混凝土生产与浇筑的要点

（1）混凝土原材料。

工程所需的主要原材料的供应方式为建设单位统一采购供应和承包商自购两种方式，其中建设单位统一采购供货的有水泥、粉煤灰、钢筋、止水铜片，砂石骨料单独生产供应各承包商，承包商采购有外加剂、橡胶止水带等。水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，粉煤灰采用Ⅰ级粉煤灰，采用大理岩砂石骨料（由大西沟人工砂石骨料加工系统生产）。

外购原材料进场时监理工程师对原材料的出厂合格证、质量证明书进行审查，并对该批原材料进行见证取样和抽样检测。承包商对建设单位采购的主要材料进行复检，对其自购的原材料按规范进行抽样检测。建设单位在工地现场建立中心试验室，主要负责监理工程师抽检部分原材料及中间产品检测。监理工程师根据试验规范和建设单位与中心试验室签订的检测协议商定的抽检频率以及现场实际情况进行各项原材料的抽样试验，承包商按合同规定向中心试验室和监理工程师无偿提供试验用材料。监理工程师独立抽检的频次按不低于施工承包商应检频次10%控制，对于初检不合格的原材料及半成品，进行双倍复检。

同厂家、同品种、同强度等级的水泥按200～400t为一批，取样一组，不足200t也作为一批取样，取样检测结果：水泥3d、28d抗压强度和抗折强度、初凝时间、终凝时间、细度、安定性等指标均满足《通用硅酸盐水泥》（GB175—2007）国家标准的要求。粉煤灰以连续供应200t为一批，取样一组，不足200t时也按一批取样，取样检测结果表明：粉煤灰的细度、需水比、含水量、烧灰量等各项指标均满足《水工混凝土掺用粉煤灰技术规范》（DL/T5055—2007）Ⅰ级粉煤灰技术要求。外加剂掺量大于或等于1%的以100t为一批，掺量小于1%的以50t为一批，掺量小于0.01%的以1～2t为一批，一批进场的外加剂不足一个批号数量的，也按一批进行抽检，外加剂检测结果均满足《水工混凝土外加剂技术规程》（DL/T5100—1999）的标准要求。人工骨料品质检测，细骨料按同料源每600～1200t为一批，检测细度模数、含泥量、泥块含量和含水率；粗骨料按同规格碎石每2000t为一批，检测超径、逊径、针片状含量、含泥量、泥块含量。检测结果表明：细骨料除石粉含量（偏大）、粗骨料除超逊径有超标现象外，其余指标基本满足要求。

（2）混凝土配合比设计。

1）混凝土分区及设计指标。拦沙坝Ⅰ区中，坝体内部混凝土（高程1391.00m以下至垫层混凝土以上部分），采用C9015W4F100三级配碾压混凝土。拦沙坝Ⅱ区中，坝体外部上游高程1372.00m以下、下游高程1354.00m以下防渗（厚度2.0m）及基础垫层（厚1.5m）采用C9025W8F150三级配常态混凝土。Ⅲ区采用C9025W8F300二级配常态混凝土，部位为大坝最右侧岸坡坝段长68m部分、最左侧岸坡坝段长33.677m部分高程1391.00m以上，河床坝段长98.323m部分高程1383.40m以上，坝体外部上游高程为1372.00～1391.00（1383.40）m、下游高程为1354.00～1391.00（1383.40）m厚度2.0m的防渗混凝土，防浪墙混凝土。Ⅳ区中，止水槽、集水井、高程1383.40m以下基础灌浆排水廊道、楼梯井、吊物孔等孔洞周围约1.0m范围内混凝土，采用C9025W8F150二级配常态混凝土。各区混凝土强度保证率均为80%。拦沙坝混凝土分区情况如图8.3.1所示。

图8.3.1　拦沙坝混凝土分区情况

注：图中尺寸单位为mm，高程单位为m。

拦河坝除右岸1号坝段和左岸14号坝段为常规混凝土重力坝外，其余坝段为碾压混凝土重力坝，采用金包银方式。坝体混凝土分为4个区。Ⅰ区中，坝体内部混凝土，采用C9015W4F100三级配碾压混凝土。Ⅱ区中，坝体外部高程1354.00m以下防渗（厚度2.0m）及基础垫层（厚1.5m）采用C9025W8F150三级配常态混凝土。Ⅲ区中，采用C9025W8F300二级配常态混凝土，部位为全坝高程1390.00m以上坝体，上游高程1354.00～1390.00m厚度2.0m的防渗混凝土以及防浪墙混凝土。Ⅳ区中，1号和14号坝段高程1390.00m以下的坝体下游侧混凝土，坝体外部下游高程1354.00～1390.00m的防渗混凝土，止水槽及廊道、泵房、泄洪放空钢管操作室、吊物孔、集水井等孔洞周围，采用C9025W8F200二级配常态混凝土常态混凝土。各区混凝土强度保证率均为80%。拦河坝混凝土分区情况如图8.3.2所示。

