基于混凝土防裂縫技術(shù)在水庫堆石壩面板中的應(yīng)用探討

劉琴艷 龍倍佳

【摘要】文章重點針對混凝土面板的防裂技術(shù)在水庫堆石壩面板中的應(yīng)用及混凝土面板裂縫的分類及成因進行了簡要的分析研究，可供類似水利工程參考、借鑒。

【關(guān)鍵詞】水庫堆石壩；混凝土；防裂縫技術(shù)

一、工程簡介

該水庫主要以煙地灌溉為主兼顧農(nóng)村人畜飲水的綜合性水利工程。水庫擋水建筑物為鋼筋混凝土面板堆石壩，最大壩高55.5m，水庫總庫容417萬m3，壩頂寬度7m，壩頂長度133m，壩頂高程723.50m，壩基趾板高程668.00m，水庫正常蓄水位720.00m；設(shè)計上下游壩坡比均為1：1.4。該水利樞紐流域氣候溫和，屬亞熱帶氣候，降雨量充沛，降雨多集中在3-8月份，多年平均氣溫11.4℃，極端最高41.1℃（1971年7月27日）。極端最低氣溫-6.9℃（1977年1月30日），平均風(fēng)速1.6m/s，歷年平均降水量為1081.3mm，多年平均水面蒸發(fā)量為1297.7mm（20cm蒸發(fā)皿）。

二、混凝土面板的設(shè)計

（一）面板厚度

水庫壩高55.5m屬中等壩高，大壩面板厚度采用0.4m等厚。

（二）面板混凝土

主壩混凝土面板設(shè)計指標為C25W8F100，二級配混凝土，混凝土砂石骨料采用石料場花崗巖人工軋制而成，混凝土中摻入Ⅱ級粉煤灰20%，每立方混凝土摻入0.6kg格雷斯聚丙烯纖維。并摻加優(yōu)質(zhì)高效減水劑和引氣劑。

（三）面板分塊

面板分縫分塊主要從改善面板受力狀態(tài)、方便施工的目的出發(fā)，面板寬度分別為6m和12m兩種，共計17塊。板間設(shè)置垂直縫，面板與防浪墻間設(shè)置水平縫。垂直縫共16條，其中兩岸張性縫13條，河床段壓性縫3條，長度共計712.5m，縫內(nèi)設(shè)兩道止水。

三、混凝土面板裂縫的分類及成因

面板混凝土裂縫從成因主要分為溫度裂縫、干縮裂縫、結(jié)構(gòu)裂縫。

溫度裂縫是由于水泥水化熱作用或外界溫度影響，特別是氣溫驟降，形成混凝土內(nèi)外溫差過大，致使混凝土產(chǎn)生裂縫。干縮裂縫是由于外界和溫度條件影響混凝土面板因失去過多水分而產(chǎn)生收縮裂縫；混凝土干縮通常是一個漸進的過程，可能要延續(xù)3個月甚至1年以上。雖然混凝土的徐變可以使其松弛并延緩開裂，但后期有溫度應(yīng)力和干縮疊加，對混凝土裂縫產(chǎn)生嚴重威脅。所以盡量減少混凝土的干縮仍然是十分必要的。另外，新澆混凝土尚未終凝，由于表面蒸發(fā)過快失水引起混凝土塑性收縮而產(chǎn)生淺表細微裂縫，也應(yīng)采取措施預(yù)防和及時處理。結(jié)構(gòu)裂縫主要是由于面板長而薄的特點、外荷載或壩體、壩基的不均勻變形而引起，需要采取一系列結(jié)構(gòu)和施工措施研究解決。

四、混凝土防裂技術(shù)在水庫堆石壩中的應(yīng)用

（一）優(yōu)化面板混凝土配合比設(shè)計提高混凝土的抗裂性能

（1）優(yōu)選混凝土原材料

砂石骨料選用線膨脹系數(shù)較小的花崗巖軋制而成，其檢測結(jié)果見表l，各項指標均滿足規(guī)范要求；碎石最佳級配試驗見表1，采用最大振實密度法確定最佳比例，從試驗結(jié)果可知，碎石級配5～20mm和20～40mm碎石比例在50%：50%時級配最佳；水泥選用P.042.5水泥，經(jīng)試驗結(jié)果表明，該水泥各項指標均滿足（硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》中有關(guān)規(guī)定，為合格水泥。

