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摘要：碾压混凝土筑坝技术是目前国际坝工界最为推崇的筑坝新兴技术之一，采用与土石坝施工相同的运输及铺筑设备，用振动碾对碾压混凝土进行分层压实，具有坝体体积小、强度高、防渗性能好、施工程序简单、快速、经济、可使用大型通用机械的优点。碾压混凝土相对密实度是衡量碾壓混凝土施工质量的一个重要参数，本文以台山核电淡水水源工程，详细阐述了碾压混凝土相对密实度的施工控制和质量检测，给类似项目提供参考和借鉴。
关键词：碾压混凝土；相对密实度；施工质量；检测
1 工程概况
台山核电淡水水源工程位于台山市赤溪镇曹冲河下游，是台山核电厂工程的配套工程，主要任务是为台山核电厂提供淡水，通过在曹冲河建设新松水库，用输水管道将淡水输送至核电厂淡水厂，年供核电淡水量900万m?。新松水库坝型采用碾压混凝土重力坝，坝顶长度349m，最大坝高54m，碾压混凝土总量约20万m?。碾压混凝土区别于普通的常态混凝土，是将干硬性的混凝土拌和料分薄层摊铺并经振动碾压密实的混凝土，其压实要求类似于一般的砂砾土，但水泥硬化过程则接近混凝土的水灰比定则。碾压混凝土相对密实度是指施工仓面实测表观密度与碾压混凝土室内试验获得的基准表观密度之比。本工程中室内试验获得的基准表观密度为2387kg/m3，施工过程中采用长沙和盛光核电子科技有限公司生产的HSMD-2002型核子快速水分密度仪进行检测。
根据《水工碾压混凝土施工规范》DL/T 5112-2009规定，建筑物的外部混凝土相对密实度不应小于98%。内部混凝土相对密实度不应小于97%。通过对现场施工情况的调查，笔者发现经常出现碾压混凝土相对密实度初次检测达不到设计要求的情况，相对密实度一次性检测通过率仅为84%，平均每一个碾压层都有2～4个条带要经过补碾才能达到设计要求，补碾后还需用核子快速水分密度仪重新检测合格后才可以覆盖上层混凝土，补碾一次需花费10多分钟，同时对周边常态混凝土和变态混凝土造成干扰，大大降低了碾压混凝土施工效率，造成了大量的人力、物力浪费。
2 施工控制措施
鉴于碾压混凝土实际施工过程中，出现的相对密实度一次性通过率不高的情况，需采取措施加以控制，最终达到碾压混凝土快速筑坝的目的。
2.1 严格施工配合比施工
依据施工阶段设计文件组混凝土设计指标要求，对大坝碾压混凝土进行原材料试验、配合比参数选择试验、混凝土配合比设计、拌合物性能、力学性能以及抗渗性能等试验，配制出大坝碾压混凝土施工配合比（见表1）。碾压混凝土配合比所用材料为：江门海螺水泥厂42.5普通硅酸盐水泥、珠海发电厂Ⅱ级粉煤灰、经过GPS破碎机处理过的砂、库区石场及浙江龙游五强牌ZB-1RCC15超缓凝高效减水剂、ZB-1G型引气剂。
表1 大坝碾压混凝土配合比
设计
指标 水
胶
比 砂
率
（%） 粉煤灰（%） ZB-
1RCC15
（%） ZB-1G
（%） VC值（s） 材料用量（kg/m3）
用水量 水泥 粉煤灰 砂 粗骨料（mm） 外加剂 引气剂
5～20 20～40 40～80 ZB-
1RCC15 ZB-1G
R90100，W2 0.65 32 65 1.0 0.02 3～7 95 51 95+27① 650 442 589 442 1.46 0.0292
注：①为粉煤灰替代砂的质量。
在实际施工过程中，应按《水工碾压混凝土施工规范》DL/T 5112-2009规定的检测频率，对碾压混凝土配合比原材料进行检测，如细骨料检测：细度模数、石粉和微粒含量（每天一次），含水率（每2h一次或必要时）；粗骨料检测：超、逊径（每班一次），含水率（每班一次或必要时）；外加剂：溶液浓度（每班一次）。通过对原材料的检测，对碾压混凝土的施工配合比进行动态调整，最终使现场混凝土能满足施工要求。
2.2 对VC值实行动态控制
碾压混凝土VC值即碾压混凝土拌合物工作度，采用HVC-1型维勃稠度仪测定，以承压板底部大面积出浆瞬间所用的振动时间为碾压混凝土VC值，单位以s计。