图8.3.2　拦河坝混凝土分区情况

注：图中尺寸单位为mm，高程单位为m。

2）混凝土配合比设计试验用原材料检测。水泥采用乌兰42.5级普通硅硅酸盐水泥和冀东42.5级普通硅硅酸盐水泥，检测结果见表8.3.2。检测结果均满足《通用硅酸盐水泥》（GB175—2007）的技术要求。

表8.3.2　水泥品质检测结果

粉煤灰采用Ⅰ级粉煤灰，检测结果见表8.3.3。检测结果均满足《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB1596—2005）的技术要求。

表8.3.3　粉煤灰品质检验结果

减水剂采用TBKW-1高效减水剂、TBFD-2缓凝高效减水剂，引气剂采用HBTB-81引气剂、TBKW-2引气减水剂，检测结果见表8.3.4和表8.3.5。检测结果均满足《水工混凝土外加剂技术规程》（DL/T5100—1999）的技术要求。

表8.3.4　高效减水外加剂品质检验结果

表8.3.5　引气外加剂品质检验结果

细骨料采用大西沟大理岩人工砂，检测结果见表8.3.6。依据《水工混凝土砂石骨料试验规程》（DL/T5151—2001）对人工砂进行检验，人工砂品质检验结果满足《水工混凝土施工规范》（DL/T5144—2001）技术要求。

表8.3.6　人工砂品质检验结果

粗骨料采用大西沟大理岩人工碎石，检测结果见表8.3.7。依据《水工混凝土砂石骨料试验规程》（DL/T5151—2001）对人工粗骨料进行检验，粗骨料品质检验结果满足《水工混凝土施工规范》（DL/T5144—2001）的技术要求；粗骨料不同级配比例堆积密度及空隙率检测结果见表8.3.8，根据试验结果选取常态混凝土三级配粗骨料比例为4∶3∶3（大石∶中石∶小石）；二级配粗骨料比例为55∶45（中石∶小石）。泵送混凝土二级配粗骨料比例为45∶55（中石∶小石）。碾压混凝土三级配粗骨料比例为3∶4∶3（大石∶中石∶小石）。

表8.3.7　人工粗骨料品质检测结果

表8.3.8　人工粗骨料堆积密度及空隙率检测结果

3）配合比试验。

a.混凝土强度与水胶比关系试验。选择水胶比为0.30～0.55，粉煤灰掺量为0、20%、30%、40%的情况，试拌不同水胶比和粉煤灰掺量二级配常态混凝土的强度性能试验结果。选择水胶比为0.35～0.55，粉煤灰掺量为0、10%、20%的情况，试拌不同水胶比和粉煤灰掺量二级配泵送混凝土的强度性能试验结果。选择水胶比为0.30～0.55，粉煤灰掺量为0、20%、30%、40%的情况，试拌不同水胶比和粉煤灰掺量三级配常态混凝土的强度性能试验结果。选择水胶比为0.4～0.5，粉煤灰掺量为40%、50%、60%的情况，试拌不同水胶比和粉煤灰掺量三级配碾压混凝土的强度性能试验结果，并建立水胶比与强度关系，拟合强度关系回归方程见表8.3.9。

表8.3.9　不同粉煤灰掺量水胶比混凝土28天强度回归方程

注　Y为混凝土强度；X为水胶比。

b.混凝土拌和物性能试验。二级、三级配常态混凝土配合比设计坍落度按70～90mm控制，泵送混凝土配合比设计坍落度按140～160mm控制；含气量控制在4%～6%之间，碾压混凝土设计VC值为3～7s。

