張波　王金輝　汪世民

摘 要： 碾壓混凝土壩工程中碾壓混凝土壓實(shí)度是質(zhì)量控制的重要工作之一。利用無(wú)核密度儀進(jìn)行碾壓混凝土壓實(shí)度的檢測(cè)及控制，在蓮花臺(tái)水電站大壩得以很好應(yīng)用，取得顯著效果。

關(guān)鍵詞： 碾壓混凝土;無(wú)核密度儀;碾壓工藝;壓實(shí)度控制

【中圖分類(lèi)號(hào)】TV523 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-3733（2020）08-0166-02

1 前言

碾壓混凝土是一種塌落度為零的超干硬性混凝土。碾壓混凝土是一種與常態(tài)混凝土施工方法完全不同的混凝土，用碾壓混凝土筑壩可以簡(jiǎn)化溫控，加快施工進(jìn)度。碾壓混凝土是將土石方施工機(jī)械容量大、速度快、大面積作業(yè)的優(yōu)點(diǎn)和混凝土強(qiáng)度高、耐久性高的特點(diǎn)融合到一體，從而達(dá)到快速經(jīng)濟(jì)施工的目的。它的發(fā)展只有幾十年的歷史，但是應(yīng)用越來(lái)越廣泛，尤其在大體積混凝土的水利水電工程中應(yīng)用較多。碾壓混凝土只有達(dá)到很高的壓實(shí)度，才能具有預(yù)期的強(qiáng)度、不透水性和拉伸應(yīng)變能力。壓實(shí)度對(duì)碾壓混凝土性能的影響是非常顯著的，因此，對(duì)碾壓混凝土的壓實(shí)度應(yīng)給予足夠重視，并把它作為施工質(zhì)量的主要指標(biāo)之一予以嚴(yán)格控制。為了探究碾壓混凝土壓實(shí)度的檢測(cè)與控制，作者采用無(wú)核密度儀技術(shù)對(duì)碾壓混凝土壩壓實(shí)度進(jìn)行試驗(yàn)研究。并在蓮花臺(tái)水電站碾壓混凝土壩進(jìn)行了運(yùn)用，取得顯著的效果。

2 檢測(cè)方法的選定

2.1 檢測(cè)方法的特點(diǎn)

（1）核子密度儀法

核子密度儀是現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)壓實(shí)度較常用的一種方法，以散射法或直接透射法測(cè)定路基或路面材料的密度和含水率，并計(jì)算施工壓實(shí)度。儀器按規(guī)定方法標(biāo)定后，其檢測(cè)結(jié)果可以作為工程質(zhì)量評(píng)定與驗(yàn)收的依據(jù)。本方法可以檢測(cè)土、碎石、土石混合物、瀝青混合材料和非硬化水泥混凝土等材料。

（2）無(wú)核密度儀法

無(wú)核密度儀可快速測(cè)量水工碾壓混凝土、水穩(wěn)層密度及壓實(shí)度。該儀器的特點(diǎn)是標(biāo)定簡(jiǎn)單、精度高，可重復(fù)性好，采用電磁感應(yīng)技術(shù)代替核子源放射法，成本低、高安全用戶(hù)不用為繁瑣的環(huán)評(píng)申請(qǐng)、耗時(shí)的培訓(xùn)、以及嚴(yán)苛的運(yùn)輸管制而煩惱。

（3）挖坑灌砂法

挖坑灌砂法是檢測(cè)壓實(shí)度最常用的試驗(yàn)方法之一，本方法適用于在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定基層（或者底基層）、砂石路面以及路基土的各種材料壓實(shí)層的密度和壓實(shí)度。

2.2 檢測(cè)方法的研究分析

核子密度儀在過(guò)去的四十多年中一直是世界各地檢測(cè)土工材料的密度最廣泛使用的方法，因?yàn)楹俗用芏葍x具有其它檢測(cè)方法所不具備的檢測(cè)準(zhǔn)確、快速、經(jīng)濟(jì)和無(wú)損檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。盡管核子儀使用起來(lái)非常安全，從來(lái)沒(méi)有對(duì)操作人員產(chǎn)生危害，但由于核子儀使用了同位素放射源，出于對(duì)輻射的憂(yōu)慮，隨著近幾年國(guó)家對(duì)核子儀的控制，人們對(duì)核輻射的認(rèn)識(shí)及對(duì)健康保護(hù)的提高，核子密度儀也隨著時(shí)代的發(fā)展也慢慢淡出了市場(chǎng)，而采用無(wú)核密度儀進(jìn)行壓實(shí)度試驗(yàn)越來(lái)越受到人們的關(guān)注。目前公路工程已經(jīng)開(kāi)始使用該技術(shù)，水利水電工程碾壓混凝土壩使用相對(duì)比較少。與傳統(tǒng)方法相比，無(wú)核密度儀具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）與核子密度儀相比，無(wú)核化是無(wú)核密度儀的最大優(yōu)勢(shì)，購(gòu)買(mǎi)前不需要申請(qǐng)輻射許可證及進(jìn)行環(huán)境評(píng)價(jià)報(bào)告，且不需要進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的安全儲(chǔ)存方法、定期的泄漏測(cè)試及設(shè)備標(biāo)定，使用過(guò)程限制因素較多。