台山核电淡水水源碾压混凝土坝结合现场碾压试验和其他同类工程的施工经验，最终确定碾压混凝土拌和物出机口的VC值为5±2s，层间间歇时间控制在8h以内为佳；每个层面碾压遍数为2+6+2（无振+有振+无振）。现场控制时以碾压过程中条带表面明显灰浆泌出，表面平整、湿润、光滑、碾滚前后有轻微弹性起伏现象为准。
根据台山核电淡水水源大坝配合比设计及现场测试（表2和图1）可以看出，现场施工中，VC值每增减1s，用水量需相应减增约1.7kg/m3。
表2 单位用水量与VC值关系
单位用水量（kg/m3） 92 95 98
VC值（s） 4.8 2.9 1.2
注：试验采用固定的水胶比、粉煤灰用量和砂率
图1 单位用水量与VC值关系
2.3 严格控制砂料含水率偏差
由于碾压混凝土为干硬性混凝土，对用水量非常敏感，因此砂料含水率要求比常态混凝土严格。当细骨料含水率偏差超过1%时，会引起碾压混凝土VC值不稳定，因此我们必须采取有效措施严格控制砂料含水率偏差。
（1）本工程碾压混凝土细骨料为天然河砂经GSP破碎机磨细处理的人工砂，毛砂需从河中开采，含水率较大，因此要求毛料堆放7天以上，使毛料充分脱水。
（2）毛料开采后要分区堆放，做好堆放场的布置和标识，同时要求分区运输，确保同一时段运输的毛料含水率保持一致。 （3）結合大坝混凝土温控要求，成品砂料场设彩钢遮阳棚，减少外界气侯对砂料含水率影响。
（4）成品砂生产过程中，砂料会不断堆高，因此我们安排挖掘机定期对料堆分区堆放。在混凝土生产过程中也要求装载机分区取料。
（5）设试验员对拌和楼拌料过程进行全程控制，根据砂料含水率及时对配合比进行调整。
2.4减少仓面粗骨料集中现象
由于碾压混凝土在卸料、平仓和碾压过程中，无可避免都会出现不同程度的骨料集中现象，集中的骨料由于缺少浆体包裹，虽经振动碾压作用，但浆体仍无法均匀填充在骨料之中，混凝土内部形成空洞，造成混凝土不密实缺陷，因此必须在施工过程中进行控制。
（1）采用双点叠压法卸料，即先将一部分混凝土卸成一堆，然后车辆向前移动0.5～1.0m再把剩余混凝土卸完，该部分混凝土就叠压在原料堆斜坡之上，可降低碾压混凝土下料高度0.5～1.0m，减少骨料分离。
（2）卸料后料堆周边小面积（60cm*60cm以内）的集中骨料人工用铁铲均匀铺洒。如面积较大（60cm*60cm以上）且集中骨料较多，人工处理效率低时，采用人工配合ZX60小型挖掘机搅拌均匀。
（3）摊铺条带的两侧和条带的端头也会出现集中骨料，平仓后人工及时用铁铲均匀铺洒在摊铺好的平仓面上。
（4）派专人跟碾，对碾压层面上的集中骨料，在表面洒细骨料处理。
2.5 避免每层摊铺厚度过大
摊铺厚度是经现场碾压试验得出的施工参数，控制在35±2cm。摊铺厚度小了容易造成过碾，骨料被压碎，影响混凝土强度，而且降低施工效率；摊铺厚度大了造成底部混凝土振动不足，混凝土不密实，影响层间结合效果。依靠平仓机手主观目测和施工经验控制摊铺厚度，不能满足施工质量要求，因此必须采取措施控制摊铺厚度。
（1）划线分层：由于碾压混凝土采用大面积通仓薄层法浇筑，各种施工机械和车辆在仓面上流水施工，如在仓面中间设置分层标志，必然会造成很大的施工干扰。经研究小组成员在沿仓面四周的模板和砼边上每隔10m用红漆喷出平仓线，以控制摊铺厚度。
（2）对于面积较大（超过1000m2）且呈正方形的浇筑仓采用水准仪全程跟踪复核。
（3）示范条带先行，后续条带跟进：对每个摊铺层的第一个条带的摊铺厚度进行严格控制，并以该条带作为示范条带，在后续条带平仓前，将平仓机的刮刀下放到示范条带表面，与示范条带搭接20cm，再向前平仓，以此类推。
3 检测情况及效果