选择水胶比为0.30～0.55，粉煤灰掺量为0、20%、30%、40%，每方用水量为139～120kg，砂率为30%～34%，缓凝高效减水剂掺量1%，引气剂掺量0.8%的情况，试拌不同水胶比和粉煤灰掺量和用水量二级配常态混凝土，拌和物性能试验结果为：坍落度为75～90mm，含气量为3%～5.7%。选择水胶比为0.35～0.55，粉煤灰掺量为0、10%、20%，每方用水量148～133kg，砂率38%～42%，缓凝高效减水剂掺量1.3%，引气剂掺量0.5%情况，试拌不同水胶比和粉煤灰掺量和用水量二级配泵送混凝土，拌和物性能试验结果为：坍落度为135～180mm，含气量为3.2%～5.9%。选择水胶比为0.30～0.55，粉煤灰掺量为0、20%、30%、40%，每方用水量113～100kg，砂率26%～30%，缓凝高效减水剂掺量1%，引气剂（HBTB-81）掺量2.5%～3.5%的情况，试拌不同水胶比和粉煤灰掺量和用水量三级配常态混凝土，拌和物性能试验结果为：坍落度为75～90mm，含气量为4.1%～6.9%。选择水胶比0.40～0.5，粉煤灰掺量为40%、50%、60%，每方用水量92～84kg，砂率为33%～35%，引气剂（HBTB-81）掺量（20.2～21.0）/万情况，试拌不同水胶比和粉煤灰掺量和用水量三级配碾压混凝土，拌和物性能试验结果为：VC值为4～5s，含气量为4.6%～5.4%。(www.xing528.com)

各拌和物28天极限拉伸值为：二级配常态混凝土均大于0.81×10-4（弹性模量为35.0～46.2GPa）；二级配泵送混凝土均大于0.81×10-4（弹性模量为35.9～38.5GPa）；三级配常态混凝土均大于0.86×10-4（弹性模量为35.8～43.2GPa）；三级配碾压混凝土均大于0.71×10-4（弹性模量为33.8～38.6GPa）。常态和泵送混凝土抗渗性能均大于W8等级要求，碾压混凝土抗渗性能均大于W4等级要求。不同水胶比和粉煤灰掺量抗冻试验结果表明：最大水胶比0.55和最大粉煤灰掺量60%混凝土抗冻等级能达到F250，所选粉煤灰掺量、水胶比混凝土抗冻试验结果均满足相应的混凝土抗冻等级要求。

4）混凝土配合比控制参数。按照混凝土保证率95%，标准差3.5～5.5配置混凝土强度为：C15配置强度为20.8MPa，C20配置强度为26.6MPa，C25配置强度为31.6MPa，C30配置强度为37.4MPa。不同配置强度等级混凝土计算水灰比为：C15为小于0.57，C20为小于0.53，C25为小于0.50，C30为小于0.45。

混凝土拌和物性能二级、三级配常态混凝土配合比设计坍落度按70～90mm控制，泵送混凝土配合比设计坍落度按140～160mm控制；含气量控制在4%～6%之间，碾压混凝土设计VC值为3～5s。混凝土极限拉伸值满足0.70×10-4设计指标。常态和泵送混凝土抗渗性能大于W8等级要求，碾压混凝土抗渗性能大于W4等级要求。控制混凝土含气量为4%～6%，粉煤灰掺量小于30%，水胶比与混凝土等级相适应即可满足相应混凝土抗冻等级要求。

考虑上述因素，满足呼和浩特抽水蓄能电站工程要求的混凝土配合比主要控制参数见表8.3.10。

表8.3.10　呼和浩特抽水蓄能电站工程混凝土配合比控制参数

（3）混凝土拌和及运输。

混凝土由下水库混凝土拌和系统供给，设有两座HZS180强制式拌和站和一座HZS120强制式拌和站，总额定生产能力为480m3/h，实际生产能力约为175m3/h（单台HZS180站为65m3/h，HZS120站为45m3/h），月生产能力为8.75万m3。坝体碾压及常态混凝土运输均采用15t自卸汽车和混凝土罐车运输。河床坝基垫层混凝土采用长臂反铲入仓；高程1391.00m以下碾压混凝土采取自卸汽车直接入仓，相应高程垫层和上游、下游迎水面混凝土同时施工，装载机或长臂反铲配合入仓；高程1391.00m以上为常态混凝土，采用反铲或混凝土输送泵入仓；廊道、电缆沟盖板和楼梯采用预制结构，人工配合吊车吊装。

（4）大坝混凝土浇筑。

碾压混凝土压实层厚30cm，采用平层连续上升的方法，基础约束区按1.5～2m一个升层，脱离基础约束区按3m一个升层；层间允许间隔时间控制在混凝土初凝时间内，混凝土拌和物从拌和到碾压完毕的时间不大于2h。铺料条带长度达到12m时，采用TS160型宽履带式平仓机平仓；碾压设备采用DX120型自行式振动碾，辅以手扶式BW75S型振动碾和振动夯。碾压遍数为先无振碾压2遍再有振碾压6～8遍，至碾压混凝土表面泛浆时再无振碾压1～2遍。变态混凝土采用平铺法施工，随碾压混凝土浇筑逐层施工，每层按两小层铺混凝土二次掺浆，掺浆量按变态混凝土量的5%～7%控制。河床部位基础面常态混凝土垫层浇筑完毕并冲毛后间歇3～5天，均匀摊铺砂浆或垫层混凝土后在其上进行碾压混凝土施工。坝肩、上游和下游迎水面及坝体内部其他常态混凝土，与主体碾压混凝土同步上升。坝体横缝宽度2cm，常态混凝土部分采用2cm厚硬质闭孔泡沫板填缝，碾压混凝土部分压入彩条布填缝。横缝内上、下游迎水面均设两道止水，第一道为厚1.2mm退火紫铜片，第二道为B型橡胶止水。在止水与坝基相接处设置止水槽，止水片深入坝基50cm。

