奋斗水库碾压混凝土坝裂缝控制措施.pdf

2 0 1 6年第 7期 ( 第4 4卷) 黑龙江水利科技 He i l o n g j i a n g H y d r a u l i c S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y No 7 2 01 6 ( T o t a l N o 4 4 ) 文章编号： 1 0 0 7 7 5 9 6 ( 2 0 1 6 ) 0 7 0 0 6 4 0 2 奋 斗水库碾压混凝土坝裂缝控制措施 阚兴明， 刘景全， 张守文 ( 穆棱 市奋 斗水库工程建设管理处 ， 黑龙江 穆棱 1 5 7 5 0 0 ) 摘要 ： 奋斗水库行政区划属于黑龙江省穆棱市， 是一座以供水为主， 兼顾防洪、 发电、 灌溉等 综合利用水库。工程级别为大( ) 型， 主要非溢流坝、 溢流坝、 坝式进水 口、 坝后式电站和鱼 道等组成。拦河坝采用全断面碾压混凝土重力坝 ， 是黑龙江省第 1 座碾压混凝土坝。文章详 细论述了碾压混凝土特点及裂缝产生原因， 阐述了防止裂缝产生所采取的措施， 供施工单位 参考。 关键词： 碾压混凝土特点 ； 裂缝种类 ； 裂缝原因； 控制措施 中图分类号 ： T V 6 4 2 2 文献标识码 ： B O 引 言 奋斗水库行政区划属于黑龙江省穆棱市， 是一 座以供水为主， 兼顾 防洪 、 发 电、 灌溉等综合利用水 库。工程级别为大 (1 1 ) 型 ， 主要非溢流坝 、 溢流坝 、 坝式进水 口、 坝后式 电站和鱼道等组成。拦河坝采 用全断面碾压混凝土重力坝， 是黑龙江省第 1 座碾 压混凝土坝。混凝土坝由于体积庞大， 结构设计和 施工工艺都较复杂。坝体开裂在实际工程中是一个 较为普遍的现象。裂缝 的存在 ， 会影 响大坝的强度 和耐久性 ， 对结构产生有害的影 响； 甚至引起严重的 渗漏 ， 导致工程不能正常使用 ， 影响工程寿命和经济 效益。 1 碾压混凝土的特点 碾压混凝土 ( R C C ) 作为一种干硬性混合料 ， 无 塌落度 ， 工方法接近于土石坝 的填筑方法 ， 采用通仓 薄层铺料 ， 振动碾压压实。与常规混凝土相比， 无论 在材料消耗、 施工效率， 还是其本身性能等方面都有 明显的优越性。 1 ) 施工速度快， 建设周期短。R C C可全断面上 升 ， 其上升速度可达到 1 5 2 5 m 月。 2 ) 坝体结构简单而经济 。由于 R C C取 消了纵 缝和灌浆系统， 不需要一期冷却和二期冷却， 同时， 横缝可达到 3 08 0 m一条。这种横缝不需要立摸 ， 只需在 R C C每层 碾压完毕后用 截缝 机在现场截缝 即可。所 以能够节约大笔材料费和人工费。 3 ) 可用当地骨料 ， 一般不要 特殊处理 。常态混 凝土能用 的砂砾料或人工碎石料 ， R C C都能用。 4 ) 施工期可以坝顶泄流。R C C在施工过程 中， 如遇洪水( 超过设计施工洪水频率) 时， R C C可以允 许过水， 而且不需要采取常态混 凝土重力坝 的纵缝 通水平压措施 ， 同时还不致于因水 流过坝造成冷击 应力裂缝。 2 裂缝产生种类及成因 2 1 温度裂缝 水泥在水化过程 中产生大量热量 ， 混凝土结构 内部截面和体积庞大 ， 混凝土导热性 能差 ， 热量 聚集 不易散发 ， 结构内部温度过高， 加之混凝土表面热量 散失快 ， 造成混凝 土 内外形成 温度梯度 ， 容易产 生 裂缝。 2 2 干缩裂缝 干缩是混凝土材料的一个重要特性 ， 对 混凝土 结构的耐久性有着非常重要 的影响。养护阶段 的混 凝土相对湿度为 1 0 0 。拆模后 、 混凝土中水分 向四 收稿日 期 2 0 1 6 0 6 2 2 作者简介 阚兴明( 1 9 8 1 一) ， 男， 黑龙江穆棱人， 助理工程师； 刘景全( 1 9 8 4一) ， 男， 黑龙江穆棱人， 工程 师； 刘守文( 1 9 8 4一) ， 男， 黑龙 江穆棱人 ， 工程师。 