通过以上控制措施，施工现场碾压混凝土质量明显提高，拌和物液化泛浆良好，骨料挂浆充分，条带表面明显灰浆泌出，表面平整、润湿、光滑、碾滚前后有轻微弹性起伏现象，可碾性良好。从2010年9月至2011年9月，现场共检测碾压混凝土相对密实度3027组，其中一次性达到规范规定的相对密实度达2845组，一次性通过率高达94%，减少了补碾的次数和补碾所花的时间，碾压混凝土卸料、平仓和碾压工序形成流水作业，大大地提高了施工效率。经统计：现场碾压混凝土浇筑能力从60m3/h提高到80～90m3/h，碾压混凝土层间间隔时间减少1～2个小时，保证了碾压混凝土层间结合效果，保障了碾压混凝土的质量，极大的促进了碾压混凝土快速筑坝技术，保证了工程的整体质量，节省了大量的人力、物力、财力。
4 结论
1、快速是碾压混凝土筑坝技术的最大优势，具有强大的生命力。而碾压混凝土相对密实度又是保证碾压质量的重要衡量指标，保证了相对密实度的一次性通过率，可加快工程施工速度，最终保证了碾压混凝土的快速筑坝技术。
2、碾压混凝土相对密实度采用长沙和盛光核电子科技有限公司生产的HSMD-2002型核子快速水分密度仪进行检测。核子快速水分密度仪在现场检测前应进行标定，标定块为与工程一致的原材料配置的碾压混凝土块。现场使用时应轻拿轻放，检测时人员应保持足够的安全距离，操作人员应经过培训上岗、定期检查身体，并配备必要的安全防护装备。
3、碾压混凝土相对密实度的检测频率应严格按规范规定执行，每铺筑100m2～200 m2至少应有一个检测点，每一铺筑层仓面内应不少于3个检测点。以碾压完毕10min后的核子水分密度仪测试结果作为表观密度判定依据。
4、对于现场碾压混凝土相对密实度检测达不到规范要求的，应进行补碾，补碾完毕并经重新检测合格后，方可进行上一层碾压混凝土铺筑。
参考文献：
[1] DL/T 5112-2009 水工碾压混凝土施工规范 [S]. 北京：中国电力出版社，2009.
[2] SL 352-2006 水工混凝土试验规程 [S]. 北京：中国水利水电出版社，2006.
[3] SL275-2001 核子水分-密度仪现场测试规程 [S]. 北京：中国水利水电出版社，2006.
[4]田育功.碾压混凝土快速筑坝技术 [M].北京：中国水利水电出版社，2010.
[5]杨海春，陈秋声，钟少全. 新松水库大坝碾压混凝土配合比试验[J].广东水利水电，2011，（5）：45-47，45.
[6]冯微，钟少全，李红强. VC值在台山核电淡水水源拦河坝工程中的控制应用[J].广东水利水电，2012，（6）：43-47.
关键词：碾压混凝土；相对密实度；施工质量；检测
1 工程概况
台山核电淡水水源工程位于台山市赤溪镇曹冲河下游，是台山核电厂工程的配套工程，主要任务是为台山核电厂提供淡水，通过在曹冲河建设新松水库，用输水管道将淡水输送至核电厂淡水厂，年供核电淡水量900万m?。新松水库坝型采用碾压混凝土重力坝，坝顶长度349m，最大坝高54m，碾压混凝土总量约20万m?。碾压混凝土区别于普通的常态混凝土，是将干硬性的混凝土拌和料分薄层摊铺并经振动碾压密实的混凝土，其压实要求类似于一般的砂砾土，但水泥硬化过程则接近混凝土的水灰比定则。碾压混凝土相对密实度是指施工仓面实测表观密度与碾压混凝土室内试验获得的基准表观密度之比。本工程中室内试验获得的基准表观密度为2387kg/m3，施工过程中采用长沙和盛光核电子科技有限公司生产的HSMD-2002型核子快速水分密度仪进行检测。
根据《水工碾压混凝土施工规范》DL/T 5112-2009规定，建筑物的外部混凝土相对密实度不应小于98%。内部混凝土相对密实度不应小于97%。通过对现场施工情况的调查，笔者发现经常出现碾压混凝土相对密实度初次检测达不到设计要求的情况，相对密实度一次性检测通过率仅为84%，平均每一个碾压层都有2～4个条带要经过补碾才能达到设计要求，补碾后还需用核子快速水分密度仪重新检测合格后才可以覆盖上层混凝土，补碾一次需花费10多分钟，同时对周边常态混凝土和变态混凝土造成干扰，大大降低了碾压混凝土施工效率，造成了大量的人力、物力浪费。
2 施工控制措施
鉴于碾压混凝土实际施工过程中，出现的相对密实度一次性通过率不高的情况，需采取措施加以控制，最终达到碾压混凝土快速筑坝的目的。