拦沙坝和拦河坝碾压混凝土压实度最小值为98%，平均值为99.3%；拦沙坝设计龄期混凝土抗压强度标准差为1.32～2.23MPa，保证率为96%～99.9%；拦河坝设计龄期混凝土抗压强度标准差为1.52～2.26MPa，保证率为93.3%～97.1%；混凝土（28天龄期）抗冻指标满足设计要求。混凝土取芯拦沙坝60m，拦河坝73.5m，芯样获得率100%，芯样表面光滑、致密，骨料分布均匀，层间结合良好。对取芯孔压水11段，最大透水率0.03Lu，平均透水率0.008Lu，满足内部混凝土透水率不大于0.3Lu的设计标准。

（5）混凝土温度控制。

1）温度控制指标。基础容许温差见表8.3.11和表8.3.12。

表8.3.11　常态混凝土基础容许温差

表8.3.12　碾压混凝土基础容许温差

最高温度控制标准为：坝体常态混凝土按每个坝段强约束区、弱约束区和非约束区规定4—10月各月容许最高温度。拦沙坝为：强约束区岸坡1～2号、10～12号坝段为31.5～36℃，河床4～9号坝段为28.5～30.5℃；弱约束区岸坡坝段为33～36℃，河床坝段为30.5℃；非约束区为34～38℃。拦河坝为：强约束区岸坡1～4号、12～14号坝段为31.5～36℃，河床5～11号坝段为28.5℃；弱约束区岸坡坝段为33～35℃，河床坝段为30.5～32℃；非约束区为34～38℃。

坝体碾压混凝土也按不同坝段强约束区、弱约束区和非约束区规定4—10月各月的容许最高温度。拦沙坝为：强约束区为23℃，弱约束区为25℃，非约束区为27～29.5℃。拦河坝为：强约束区1、2、14号坝段为26℃，3号坝段为23～25℃，其余坝段为23℃；弱约束区2、3、13、14号坝段为27℃，其余坝段为25℃；非约束区为27～29.5℃。

11月至次年3月为冬季停工期。

大坝混凝土内外温差控制不超过20℃。

新老混凝土温差为：连续上升坝体且高度大于0.5L时，允许老混凝土面上下各L/4范围内已浇筑混凝土与新浇筑混凝土实际平均温度之差为16～18℃；浇筑块侧面长期暴露时，或上层混凝土高度小于0.5L或非连续上升时上下层温差控制标准不超过16℃。碾压混凝土较常态混凝土相应情况低1℃。

填塘、陡坡按基础强约束区容许最高温度控制，孔口周边混凝土如补水管、排水管等孔口周边（5～6m）按相应部位温控要求严加控制。

在2011年拦沙坝浇筑到高程1352.50m时进入越冬间歇期，在2013年拦沙坝浇筑完成，拦河坝浇筑到高程1383.00m时进入越冬间歇期。拦沙坝坝体内部混凝土平均温度要求见表8.3.13，越冬复工后从严控制越冬面部位新老混凝土上下层温差不大于14℃。

表8.3.13　拦沙坝越冬前后内部混凝土平均温度要求

2）混凝土温度控制措施。

a.混凝土出机口温度控制措施。夏天采用4～10℃深井水进行混凝土拌和，骨料仓架设遮阳棚和石子仓采用GSW10型喷雾机喷雾，可降低环境温度4～6℃，降低骨料温度2.5～4℃。可基本满足混凝土出机口温度不大于14℃要求。

b.混凝土浇筑温度控制措施。在自卸汽车顶部设置遮阳篷；在高温季节、多风和干燥的气候碾压混凝土施工采取喷雾保湿措施；仓面及时碾压、及时覆盖保温材料，防止温度回升。

c.坝体混凝土最高温度控制措施。采用通水冷却控制混凝土最高温度，冷却水采用拦沙坝上游渗水，水温为8～10℃。碾压混凝土内冷却水管采用直径32mm高密度聚乙烯管（导热塑料管），水平间距1.5m，上下层间距1.5m，水管距上、下游坝面1～1.5m，单根冷却水管长度不大于250m。常态混凝土冷却水管水平间距1m，上下层间距0.9m。水管进、出水口引至廊道内进行冷却通水。