（2）面板混凝土配合比設(shè)計試驗研究

面板混凝土配合比通過原材料物理力學(xué)性能指標試驗，大壩面板混凝土設(shè)計中摻入20%的Ⅱ級粉煤灰，摻入HJUNF—2A高效減水劑0.8%，用以減少混凝土單位體積中的水泥用量，降低混凝土的水化熱，摻格雷斯聚丙烯纖維0.6kg/m3，同時在減水劑中摻入HJAE—A引氣劑1.1/萬（以膠凝材料重量百分比計），以提高面板混凝土的抗裂性和耐久性，增加混凝土的和易性。

（二）強化施工管理，嚴格施工過程質(zhì)量控制

加強面板混凝土施工的過程控制是面板防裂的重中之重。在總結(jié)國內(nèi)外大型堆石壩面板防裂經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，對管理層和作業(yè)層進行系統(tǒng)地培訓(xùn)交底，確保每道工序、每個環(huán)節(jié)層層監(jiān)督，嚴格把關(guān)。嚴格按照試驗確定的混凝土配合比進行拌制，嚴格控制外加劑的摻量和拌和時間，各項材料計量準確，確?；炷翑嚢杈鶆?，保證混凝土和易性和聚丙烯纖維的分散性。應(yīng)用混摻配合比在面板混凝土施工過程中，混凝土拌和物坍落度損失較小且比較穩(wěn)定，根據(jù)現(xiàn)場實測資料反映（氣溫10～20℃），拌和站出機口混凝土與倉面混凝土20～30min內(nèi)坍落度損失穩(wěn)定在l～1.5cm，90～180min內(nèi)坍落度損失穩(wěn)定在1.5～2.5cm?；炷涟韬臀镳ぞ坌院?，在坡面溜槽輸送過程中混凝土物料并未出現(xiàn)分離現(xiàn)象，在坡面溜槽中呈現(xiàn)整體下滑狀態(tài)。倉面做到布料均勻，充分振搗，確?；炷撩軐崳徊捎秒p層拖架人工壓漿收面，保證表面密實平整光滑；做好面板混凝土澆筑防雨遮蓋措施，遇到大雨或特大暴雨時停止?jié)仓?，過后做好接頭處理，再恢復(fù)施工。

（三）面板混凝土防裂的工程措施

（1）改善面板約束條件

該水庫主壩應(yīng)用混凝土擠壓邊墻施工新工藝具有同層墊層料填筑與上游坡面防護一次性完成的特點，簡化了傳統(tǒng)施工工藝上游坡面墊層超填、壩坡整修、斜面碾壓、坡面防護等工藝，加快了墊層料施工進度，提高了坡面保護能力，同時也提高了墊層料的填筑碾壓質(zhì)量，避免了由于墊層料碾壓不密實產(chǎn)生的不均勻沉降而導(dǎo)致面板產(chǎn)生裂縫。平順、光滑的墊層面，有效地減少表面摩察系數(shù)，防止應(yīng)力集中。擠壓邊墻施工嚴格控制表面平整度，對超出規(guī)范值+5～-8cm的部位采用人工找平，有陡坎的人工不平減少表面突變，擠邊墻坡面噴涂陽離子乳化瀝青，減少了擠壓邊墻對面板混凝土接觸基面的摩阻和約束而產(chǎn)生的拉應(yīng)力，減少了裂縫的產(chǎn)生。

（2）保證混凝土的澆筑質(zhì)量

在加強各種原材料質(zhì)量控制的前提下，加強混凝土拌和物質(zhì)量控制，各種材料計量準確，混凝土坍落度控制在30～50mm（夜間）、40～60mm（白天），保證混凝土拌和物質(zhì)量的均勻性和穩(wěn)定性?；炷涟韬臀镳ぞ坌院茫炷猎谶\輸和入倉過程中未出現(xiàn)離析和骨料分離現(xiàn)象，在坡面溜槽中呈現(xiàn)整體下滑狀態(tài)；倉面加強布料、振搗、滑模提升、人工壓漿收面等工序的質(zhì)量控制。

五、結(jié)束語

水庫主壩面板混凝土通過科學(xué)的配合比研究與優(yōu)化及精心的組織管理和嚴格的過程控制、及時周到的養(yǎng)護等一系列工程施工措施，提高了混凝土自身抗裂能力，減少了外界對面板混凝土的影響，實現(xiàn)水庫面板混凝土澆筑后無裂縫的效果。經(jīng)過水庫面板混凝土施工實踐和應(yīng)用，為同類堆石壩面板混凝土防裂積累和提供了新的施工經(jīng)驗。