（2）若試驗(yàn)檢測(cè)中具備一步法操作條件，與灌砂法等方法相比其檢測(cè)速度能大為提高。從圍堤填筑檢測(cè)應(yīng)用情況來(lái)看，無(wú)核密度儀一般1min完成1個(gè)測(cè)點(diǎn)的檢測(cè)工作，檢測(cè)速度完全能夠滿(mǎn)足土方填筑連續(xù)施工的要求。

（3）灌砂法等傳統(tǒng)破壞性檢測(cè)方法在檢測(cè)后會(huì)留下大小不等的試坑，且擾動(dòng)周邊壓實(shí)面。雖然規(guī)范對(duì)這些試坑的回填要求進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但在施工中試坑的回填質(zhì)量控制一直是個(gè)被忽視的環(huán)節(jié)，往往成為質(zhì)量隱患。無(wú)核密度儀屬于無(wú)損性檢測(cè)，對(duì)原有已壓實(shí)面不造成破壞，不會(huì)影響填筑質(zhì)量。

2.3 檢測(cè)方法的校驗(yàn)

為了保證大壩施工的順利進(jìn)行，確保大壩施工質(zhì)量，為施工提供科學(xué)合理、可靠的施工技術(shù)參數(shù);為了在大壩正式施工前，檢驗(yàn)施工各個(gè)環(huán)節(jié)的可行性、可靠性，按照規(guī)范及相關(guān)設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行了碾壓混凝土現(xiàn)場(chǎng)工藝試驗(yàn)。同時(shí)，為了提高蓮花臺(tái)水電站碾壓混凝土施工質(zhì)量，選擇挖坑灌砂法試驗(yàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)選用的無(wú)核密度儀進(jìn)行校驗(yàn)，以驗(yàn)證碾壓混凝土質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備準(zhǔn)確性。試驗(yàn)結(jié)果表明，無(wú)核密度儀的檢測(cè)結(jié)果與灌砂法的檢測(cè)結(jié)果比較接近，并都滿(mǎn)足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。為了工程質(zhì)量、進(jìn)度及安全著想，經(jīng)過(guò)業(yè)主及監(jiān)理同意最終選擇無(wú)核密度儀進(jìn)行碾壓混凝土壓實(shí)度的控制。

3 檢測(cè)設(shè)備的率定

根據(jù)不同材料、不同的測(cè)量模式分別進(jìn)行測(cè)試率定與修正，只有對(duì)不同材料進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)修正，才能保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。因?yàn)闊o(wú)核密度儀在出廠前是在室內(nèi)模擬密度標(biāo)樣等不同密度、不同含水量的模擬標(biāo)準(zhǔn)試件上進(jìn)行率定的。在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)，可能含有一些特殊元素，會(huì)直接影響儀器的密度與含水量的測(cè)量計(jì)數(shù)，所以只有經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比測(cè)試校正儀器，消除誤差，使其測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確真實(shí)，才能代替常規(guī)檢測(cè)方法進(jìn)行壓實(shí)度和含水量的快速測(cè)定。為消除不同原材料對(duì)壓實(shí)度測(cè)量的影響，根據(jù)每一種類(lèi)型的配合比配制的碾壓混凝土標(biāo)準(zhǔn)試塊進(jìn)行率定。在連續(xù)澆筑情況，為了使儀器處于穩(wěn)定狀態(tài)，可以每天率定一次。

4 現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度的檢測(cè)

