桃山水库大坝混凝土面板裂缝分布特点分析.pdf

2 0 1 1 年第 5期 ( 第 3 9卷) 黑龙江水利科技 H e i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y N o ． 5 2 0 1 1 ( T o t M N o ．3 9 ) 文章编号 ： 1 0 0 7— 7 5 9 6 ( 2 0 1 1 ) 0 5— 0 0 9 9— 0 2 桃 山水库大坝混凝 土面板裂缝分布特点分析 王克国， 李春杨 ( 黑龙江省桃 山水库管理处 ， 黑龙江 七台河 1 5 4 6 0 0) 摘 要 ： 混凝土结构的裂缝是不可避免的， 产生裂缝的原因很复杂。大坝混凝土面板的裂缝直接影响到面板的耐久性、 使用寿命和 大坝主体 的安全 ， 进行及时处理十分重要 。文章阐述了桃山水库 大坝混凝 土面板裂缝 的分布及 其特点 ， 形成 原因 ， 并提 出 了处理工艺 。 关键词 ： 裂缝； 分布特点； 裂缝处理； 灌浆工艺 中图分类号： T V 6 9 8 ． 2 3 文献标识码 ： B 桃山水库位于黑龙江省七台河市内， 一期工程于 1 9 9 0 年 8 月末竣工 ， 是一座以防洪、 城市供水为主， 兼顾灌溉、 养 鱼等大型综合性水利枢纽工程。水库位于松花江支流倭肯 河中上游， 集水面积2 0 4 3 k m ， 多年平均径流量2 ． 8 6亿 m ， 多年平 均 降水量 5 0 0～5 5 0 m m， 多年 平均径 流深 1 0 0— 1 5 0 m m， 水库工程 Ⅱ等 Ⅱ级， 按1 0 0 a 一遇洪水设计， 2 0 0 0 a 一 遇洪 水 校 核， 校 核 总库 容为 2 ． 6 4亿 m ， 兴 利 总库 容 为 0 ． 9 8亿 i n ， 死库容为0 ． 1 8亿 i n ， 净调节水量为0 ． 8 3亿 m 。 水库由主坝、 副坝、 溢流坝和输水洞组成， 主坝为黏土心墙土 石坝， 副坝为均质土坝， 上游坝坡面为混凝土面板。 1 桃山水库混凝土面板工程特点及其类型 倭肯河流域属于中温带大陆性季风气候区， 多年平均降 水量在 5 0 0— 5 5 0 l n m， 降雨主要集中在汛期 7～9月份 ， 占全 年降水的7 0 ％左右。多年平均气温 3 ． 4 ℃左右 ； 气温最高为 7月份， 平均气温为 2 2 ~ C左右， 极端最高气温 3 5 ~ C； 1月份最 冷， 平均气温为零下 1 8 ~ C左右， 极端最低气温在 一3 5 ~ C。无 霜期1 2 0 d ， 最 大 冻 土深 为2 ． 0 m， 多 年平 均 水 面蒸 发 量 6 7 4 m m。混凝土面板产生裂缝的原因是多方面的， 主要有结 构设计、 地基沉降、 施工质量、 环境等因素。这些裂缝可以采 用灌缝方法修补， 使其恢复整体性和使用功能。但应是静止 的裂缝， 即其开展已基本稳定的。对于结构承载力不足引起 的裂缝应采取相应加固措施后才能填缝。根据其特点裂缝 分为6种类型： 1 ) 干缩裂缝 ， 由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致 变形不同的结果。 2 ) 塑性收缩裂缝， 混凝土在凝结之前 ， 表面因失水较快 而产生的收缩。 3 ) 沉陷裂缝， 不均匀沉降所致 ： 或因模板刚度不足， 模板 支撑间距过大或支撑底部松动等导致。 4 ) 温度裂缝， 温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温 差变化较大地区的混凝土结构中。 5 ) 化学反应引起的裂缝， 矿骨料反应裂缝和钢筋锈蚀引 起的裂缝等。 6 ) 施工过程中引起的裂缝。 2 大坝混凝土面板裂缝处理标准 混凝土面板裂缝处理标准： ①缝宽 ≤0 ． 2 5 m m的裂缝为 微细裂缝， 虽然不会产生大量渗漏 ， 但对面板的耐久性有较 大危害， 因裂缝细微灌浆的可灌性较差， 故对其只进行表面 封闭处理。 ②缝宽 > 0 ． 2 5 m m的裂缝为规模较大的裂缝， 如 不及时处理， 将引起库水或雨雪水从裂缝 中渗入， 导致面板 [ 收稿日期] 2 0 1 1 — 04 — 2 2 [ 作者简介] 王克国( 1 9 7 6一 ) ， 男 黑龙江七台河人， 工程师； 李春杨( 1 9 7 7 一) ， 男， 黑龙江七台河人 ， 工程师。 