水利工程中碾壓混凝土的新發(fā)展及未來趨勢(shì)

摘 要：修建大壩一直是引導(dǎo)江河水流的主要方式，其中，碾壓混凝土在修建水渠大壩的過程中發(fā)揮了巨大的作用。過去，我們只能用傳統(tǒng)的方式來建造渠道，但是，隨著改革開放步伐的加大加快，我國大量引進(jìn)了水利設(shè)施方面的新技術(shù)、新工藝、新方法來改進(jìn)混凝土的質(zhì)量，使其更能適應(yīng)當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐臈l件并且為當(dāng)?shù)氐木用駧砩詈蜕a(chǎn)的福利。本文旨在研究碾壓混凝土的設(shè)計(jì)工程的基礎(chǔ)上，對(duì)新情況下大壩的設(shè)計(jì)和建造提供實(shí)際可行的建議和方法。

關(guān)鍵詞：碾壓混凝土；大壩水渠；水利工程

1 混凝土的含義

地球上的水資源，是指水圈內(nèi)水量的總體。包括經(jīng)人類控制并直接可供灌溉、發(fā)電、給水、航運(yùn)、養(yǎng)殖等用途的地表水和地下水，以及江河、湖泊、井、泉、潮汐、港灣和養(yǎng)殖水域等。水資源是發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)不可缺少的重要自然資源。在世界許多地方，對(duì)水的需求已經(jīng)超過水資源所能負(fù)荷的程度，同時(shí)有許多地區(qū)也瀕臨水資源利用之不平衡。大壩是一種水利樞紐，它是為開發(fā)利用河流水力資源，在河道上采取工程措施，按時(shí)國家相關(guān)規(guī)范，修筑的控制和支配水流的水工式建筑物，同時(shí)將其布置在合理的位置上，互相配合與協(xié)調(diào)工作，從而實(shí)現(xiàn)水力水利任務(wù)所組成的一個(gè)有機(jī)綜合體包括擋水建筑物，泄水建筑物等.擋水建筑物的代表形式就叫壩.可分為，土壩，重力壩，混凝土面板堆石壩，拱壩等.大壩可分為混凝土壩和土石壩兩大類。大壩的類型根據(jù)壩址的自然條件、建筑材料、施工場(chǎng)地、導(dǎo)流、工期、造價(jià)等綜合比較選定。

另外，碾壓混凝土是一種干硬性貧水泥的混凝土，使用硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)摻和料、水、外加劑、砂和分級(jí)控制的粗骨料拌制成無塌落度的干硬性混凝土，采用與土石壩施工相同的運(yùn)輸及鋪筑設(shè)備，用振動(dòng)碾分層壓實(shí)。碾壓混凝土壩既具有混凝土體積小、強(qiáng)度高、防滲性能好、壩身可溢流等特點(diǎn)，又具有土石壩施工程序簡單、快速、經(jīng)濟(jì)、可使用大型通用機(jī)械的優(yōu)點(diǎn)。

碾壓混凝土大壩一般分為兩類：一類以日本“金包銀”模式為代表的形式，采用中心部分為碾壓混凝土填筑，外部用常態(tài)混凝土（一般為2至3米厚）防滲和保護(hù)。另一類為全碾壓混凝土壩，其結(jié)構(gòu)簡單，施工機(jī)械化強(qiáng)度高。碾壓混凝土技術(shù)在我國已大力發(fā)展，現(xiàn)已建成的普定碾壓混凝土拱壩再一次證實(shí)我國碾壓混凝土筑壩技術(shù)已達(dá)到國際水平。

碾壓混凝土 （RCC）壩傳統(tǒng)最常用的方法是設(shè)置插入振搗的常規(guī)混凝土面層與壩體RCC同時(shí)澆筑.具體方法是：在壩面鋪設(shè)預(yù)制混凝土面板；在RCC施工前或施工后在壩面澆筑鋼筋混凝土；在預(yù)制混凝土面板背面鋪設(shè)薄膜或者敷設(shè)在壩面上，直接與庫水接觸；上、下游壩面用RCC鋪筑.設(shè)置面層的主要目的是為了使壩面堅(jiān)固耐久，并提高建筑物的整體防滲性能，因?yàn)槟０逍纬傻腞CC壩面的工作性能相對(duì)較差，孔隙率相當(dāng)高，且強(qiáng)度低，耐久性差.但如果利用小型振動(dòng)碾或振動(dòng)板分層嚴(yán)密壓實(shí)，則和易性較好的RCC混合料在脫模后可形成符合技術(shù)要求的壩面，富漿碾壓混凝土也可以簡稱為GEROC，目前已應(yīng)用于許多大壩的下游和模板，表面等其它地方的大壩建筑。

2 GERCC的發(fā)展

GERCC已廣泛應(yīng)用水利設(shè)施的許多方面，開發(fā)GERCC的目的是為了增加它的耐用性和易用性，可以更加方便的在渠道的模板，治水的物件周圍以及大壩的上游和下游的護(hù)面上安全的使用。另外，GERCC的澆筑過程是在混凝土的混合物中加入水泥膠狀物體，徹底改變混凝土的成分。這種做法在理論上是：將水泥膠按照一定的比列混合在混凝土里，產(chǎn)生新的更加穩(wěn)固、更加耐用的混合物。具體步驟是：在已經(jīng)初步成型的混凝土的表面澆筑一層水泥膠，然后在墊層上鋪上原先的混凝土，在為改變的混凝土上涂上一層新的混凝土，最后用振搗器壓實(shí)鋪平。