2.1 严格施工配合比施工
依据施工阶段设计文件组混凝土设计指标要求，对大坝碾压混凝土进行原材料试验、配合比参数选择试验、混凝土配合比设计、拌合物性能、力学性能以及抗渗性能等试验，配制出大坝碾压混凝土施工配合比（见表1）。碾压混凝土配合比所用材料为：江门海螺水泥厂42.5普通硅酸盐水泥、珠海发电厂Ⅱ级粉煤灰、经过GPS破碎机处理过的砂、库区石场及浙江龙游五强牌ZB-1RCC15超缓凝高效减水剂、ZB-1G型引气剂。
表1 大坝碾压混凝土配合比
设计
指标 水
胶
比 砂
率
（%） 粉煤灰（%） ZB-
1RCC15
（%） ZB-1G
（%） VC值（s） 材料用量（kg/m3）
用水量 水泥 粉煤灰 砂 粗骨料（mm） 外加剂 引气剂
5～20 20～40 40～80 ZB-
1RCC15 ZB-1G
R90100，W2 0.65 32 65 1.0 0.02 3～7 95 51 95+27① 650 442 589 442 1.46 0.0292
注：①为粉煤灰替代砂的质量。
在实际施工过程中，应按《水工碾压混凝土施工规范》DL/T 5112-2009规定的检测频率，对碾压混凝土配合比原材料进行检测，如细骨料检测：细度模数、石粉和微粒含量（每天一次），含水率（每2h一次或必要时）；粗骨料检测：超、逊径（每班一次），含水率（每班一次或必要时）；外加剂：溶液浓度（每班一次）。通过对原材料的检测，对碾压混凝土的施工配合比进行动态调整，最终使现场混凝土能满足施工要求。
2.2 对VC值实行动态控制
碾压混凝土VC值即碾压混凝土拌合物工作度，采用HVC-1型维勃稠度仪测定，以承压板底部大面积出浆瞬间所用的振动时间为碾压混凝土VC值，单位以s计。
台山核电淡水水源碾压混凝土坝结合现场碾压试验和其他同类工程的施工经验，最终确定碾压混凝土拌和物出机口的VC值为5±2s，层间间歇时间控制在8h以内为佳；每个层面碾压遍数为2+6+2（无振+有振+无振）。现场控制时以碾压过程中条带表面明显灰浆泌出，表面平整、湿润、光滑、碾滚前后有轻微弹性起伏现象为准。
根据台山核电淡水水源大坝配合比设计及现场测试（表2和图1）可以看出，现场施工中，VC值每增减1s，用水量需相应减增约1.7kg/m3。
表2 单位用水量与VC值关系
单位用水量（kg/m3） 92 95 98
VC值（s） 4.8 2.9 1.2
注：试验采用固定的水胶比、粉煤灰用量和砂率
图1 单位用水量与VC值关系
2.3 严格控制砂料含水率偏差
由于碾压混凝土为干硬性混凝土，对用水量非常敏感，因此砂料含水率要求比常态混凝土严格。当细骨料含水率偏差超过1%时，会引起碾压混凝土VC值不稳定，因此我们必须采取有效措施严格控制砂料含水率偏差。
（1）本工程碾压混凝土细骨料为天然河砂经GSP破碎机磨细处理的人工砂，毛砂需从河中开采，含水率较大，因此要求毛料堆放7天以上，使毛料充分脱水。
（2）毛料开采后要分区堆放，做好堆放场的布置和标识，同时要求分区运输，确保同一时段运输的毛料含水率保持一致。 （3）結合大坝混凝土温控要求，成品砂料场设彩钢遮阳棚，减少外界气侯对砂料含水率影响。
（4）成品砂生产过程中，砂料会不断堆高，因此我们安排挖掘机定期对料堆分区堆放。在混凝土生产过程中也要求装载机分区取料。
（5）设试验员对拌和楼拌料过程进行全程控制，根据砂料含水率及时对配合比进行调整。
2.4减少仓面粗骨料集中现象
由于碾压混凝土在卸料、平仓和碾压过程中，无可避免都会出现不同程度的骨料集中现象，集中的骨料由于缺少浆体包裹，虽经振动碾压作用，但浆体仍无法均匀填充在骨料之中，混凝土内部形成空洞，造成混凝土不密实缺陷，因此必须在施工过程中进行控制。
（1）采用双点叠压法卸料，即先将一部分混凝土卸成一堆，然后车辆向前移动0.5～1.0m再把剩余混凝土卸完，该部分混凝土就叠压在原料堆斜坡之上，可降低碾压混凝土下料高度0.5～1.0m，减少骨料分离。
