水利水电工程中碾压混凝土施工技术的优化研究

随着我国基础设施建设规模的不断扩大，水利水电工程在防洪、灌溉、供水、发电等方面的作用日益凸显。在这类工程的建设中，碾压混凝土因其优越的力学性能和施工便捷性，逐渐取代传统混凝土成为大坝等重力结构的主要建材之一。该技术自引入以来，已在多个重大工程中取得良好成效，但随着工程规模日趋复杂，对其施工工艺的要求也不断提高。现实中，碾压混凝土施工仍面临着温度应力控制、施工缝处理、材料性能波动等多重挑战，亟需从技术与管理两方面进行优化与提升。

一、碾压混凝土施工技术概述

（一）碾压混凝土的定义与特性

碾压混凝土（Roller Compacted Concrete，简称 RCC）是一种具有较低水胶比、较大骨料含量、无需传统振捣工艺的干硬性混凝土材料。其拌合物具有良好的干稠度和可碾压性，适用于大体积、高强度、快速施工的工程结构中[1]。典型的 RCC 配合比中，水胶比常控制在 0.30～0.35 之间，粉煤灰掺量可达到水泥质量的 30%～70% ，具有显著的抑制水化热效果。该材料的显著特征是摊铺后立即使用重型振动压路机进行碾压，形成密实整体结构，强度发展迅速，28d 抗压强度一般可达 25～40MPa ，适用于筑坝、厂房基础、溢洪道等结构。在施工效率方面，相较于常规混凝土，其日铺筑量可达 3000～6000m³ ，明显提高工期进度。

（二）施工流程与工艺要点

碾压混凝土施工包括原材料选择、拌合、运输、摊铺、碾压、接缝处理及养护等环节。骨料多为粒径不大于 75mm 的连续级配碎石，细集料选用中砂或石屑，粉煤灰用于改善工作性并降低水化热，水泥以普通或矿渣硅酸盐为主 [2]。拌合采用双卧轴强制式拌合站，时间控制在 45～60 秒。混合料经输送带或自卸车运至现场，摊铺厚度控制在 30～35cm ，要求层间连续作业。碾压使用 10t 以上双钢轮振动压路机，碾压不少于 4 遍，密实度达 98% 以上。表面需喷洒水雾或涂刷养护剂，湿养时间不少于7 天。

二、碾压混凝土施工存在的关键问题

（一）温控裂缝风险高

大体积碾压混凝土施工中，水化热释放集中，易形成内部温度与外界温差较大的状态，引发温度裂缝。例如在高坝工程中，坝体中心温度常达到 60% 以上，表层夜间降温迅速，温差可超 25°C ，若未采取有效降温与控温措施，极易导致热胀冷缩型裂缝。传统的表层喷雾和塑料薄膜养护手段，在夏季高温季节效果有限。

（二）施工均匀性与接缝质量难以保证

碾压混凝土的干硬性特性决定了其对摊铺与碾压的时间间隔要求严格。若层间间隔时间超过1 小时，未进行充分再处理将导致冷缝形成，成为结构薄弱点。此外，接缝面未彻底清除浮浆与碎屑，也会影响后层粘结性能。在施工高峰期，如调度不合理，常出现“施工接缝多、位置不规则”等现象，导致整体密实性和抗渗性下降。

（三）设备调度与工序衔接不协调

碾压混凝土施工对设备的依赖程度高，尤其是在高强度连续作业条件下，拌合站、运输设备、摊铺机、压路机需高效协同作业。一旦出现某一环节故障，将影响整条生产链。如摊铺间断，将造成层面失水干燥，进而影响压实度和粘结强度。同时，不合理的运输路径安排亦会导致拌合物初凝时间提前，影响施工质量。

（四）质量监测手段滞后

传统的质量检测主要依赖试件检测和现场观察，难以及时反馈实时施工状态。例如，压实度和含水率的检测通常滞后于实际施工，若存在问题也难以追溯原因。对于温度应力控制，现有热控系统多依赖人工记录与简化计算，缺乏动态感应与智能分析，难以实现全过程调控。

