水工混凝土施工技术的进展及问题

摘要：我国的混凝土坝起步于1950年代初，发展很快，基本上是10年一个台阶，水工混凝土施工技术也有长足进步，如优先使用散装水泥车，掺用掺合料外加剂，混凝土运输条码识别，水平、垂直运输一体化，仓面机械配套以及混凝土保养工程等等。尽管如此，仍存在一些问题需要探讨，比如规范混凝土浇筑的仓面配套，浇筑过程控制和质量标准等。

1 概述

人们对于水工混凝土的认识，始于20世纪初，随着越来越多的混凝土大坝的施工兴建，对混凝土的了解越来越深刻。如：发现混凝土的强度与水灰比有关，才逐步用低流态混凝土代替高流态混凝土；对混凝土配比进行设计，才懂得选择不同级配骨料代替以往不洗不筛；为调节和降低混凝土水化热，才推行利用中、低热水泥品种，掺加掺合料和外加剂等措施；为适应大体积混凝土施工受温度控制的制约，普遍采用柱状分块法浇筑、骨料预冷、加冰拌和、快速入仓、通仓薄层浇筑等综合措施。正是上述认识和措施；为混凝土坝向更大高度、更大规模发展创造了条件，为水工施工走一条不断提高质量、缩短工期、降低造价，改善结构性能的通路找到了一条途径。

我国的混凝土坝建设起步于20世纪50年代初，比工业发达国家落后数10年。由于我国是个农业大国，水电资源非常丰富，建坝综合效益特别显著，所以，尽管建国初期工业基础薄弱，科技相对落后，资金也很短缺，但是国家和政府把水电建设放在非常重要的位置，推动了水电事业的快速发展，基本上是每10年就上一个台阶。

1950年代建设了一批坝高100m级的混凝土坝，其代表性的坝有梅山连拱坝，坝高88.24m；新安江水电站，坝高105m，三门峡水电站，坝高106m等。

1960年代建设了一批坝高100～150m级的混凝土坝，其代表性的坝有刘家峡重力坝，坝高147m等。

1970年代后期至80年代，建设了一批坝高150～200 m级的混凝土坝，其代表性的坝有龙羊峡重力拱坝，坝高178m；乌江水电站，坝高165m；东江双曲拱坝，坝高157m等。

1990年代初列为世界混凝土坝先进行列的二滩水电站双曲拱坝进入施工，其坝高达240m；与此同时，世界最大的水利枢纽三峡工程也于1994年底正式开工，其最大坝高181m。

随着坝工建设的高速进展，水电施工技术也得到了长足进步，特别是近20年来，水电施工技术在许多方面都获得了较大突破，与传统的施工技术相比，产生了许多新的变革。

2 施工技术主要进展

2.1 优先使用散装水泥

目前，我国的建筑业施工，主要使用袋装水泥，而水工混凝土则规定优先使用散装水泥。在水工混凝土中使用散装水泥可以方便施工、降低成本、改善环境、满足大规模的批量需求，是一项技术成熟、可靠性高的施工新技术。

2.2 水工混凝土中应掺掺合料

水工混凝土通常由胶凝材料、骨料、砂和水等组成，随着工程的需要，掺合料已成为水工混凝土中不可缺少的第5组分。混凝土中掺入掺合料后，可以降低水化热，抑制碱骨料反应，节约水泥，降低成本，综合效益非常显著。常见掺合料有粉煤灰（也有用作胶凝材料）、凝灰岩、硅粉、氧化镁、陶瓷、金属或非金属矿渣等。

2.3 水工混凝土中必须掺外加剂

近10多年来，混凝土外加剂技术飞速发展，品种越来越多，性能越来越好，技术也越来越完善，为此，规定在混凝土中必须掺外加剂。目前常用的外加剂有：引气剂、普通减水剂、缓凝减水剂、引气减水剂、高效减水剂、缓凝高效减水剂、缓凝剂、泵送剂等。在水工混凝土中掺入外加剂后，能够改善混凝土和易性，调整凝结时间，提高各项物理力学性能和耐久性，增强混凝土适应环境的能力等。

2.4 混凝土运输条码识别

在多品种混凝土同时运输的情形下，需要对其正确识别，传统的方法是在车辆的前部显著位置设置标志，然而这种方法易于出错。为此，三峡工程采用混凝土运输计算机条码识别系统，成功应用在左右岸拌和系统。其工作原理为：当调度发布运行指令后，红灯转为绿灯，即装有条码识别牌的车辆可以通行。车辆在行进中触发安装在入口处的红外开关，微机检测到该信号后，指令安装在识别棚上方的摄像装置和图像采集卡进行采样，对采集到的数据进行图像识别处理，获取该车需运输的混凝土品种即秤杆号信息。根据每座拌和楼的生产状况，按照优化调度的原则，在识别棚出口处前方的显示牌指示车辆要去的楼号。同时，通知拌和楼按指定秤杆生产混凝土。整个处理过程大约在1秒钟左右全部自动完成。

在三峡右岸85m高程系统混凝土生产、运输中，利用条码识别近10万车次，误识别率小于万分之五。通过该系统实现了群楼集控，提高了拌和楼群的综合生产能力，避免了错料等质量事故发生，取得了显著的综合效益。

2.5 混凝土水平和垂直运输一体化

皮带机以连续运输为特征，具有较高的生产效率。尤其是近年来，塔带机（顶带机）和胎带机的引进和应用，将混凝土水平运输和垂直运输合二为一，实现了对混凝土运输传统方式的变革，从而导致了皮带机运输混凝土的广泛应用。

以TC2400型塔带机为例，其工作幅度100m, 输送带宽760mm，基座为固定式，主塔直径3.5m，分13个塔节（标准节每节长9.3m），能借助液压千斤顶自动爬升。塔柱抗弯力矩为33 354kN·m。吊钩以下的高度为95 m，给料皮带和送料皮带长分别为90m和130m，带宽760mm。工作电源为480V60Hz或380V50Hz，总功率300kW。其混凝土输送能力为：三级料7m3/min、四级料5m3/min。

塔带机的主要技术特性如下：

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