一 99 ～ 2 0 1 1 年第 5期 ( 第 3 9卷) 黑龙江水利科技 H e i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y NO ． 5 201 1 ( T o t a l N o ．3 9 ) 中的钢筋锈蚀加剧 ， 加快混凝土表面的碳化， 降低面板的耐 久性与使用寿命， 甚至危及工程的安全。采用灌浆处理可对 微细混凝土裂缝进行充填， 达到防渗补强的目的。 3 大坝混凝土面板裂缝几种处理材料 3 ． 1 环氧增厚涂料 环氧增厚涂料是一种性能优越的保护涂料， 适用于混凝 土裂缝处理 。具有以下特点： ①施工方法简便， 不需繁杂配 制， 只需将两组份按比例混合均匀即可涂刷； ② 固份含量高， 减少了普通溶剂型涂料中大量溶剂或稀释剂的挥发引起的 对人体和施工环境的污染； ③ 与混凝土黏结强度高； ④抗渗、 抗拉 、 抗 冲 、 抗弯等多种性能突出 ， 耐久性好 。 3 ． 2 化学材料灌浆 采用环氧灌浆材料， 是一种具有较高黏结强度及防渗特 性的改性环氧化学灌浆材料， 主要用于补强及防渗。这种材 料黏度低， 可灌性好， 可渗入0 ． 2 m m混凝土裂缝和微细岩体 内， 与国内外的同类材料相 比， 其早期发热量低 、 无毒性、 施 工操作方便， 是较理想的混凝土补强加固材料。 4面板裂缝处理的几种施工工艺方法 4 ． 1 缝 宽 ≤0 ． 2 5 m m裂缝处 理的施工 工艺 基面处理涂刷， 一面涂刷环氧增厚涂料： ①基面处理。 对裂缝两侧混凝土表面用打磨机磨刷， 并用钢丝刷进行清 理， 处理宽度为两侧各1 5 0 m m， 并用水对裂缝表面进行清洗 ， 要求冲洗后的表面无浮尘、 无杂质。②涂刷双组份聚硫。基 面要保持干燥 ， 对于潮湿表面可采用喷灯将基底表面烘干。 待混凝土表面干燥后， 涂刷聚硫一遍 ， 涂刷宽度为两侧各 1 5 0 m m， 即不能漏刷 ， 又不能涂刷过厚。③涂刷低黏度环氧。 待聚硫固化后涂刷低黏度环氧， 要求渗入混凝土表面， 与混 凝土表面充分黏结。④涂刷环氧增厚涂料。用环氧增厚涂 料在清洗过的裂缝两侧各1 5 0 m m 范围内涂刷缝面 2遍， 要求 涂刷厚而均匀。整道工序完成后 ， 涂层厚度1 mm 左右。 4 ． 2 缝宽 > 0 ． 2 5 m m裂缝处理施工工艺 缝宽> 0 ． 2 5 裂缝处理的施工工艺为： 基面清理——埋设 灌浆盒——封缝——灌注水溶性聚氨酯——表面封闭。具 体为： ①基面处理。与缝宽≤0 ． 2 5 m m 方式相同， 采取表面封 闭。②埋设灌浆盒。待混凝土表面干燥后， 间隔5 0 0 mm 左右 黏贴灌浆盒， 将环氧增厚涂料涂在灌浆盒的底座底面， 黏贴 到裂缝混凝土表面， 再用环氧增厚涂料涂刷整条缝面 2遍， 涂刷时要求均匀不漏刷。③封缝。用钢丝刷清理缝面， 在缝 面及灌浆盒周围均匀地涂刷， 并用环氧增厚涂料进行封堵， 以保证灌浆时不漏浆。④灌浆。灌浆前先压注丙酮， 试验压 力控制在0 ． 3 MP a 以内， 以检查、 了解裂缝的通畅情况和确定 吃浆量。配置浆液体积比： L W： H W=3 0 ： 7 0 ， 根据缝隙大小适 量加人稀释剂， 加固化剂， 加催化剂， 按次序加入后分别搅 匀。灌浆： 水平缝按顺序逐个灌浆， 坡面斜缝 自下而上灌浆， 灌注浆液从第 1 个灌浆盒开始， 当浆液连续从裂缝处或相邻 盒位冒出时， 立即停止转入第 2个灌浆盒继续灌注， 依次 向 前进行。灌浆压力O ． 5 MP a ， 3 m i n 不进浆即可结束灌浆。为 使裂缝完全被浆液灌满 ， 浆液在裂缝处未完全愈合的应进行 第 2次注浆， 第 2次注浆与第 1次注浆应有一定的时间间隔， 但必须在浆液凝固前完成。⑤表面封闭。浆液完全 固化后 拆除灌浆盒， 然后进行表面封闭。 综上所述， 水库大坝混凝土面板是大坝关键部分之一 ， 直接影响大坝主体的安全运行， 所以面板裂缝的控制是尤其 重要。混凝土裂缝是水利工程中的常见病和多发病， 随着混 凝土技术的发展， 防裂措施的方法也越来越多。实践证明， 上述方法通过桃山水库项 目参建各方的检查和验证 ， 一致认 为裂缝处理符合设计要求， 达到了预期 目的， 并且运行至今 无后期变化， 说明方法很成功。 参考文献 ： [ 1 ] 黑龙江省水利水电勘测设计研究院 ． 黑龙江省桃山水库二期 工程初步设计[ R] ． 哈尔滨： 黑龙江省水利水电勘测设计研究 院 ， 2 0 0 6 ． [ 2 ] 肖翔 ． 病险水工程裂缝修补技术[ M] ． 北京： 中国水利水电出 版社 ， 2 0 0 9