三、碾压混凝土施工技术的优化研究

（一）材料与配合比的优化

优化碾压混凝土的配合比关键在于控制水胶比、合理掺合矿物材料以及优化骨料级配结构。目前常采用“低水胶比 + 双掺体系”的设计方法，即水胶比控制在 0.28～0.32 之间，同时掺入粉煤灰和矿渣，其总掺量不超过胶凝材料的 70% 。这种配比可有效抑制水化热峰值，提升混凝土早期强度与抗裂性能。在骨料方面，选用 5-40mm 的连续级配碎石构成稳定骨架体系，提升密实度，减少水泥浆体用量，从而降低水化热和干缩率。此外，适量添加膨胀剂（如UEA）可控制体积稳定性，高性能减水剂（如聚羧酸系）则有助于改善拌合物流动性与和易性。例如，在某水库大坝工程中，通过调整粉煤灰掺量为 50% 、控制水胶比为 0.30，成功将坝体最大水化热温升控制在 52% 以内，显著减少温度裂缝出现频率。

（二）温控与裂缝控制技术

温控裂缝控制是碾压混凝土施工中的关键问题，必须构建“预控—监测—调节”一体化温控体系。在前期设计阶段，应建立三维温控仿真模型，结合坝体几何特性与施工进度，预测高温区和潜在裂缝风险点 [3]。在实际施工中，通过设置 Φ25～Φ50mm 的内埋冷却水管系统，通入冷却循环水可将关键区域温度差降低 10～15^∘C 。同时，红外温度传感器布设于坝体关键部位，配合数据采集模块与智能热控系统，实现温度变化的实时监控与自动调节。在某水电站碾压施工过程中，采用分层通水冷却结合外部喷雾系统，配合连续 7 天恒温养护，有效抑制坝体中心与边缘温差，确保混凝土结构的整体稳定性。

（三）机械化与智能化施工装备优化

随着工程技术的发展，智能化机械设备在碾压混凝土施工中的应用日益广泛。现代智能碾压机配备 GPS 系统与压实控制模块，能够实时记录碾压遍数、速度、压实度等参数，通过数据可视化平台反馈给操作人员，有效避免漏压与过压问题。同时，拌合站采用自动化系统控制原料投加、水量调节及混合时间，配料误差可控制在 ±2% 以内，提高生产效率和拌合质量。输送系统与摊铺设备则通过地面雷达与位移感应器进行协同调度，保持施工连续性与均匀性。以某水坝工程为例，引入基于物联网的智能压实系统，实现碾压工序与调度系统联动，使单日施工进度提升 18% ，同时压实密度稳定性提升明显，工程整体质量获得有效保障。

（四）施工组织与管理流程优化

科学的组织管理是确保碾压混凝土施工高效进行的重要保障。施工管理应采用滚动式动态进度控制，结合 BIM（建筑信息模型）技术实现对施工流程的可视化协调和优化。在物资与设备配置上，应建立施工数据库，依托资源调度平台进行动态匹配，减少设备闲置与施工冲突，提升整体调度效率。合理组织人力、材料与机械资源，采用分区施工、昼夜轮班与错峰作业模式，确保施工连续性与接缝质量的一致性与稳定性。例如，某水电枢纽项目设立了全天候三班倒调度机制，并将施工区域划分为五个功能分区，分阶段推进，有效缓解高峰期资源紧张问题，保证了坝体压实度与施工进度的均衡发展，最大限度降低了人为因素干扰与施工组织混乱带来的风险。

总结：

碾压混凝土施工技术在水利水电工程中具有显著的结构与经济优势，但其在高效施工与质量控制方面仍面临诸多挑战。通过在材料配比、温控管理、智能装备、施工组织等方面进行系统优化，能够有效提升施工整体性能与工程安全水平。随着数字化与智能化技术的融合发展，碾压混凝土施工将朝着更加高效、精细与可控的方向不断迈进。

参考文献：

[1] 卢 芝 , 张 官 清 . 水 利 施 工 中 碾 压 混 凝 土 施 工 技 术 [J]. 中 华 建设 ,2024,(09):118-120.

[2] 王龙 . 碾压混凝土重力坝施工技术要点分析 [J]. 石材 ,2024,(03):123-125.

[3] 罗 黄 辉 . 碾 压 混 凝 土 重 力 坝 通 水 冷 却 施 工 优 化 [J]. 水 上 安全 ,2024,(19):176-178.