根據(jù)《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》DL/T 5112-2009要求，建筑物的外部（迎水面）混凝土相對(duì)密度不應(yīng)小于98%，內(nèi)部（背水面）混凝土相對(duì)密度不應(yīng)小于97%。用無(wú)核密度儀檢測(cè)碾壓遍數(shù)與壓實(shí)度關(guān)系，對(duì)于提高施工質(zhì)量，加快施工速度，減少機(jī)具磨損，有較大意義。蓮花臺(tái)水電站在中間試驗(yàn)和施工過(guò)程中進(jìn)行最佳碾壓遍數(shù)測(cè)量，現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)振碾6遍、8遍、10遍各測(cè)五個(gè)點(diǎn)平均，最終選擇外部、內(nèi)部混凝土最優(yōu)遍數(shù)為8遍。碾壓時(shí)，無(wú)論其有振碾壓遍數(shù)是多少，有振碾前均無(wú)振碾壓2遍，最后再靜碾2遍收面。確定施工工藝的碾壓遍數(shù)，并在施工中校核此工藝是否合適?；炷聊雺汗に囋囼?yàn)見(jiàn)表1。

加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)碾壓混凝土遍數(shù)的控制，及時(shí)進(jìn)行碾壓混凝土壓實(shí)度檢測(cè)。確保試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，及時(shí)向項(xiàng)目部提供有關(guān)信息。剛碾壓完畢的層面由于受到擠壓后有一個(gè)反彈過(guò)程，壓實(shí)度的測(cè)試宜在碾壓完畢10分鐘后進(jìn)行，并將無(wú)核密度儀測(cè)試的結(jié)果作為壓實(shí)度的判定依據(jù)?，F(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度按規(guī)范要求的檢測(cè)頻率檢測(cè)，建筑物的外部（迎水面）混凝土壓實(shí)度平均值達(dá)到99.1%，內(nèi)部（背水面）混凝土壓實(shí)度平均值達(dá)到98.7%。碾壓混凝土實(shí)測(cè)壓實(shí)度匯總統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2。

5 現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度的控制

碾壓混凝土只有達(dá)到很高的壓實(shí)度，才能具有預(yù)期的強(qiáng)度、不透水性和拉伸應(yīng)變能力。壓實(shí)度對(duì)碾壓混凝土性能的影響是非常顯著的，因此，對(duì)碾壓混凝土的壓實(shí)度應(yīng)給予足夠重視，并把它作為施工質(zhì)量的主要指標(biāo)之一予以嚴(yán)格控制。

為防止壩體壓實(shí)度的不均一性，影響混凝土大壩整體質(zhì)量，日常施工需要用質(zhì)量管理圖進(jìn)行控制。在施工過(guò)程中應(yīng)及時(shí)、準(zhǔn)確對(duì)倉(cāng)面每一個(gè)條帶的碾壓混凝土壓實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)，倉(cāng)面壓實(shí)度施工可控制在不小于規(guī)范值，對(duì)壓實(shí)度進(jìn)行質(zhì)量控制。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)達(dá)不到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的部位，需進(jìn)行補(bǔ)碾，直到檢測(cè)結(jié)果符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)補(bǔ)碾后情況還未好轉(zhuǎn)，應(yīng)采取因果分析方法對(duì)施工中所有情況進(jìn)一步分析，進(jìn)而確認(rèn)方法后，對(duì)達(dá)不到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的部位進(jìn)行返工處理。對(duì)由于運(yùn)料車(chē)車(chē)輪經(jīng)過(guò)使已碾好的混凝土倉(cāng)面被破壞，此時(shí)需經(jīng)再次碾壓后方能鋪筑新料。

6 總結(jié)

用無(wú)核密度儀對(duì)蓮花臺(tái)水電站碾壓混凝土壩的室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究表明，經(jīng)過(guò)校核后的無(wú)核密度儀來(lái)檢測(cè)和控制壓實(shí)度是可行的。無(wú)核密度儀具有快速、無(wú)損、大體積測(cè)量等特點(diǎn)，測(cè)量精度可以滿(mǎn)足施工的要求。從無(wú)核密度儀檢測(cè)的結(jié)果看，蓮花臺(tái)水電站建筑物的外部（迎水面）混凝土壓實(shí)度平均值達(dá)到99.1%，內(nèi)部（背水面）混凝土壓實(shí)度平均值達(dá)到98.7%，蓮花臺(tái)水電站碾壓混凝土壩壓實(shí)度分布比較均勻的，可以認(rèn)為蓮花臺(tái)水電站碾壓混凝土壩施工壓實(shí)質(zhì)量?jī)?yōu)良，蓮花臺(tái)水電站碾壓混凝土壩使用無(wú)核密度儀進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè)與控制取得顯著效果，為碾壓混凝土突破一道難關(guān)，并為其它工程提供了借鑒。此技術(shù)值得在碾壓混凝土施工時(shí)參考和推廣。

參考文獻(xiàn)

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