一 6 4 阚兴明， 等： 奋斗水库碾压混凝土坝裂缝控制措施 第 7期 周空气中扩散， 内部水分散发较慢， 形成湿度梯度， 引起干缩应力 。 2 3 结构裂缝 结构裂缝 主要是 坝基 出现不均匀 沉陷时 ， 大坝 受到强迫变形 ， 从而使大坝开裂 ， 随着不均匀沉陷的 进一步发展 ， 裂缝会进一步扩大。 3 防止混凝土裂缝产生的措施 3 1 温度裂缝预防措施 3 1 1 降低混凝土发热量 合理选择胶凝 材料 ， 控制 水化热。奋 斗水库碾 压混凝土选用中热硅酸盐水泥 + 粉煤灰， 与普通硅 酸盐水泥 +粉煤灰相 比， 混凝土用水量明显减少 。 3 1 2 控制坝体最高温度 1 ) 通过降低混凝土浇筑温度， 控制水化热温升。 在低温季节或环境气温较低的晚上、 早晨浇筑混 凝土； 降低材料温度 ， 材料堆放在凉棚内， 避免阳 光直射 ， 或喷水冷却集料 ， 水泥储罐应油漆 成白色或 喷水冷却 ； 加冰拌合， 采用冷却水或加冰拌合混凝 土能有效降低混凝土人模温度； 避免吸收外部环 境热量。 2 ) 铺设冷却水管 ， 在混凝土中预埋网状水管 ， 利 用管中循环冷水 的流动来降低混凝土内部的温度 。 3 ) 混凝土运输过程 中搭设 活动遮 阳棚 ， 加快 入 仓速 度 ， 确 保 混 凝 土 运 输 过 程 中温 度 回升 部 超 过 l 。 3 1 3 分块分层浇筑 采用分层浇筑可利用层面的散热来降低混凝土 温度 ， 分块分层 浇筑有利于降低混凝 土最 高温度和 内外温差 。 3 1 4 合理设置诱导缝 诱导缝是 碾压 混凝 土大 坝 的一 种温 控 防裂措 施 ， 在挡水坝段 越冬停浇面上下游部 位常 因拉应力 较大而开裂 ， 采用控制混凝土浇筑温 度及对混凝 土 进行保温的方法也很难从根本上解决挡水坝段越冬 停浇面上下游部位的不规则裂缝。重力坝的诱导缝 主要是采取平行于坝轴线的水平施工缝， 且一般沿 整个挡水坝段设置， 一般深入坝体 l 3 m， 其后便是 整体式碾压 昆 凝 土。 从以上几个方面人手， 使坝块实际出现的最高 温度不超过坝体设计允许最高温度。试验结果： 1 ) 奋斗水库坝体内部、 上游面防渗层死水位以 上 碾 压 混 凝 土 2 8 d实 测 绝 热 温 升 为 1 8 O C和 2 7 6 ， 拟合最终温升为 2 1 O C和 3 1 7 。 2 ) 基础垫层三级配常态混凝 土 2 8 d实测绝热温 升为 3 3 1 ， 拟合最终温升为3 5 2 。 3 2 干缩裂缝预防措施 干缩是当外界环境湿度低于混凝土本身湿度 时 ， 混凝土内部水 分散失引起 的体积收缩变形 。对 于大体积混凝土， 内部不存在干缩问题， 但表面干缩 是一个不容忽视的问题， 足以引起大体积混凝土的 表面开裂。奋斗水库试验结果， 上游面防渗层、 坝体 内部碾压混凝土 9 0 d干缩率分别为 一 4 0 8 1 0 和 一 3 9 51 0 一。要尽量长时 间地保 温和保持混凝 土 表面湿润， 让其表面慢慢冷却、 干燥， 使混凝土能够 增长强度 以抵抗开裂拉应力 ， 主要有 蓄水养 护和覆 盖洒水养护 2种方式 ， 养护时间一般 1 4 d 。 3 3 结构裂缝预防措施 奋斗水库坝基河床部位的卵砾石、 人工填筑的 含砂低液限黏土及右岸台地表层的含砂低液限黏土 抗滑稳定性差， 不能满足重力坝地基要求， 设计已清 除。全风化及强风化带岩体承载力较低， 设计已清 除。在上游辅助线的河床处存在一条物探解译构造 破碎带 ， 其承载力相对较低 ， 抗滑稳定性差。台地下 部二长花岗岩岩体为类， 强度低， 抗滑变形性能 差， 采用固结灌浆加固处理。固结灌浆孔、 排距均为 4 m， 梅花形布置 ， 孑 L 深 5 m。 4 结语 奋斗水库在大坝结构、 混凝土材料选择等方面 做了很多工作 ， 但在大坝施工、 建设管理方面仍需继 续探索， 防止大坝裂缝产生， 同样需做好层间结合研 究及越冬保护研究。 参考文献 ： 1 于德洋， 康迎春 浅谈混凝土温度应力控制及防裂措施 J 水利天地 ， 2 0 1 1 ( 5 ) ： 4 1 4 2 一 6 5