Olivenhain大壩的RCC澆筑試驗(yàn)包括GERCC作為護(hù)面系統(tǒng)和作為RCC與巖石的接觸面的壩肩處理兩種情況的研究。該過程包括首先選定混凝土的固定的混合比列，將混凝土經(jīng)過護(hù)理化學(xué)方法變成新的混凝土的形式。在制作過程中，還要使用振搗器來輔助其完成。振搗器可以很方便、更敏感的感應(yīng)到混凝土的成分變化和結(jié)構(gòu)變化。

根據(jù)對(duì)護(hù)面系統(tǒng)內(nèi)部振動(dòng)的試驗(yàn)結(jié)果，決定取消用GERCC進(jìn)行Olivenhain大壩壩肩處理試驗(yàn)。由于GERCC混合料的貝氏值為15～20s，這表明它太干燥，不能用內(nèi)部振動(dòng)的方法完全搗實(shí)。因此膠漿也難以滲入和適當(dāng)?shù)幕旌稀？梢缘贸鼋Y(jié)論：為了使GERCC能完全搗實(shí)，則要求貝氏值更低，這就會(huì)導(dǎo)致具體RCC的強(qiáng)度比壩內(nèi)要求的強(qiáng)度低。還可以得出結(jié)論：要使GERCC獲得成功，碾壓混凝土混合料可能必須具有足夠的和易性，以利于插入振搗也能單獨(dú)搗實(shí)，并使灰漿滲入和混和。

結(jié)論。對(duì)于GERCC的澆筑的成功，表明混合材料的易溶性和很高的膠合性可以更好地適應(yīng)水利設(shè)施的建造過程中，在水渠大壩的建造過程中，需要的材料更加牢固，更加穩(wěn)定，在滑坡和泥石流的沖擊下，大壩可以有效地阻止這些災(zāi)害給居民帶來的經(jīng)濟(jì)損失。

3 澆筑技術(shù)的分類

在美國，GERCC施工澆筑層的厚度通常為0.3m。除非采取特殊措施，此方法導(dǎo)致層間接合成熟度最大從而使層間接合強(qiáng)度和滲透性最低。對(duì)于低到中等地震區(qū)的大壩，通常只需用很少的墊層料就能獲得的層間接合抗剪和抗拉強(qiáng)度。在暖和氣候條件下，如果不用墊層混合料，則需要加入緩凝劑使上下層充分粘結(jié)。澆筑層接縫充分墊底和使用緩凝劑對(duì)于位于高地震區(qū)的大壩是十分需要的，以便使?jié)仓涌p的抗拉和抗剪強(qiáng)度最大。

3.1 厚層澆筑

澆筑層面的厚度層面的施工要受到供應(yīng)的材料、建筑的輔助材料等材料的限制。當(dāng)建筑的厚層不用澆筑層增加強(qiáng)度時(shí)，我們可以相應(yīng)的減少接縫的數(shù)目。另外，我們可以用推土機(jī)壓實(shí)每一層的鋪料和混凝土，可以為大壩的建造奠定更加牢固的基礎(chǔ)。

3.2 斜層澆筑

斜層澆筑的方法是先用澆筑方法形成斜坡單層，再在斜坡的基礎(chǔ)上用混凝土形成混凝土后塊。其中，每個(gè)斜坡子層的坡度需要澆筑能力和面積來規(guī)定。但是每一層都需要推土機(jī)來壓實(shí)。為了降低斜坡層度花費(fèi)的澆筑時(shí)間，提高接縫質(zhì)量我們應(yīng)該使用更加牢固耐用的混合材料節(jié)省時(shí)間。

GERCC的斜層澆筑方法有好多的優(yōu)點(diǎn)，可以在每一層的坡度上增加使用混凝土的使用量，斜層鋪筑最大的優(yōu)點(diǎn)就是在一定的資源配置情況下，可以澆筑大倉面，把大倉塊轉(zhuǎn)換成小碾壓層面，這樣可以大大縮短碾壓混凝土層面間隔時(shí)間，提高混凝土曾間的結(jié)合力，節(jié)省機(jī)械設(shè)備、人員的配置，同時(shí)也便于雨季、次高溫、高溫及冬季碾壓混凝土施工。特別是水利工程在嚴(yán)寒地區(qū)，由于每年的施工期很短，其中一半時(shí)間都屬于高溫季節(jié)，更加不可能避開高溫季節(jié)施工，也不可能避開每天的高溫季節(jié)。因此，利用斜層碾壓技術(shù)可以極大的提高施工效率。另外，由于斜層鋪筑方法的作業(yè)面積可以比較小，覆蓋時(shí)間教短，對(duì)于高溫施工的制冷混凝土，采取噴霧等措施來達(dá)到降溫的目的。若是萬一遇到了降雨，由于斜坡面的存在，也可以降低雨水對(duì)新澆筑碾壓混凝土的侵害。

4 結(jié)尾

本文先后解釋了混凝土和富壓混凝土的含義，以及美國、澳大利亞等國家在水利工程過程中，通過理論與實(shí)踐的檢驗(yàn)對(duì)混凝土進(jìn)行改進(jìn)，同時(shí)也提出了我國水利工程在以后的建造中使用混凝土的有效的建議，可以提高效率和節(jié)省人力、物力、精力，為建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)貢獻(xiàn)一份力量。