通水采用天然河水，初期通水水温为8～13℃，时间不少于15天，通水流量为30～40L/min，最大日降温速率不大于0.5℃/d，控制混凝土最高温度不超过设计要求。二期通水冷却在9月中旬对8月之前浇筑的混凝土进行通水，通水水温为13～15℃，二期通水时间为30～60天，水管通水流量为13～18L/min，最大日降温速率不大于0.2℃/d，混凝土温度与水温之差不超过13℃。

d.坝面保温。在下水库工地附近桥墩上进行了喷涂聚氨酯保温材料试验。通过喷涂5种不同厚度保温层试验分析，喷涂8cm厚聚氨酯加3cm厚聚氨酯保护砂浆方式保温及经济效果最佳。大坝上、下游坝面永久保温措施为：上游面高程1374.00m以下基坑采用5cm厚聚氨酯喷涂及土石回填保温，下游面及坝体上游面高程1374.00m以上的坝面采用8cm厚聚氨酯喷涂、抹3cm厚聚酯砂浆保温。坝体混凝土越冬保护措施为：混凝土坝面铺筑5cm聚苯乙烯保温被+1层彩条布+15cm厚的稻草或麦秆+1层防水编织布，上面采用沙袋点状压盖。

3）混凝土温度控制成果。

a.拦沙坝混凝土出机口温度和浇筑温度。平均温度分别为7～18℃和8～14.5℃。最高温度仪埋检测，在一期通水后混凝土最高温度为29.9～46℃，有所超标。坝体通水冷却，进水温度平均为11℃，出水温度为16～19℃，平均温升5～8℃，通水流量控制在31～36L/min。混凝土闷温温度平均值范围为13.8～15.3℃，平均14.2℃，满足越冬前混凝土内部温度设计要求。

b.拦河坝混凝土出机口温度和浇筑温度。平均温度分别为12～14.5℃和13～16℃。最高温度仪埋检测，在一期通水后混凝土最高温度为21.9～45.5℃，有所超标。坝体通水冷却，进水温度平均为11～15℃，出水温度平均为15.2～18.0℃，平均温升1.3～6℃，通水流量控制在28.5～33L/min。混凝土闷温温度平均值为14.7～15.1℃，满足越冬前混凝土内部温度设计要求。

（6）大坝裂缝检查及处理。

拦沙坝垫层混凝土2011年7月开始浇筑，坝体浇筑至高程1352.50m仓面经过2011年冬季越冬，至高程1399.50m仓面经过2012年冬季越冬，2013年6月28日整个坝体混凝土浇筑完成。拦河坝垫层混凝土2012年5月开始浇筑，坝体浇筑至高程1383.00m仓面经过2012年冬季越冬，2013年9月27日整个坝体混凝土浇筑完成。

拦沙坝混凝土共发现裂缝30条，均为横纵向裂缝，28条平行坝轴线，2条垂直坝轴线，其中21条为贯穿性裂缝，9条为表面裂缝。缝深采用压水孔压水检查，压水孔偏距分别为30cm、60cm、75cm，压水孔的角度均为45°。裂缝均进行凿槽后用预缩砂浆回填、嵌缝，缝深不小于60cm的裂缝均进行超细水泥灌浆，埋设4分灌浆管。灌浆水灰比采用1∶1、0.8∶1、0.6∶13个比级，灌浆压力不大于0.1MPa，当回浆管排浆达到或接近最浓比级浆液，管口压力达到最大值，注入率不大于0.4L/min时，持续20min后停灌。缝深不小于30cm的裂缝均铺设双层并缝钢筋，距缝面分别为10cm、40cm。

2011年拦沙坝垫层混凝土发生裂缝主要原因为混凝土配合比中胶凝材料用量过大，混凝土最高温度较高（38～39℃），昼夜温差大（白天30℃，夜间13℃），特别夜间温度较低造成混凝土内外温差过大，加上浇完垫层混凝土后即进行基岩固结灌浆，混凝土间歇期较长。通过优化混凝土配合比降低了垫层混凝土胶凝材料用量约41kg（水泥用量减少51kg，粉煤灰掺量增加10kg），在垫层混凝土浇完后浇筑一层碾压混凝土再进行基岩固结灌浆作业，并完善混凝土温控措施，拦沙坝高程1352.50m以上混凝土仅发现3条裂缝，拦河坝混凝土经检查未发现裂缝。