（2）卸料后料堆周边小面积（60cm*60cm以内）的集中骨料人工用铁铲均匀铺洒。如面积较大（60cm*60cm以上）且集中骨料较多，人工处理效率低时，采用人工配合ZX60小型挖掘机搅拌均匀。
（3）摊铺条带的两侧和条带的端头也会出现集中骨料，平仓后人工及时用铁铲均匀铺洒在摊铺好的平仓面上。
（4）派专人跟碾，对碾压层面上的集中骨料，在表面洒细骨料处理。
2.5 避免每层摊铺厚度过大
摊铺厚度是经现场碾压试验得出的施工参数，控制在35±2cm。摊铺厚度小了容易造成过碾，骨料被压碎，影响混凝土强度，而且降低施工效率；摊铺厚度大了造成底部混凝土振动不足，混凝土不密实，影响层间结合效果。依靠平仓机手主观目测和施工经验控制摊铺厚度，不能满足施工质量要求，因此必须采取措施控制摊铺厚度。
（1）划线分层：由于碾压混凝土采用大面积通仓薄层法浇筑，各种施工机械和车辆在仓面上流水施工，如在仓面中间设置分层标志，必然会造成很大的施工干扰。经研究小组成员在沿仓面四周的模板和砼边上每隔10m用红漆喷出平仓线，以控制摊铺厚度。
（2）对于面积较大（超过1000m2）且呈正方形的浇筑仓采用水准仪全程跟踪复核。
（3）示范条带先行，后续条带跟进：对每个摊铺层的第一个条带的摊铺厚度进行严格控制，并以该条带作为示范条带，在后续条带平仓前，将平仓机的刮刀下放到示范条带表面，与示范条带搭接20cm，再向前平仓，以此类推。
3 检测情况及效果
通过以上控制措施，施工现场碾压混凝土质量明显提高，拌和物液化泛浆良好，骨料挂浆充分，条带表面明显灰浆泌出，表面平整、润湿、光滑、碾滚前后有轻微弹性起伏现象，可碾性良好。从2010年9月至2011年9月，现场共检测碾压混凝土相对密实度3027组，其中一次性达到规范规定的相对密实度达2845组，一次性通过率高达94%，减少了补碾的次数和补碾所花的时间，碾压混凝土卸料、平仓和碾压工序形成流水作业，大大地提高了施工效率。经统计：现场碾压混凝土浇筑能力从60m3/h提高到80～90m3/h，碾压混凝土层间间隔时间减少1～2个小时，保证了碾压混凝土层间结合效果，保障了碾压混凝土的质量，极大的促进了碾压混凝土快速筑坝技术，保证了工程的整体质量，节省了大量的人力、物力、财力。
4 结论
1、快速是碾压混凝土筑坝技术的最大优势，具有强大的生命力。而碾压混凝土相对密实度又是保证碾压质量的重要衡量指标，保证了相对密实度的一次性通过率，可加快工程施工速度，最终保证了碾压混凝土的快速筑坝技术。
2、碾压混凝土相对密实度采用长沙和盛光核电子科技有限公司生产的HSMD-2002型核子快速水分密度仪进行检测。核子快速水分密度仪在现场检测前应进行标定，标定块为与工程一致的原材料配置的碾压混凝土块。现场使用时应轻拿轻放，检测时人员应保持足够的安全距离，操作人员应经过培训上岗、定期检查身体，并配备必要的安全防护装备。
3、碾压混凝土相对密实度的检测频率应严格按规范规定执行，每铺筑100m2～200 m2至少应有一个检测点，每一铺筑层仓面内应不少于3个检测点。以碾压完毕10min后的核子水分密度仪测试结果作为表观密度判定依据。
4、对于现场碾压混凝土相对密实度检测达不到规范要求的，应进行补碾，补碾完毕并经重新检测合格后，方可进行上一层碾压混凝土铺筑。
参考文献：
[1] DL/T 5112-2009 水工碾压混凝土施工规范 [S]. 北京：中国电力出版社，2009.
[2] SL 352-2006 水工混凝土试验规程 [S]. 北京：中国水利水电出版社，2006.
[3] SL275-2001 核子水分-密度仪现场测试规程 [S]. 北京：中国水利水电出版社，2006.
[4]田育功.碾压混凝土快速筑坝技术 [M].北京：中国水利水电出版社，2010.
[5]杨海春，陈秋声，钟少全. 新松水库大坝碾压混凝土配合比试验[J].广东水利水电，2011，（5）：45-47，45.
[6]冯微，钟少全，李红强. VC值在台山核电淡水水源拦河坝工程中的控制应用[J].广东水利水电，2012，（6）：43-47.