，基座為固定式，主塔直徑3.5m，分13個塔節（標準節每節長9.3m），能借助液壓千斤頂自動爬升。塔柱抗彎力矩為33 354kN·m。吊鉤以下的高度為95 m，給料皮帶和送料皮帶長分別為90m和130m，帶寬760mm。工作電源為480V60Hz或380V50Hz，總功率300kW。其混凝土輸送能力為：三級料7m3/min、四級料5m3/min。
塔帶機的主要技術特性如下：
（1）塔柱具有自升功能。初始安裝時間約需6周，以后自身加高一節塔身只需3h。
（2）操作方便。正常操作僅需1人，加上維護、管理人員，每臺每班只需3人。
（3）控制范圍，輸送能力高。TC2400型塔帶機控制幅度100m，三級配混凝土的小時輸送能力理論上可高達420m3。
（4）一機二用，除用于混凝土澆筑入倉布料外，還可作為塔吊使用。塔機的工作幅度為84m，從皮帶輸送狀態轉換成吊車狀態僅需15min左右。
2.6 陡坡與垂直運輸設備
（1）負壓（真空）溜槽
榮地、江埡、普定等工程采用了負壓（真空）溜槽，其原理為：①當混凝土從集料斗進入溜槽下行時，由于溜槽具有良好的密封性，溜槽內部的空氣從底部排出。②由于混凝土在溜槽內并非密實，與槽壁之間存在空隙，當混凝土下行時，在管內產生真空度（即負壓），此時槽內氣壓力小于外界氣壓，使柔性橢圓槽內向變形，槽內的混凝土受擠壓產生摩擦力，減緩了混凝土的下行速度。③混凝土在溜槽內速度變化時的隨機過程為：速度時，真空度越，因此，壓緊力越，即摩擦力越，使速度下降；反之，速度小時，真空度越小，即擠壓產生的摩擦力越小，使速度加快。
負壓（真空）溜槽由于采用真空負壓挾裹混凝土，能自動控制混凝土下卸速度，它不需要動力，結構簡單，使用方便，運行噪音小，無污染，制造成本低，適用于坡度為1∶0.75～1∶1陡峻斜面運輸。
（2）MY BOX
在三峽工程永久船閘豎井混凝土澆筑中，采用了具有二次攪拌功能的垂直連續式運輸設備MY BOX。該設備為日本前田公司的專利產品，混凝土料在MY BOX內自上而下自由下落，每經過一節就會增加2倍次的混合，當經過n節，即增加2n倍次的混合，它不需要外部能源或動力，能有效避免混凝土垂直運輸中的離析，使用方便。利用MY BOX共澆筑15萬多m3，既解決了洞井施工干擾的矛盾，又保證了澆筑質量，縮短了工期。與常規的吊罐或泵送混凝土垂直運輸方式相比，不僅降低勞動強度，而且節約運輸成本40%。
2.7 倉面五小機
平倉機、振搗機、高壓水沖毛機、倉面吊及噴霧機被稱之為倉面“五小機“，它是隨著混凝土施工技術的發展應運而生的。
在三峽、二灘等許多型水電工程的倉位混凝土澆筑中，平倉已采取專用平倉鏟、主振搗設備已采用帶有多個振搗棒頭的振搗機，這對于加快澆筑進度，保障澆筑質量起到了積極的保障作用。
高壓水沖毛技術是一項高效、經濟而又能保證質量的縫面處理技術，其沖毛壓力為20～50 MPa，沖毛時機以收倉后24～36h為宜，沖毛延時以每平米0.75～1.25min效果最佳。
倉面吊主要用于輔助倉內模板、鋼筋安裝等項工作，最吊高9m，最吊重5t，其體積小，自重輕，運轉靈活，可適應于全倉位作業。
倉面噴霧機是在澆筑倉面上空形成一道霧化屏障，以隔離倉外氣溫進而形成倉面小氣候的溫控設施。在夏季混凝土澆筑中，采用倉面噴霧的倉位，其倉內小氣候溫度要比倉外氣溫降低4～6℃，溫控效果十分明顯。
2.8 混凝土保溫技術
混凝土的側面永久保溫，已由過去的掛草席、布簾改為具有良好保溫性能的化工產品。當采用拆模后外掛（或外粘）施工方法時，多選用適當厚度的聚乙烯卷材，為增加卷材強度，可在卷材兩面覆上彩條布。當采用在立模后內貼施工方法時，多選用聚苯乙烯板材，拆模后保溫材料就留在混凝土表面。當采用拆模后在混凝土表面噴涂施工方法時，則選用雙組份發泡聚氨酯材料。這些新的保溫技術，均比傳統保溫方法工效高，效果好，無污染，現場文明美觀。
2.9 其它
除上述各項之外，還在預埋冷卻水管的材料和方法、預埋件的施工工藝、升層（3m）混凝土澆筑、施工縫面采用低一級配的混凝土或同一級配的富漿混凝土替代鋪砂漿以及混凝土溫控、養護等方面均取得了進展，這里不再一一詳述。
