基于混凝土防裂縫技術(shù)在水庫(kù)堆石壩面板中的應(yīng)用探討

劉琴艷 龍倍佳

【摘要】文章重點(diǎn)針對(duì)混凝土面板的防裂技術(shù)在水庫(kù)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(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析研究，可供類似水利工程參考、借鑒。

【關(guān)鍵詞】水庫(kù)堆石壩；混凝土；防裂縫技術(shù)

一、工程簡(jiǎn)介

該水庫(kù)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(kù)擋水建筑物為鋼筋混凝土面板堆石壩，最大壩高55.5m，水庫(kù)總庫(kù)容417萬(wàn)m3，壩頂寬度7m，壩頂長(zhǎng)度133m，壩頂高程723.50m，壩基趾板高程668.00m，水庫(kù)正常蓄水位720.00m；設(shè)計(jì)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(jì)

（一）面板厚度

水庫(kù)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(jì)指標(biāo)為C25W8F100，二級(jí)配混凝土，混凝土砂石骨料采用石料場(chǎng)花崗巖人工軋制而成，混凝土中摻入Ⅱ級(jí)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(jì)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(zhǎng)度共計(jì)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(guò)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(guò)多水分而產(chǎn)生收縮裂縫；混凝土干縮通常是一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程，可能要延續(xù)3個(gè)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(duì)混凝土裂縫產(chǎn)生嚴(yán)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(guò)快失水引起混凝土塑性收縮而產(chǎn)生淺表細(xì)微裂縫，也應(yīng)采取措施預(yù)防和及時(shí)處理。結(jié)構(gòu)裂縫主要是由于面板長(zhǎng)而薄的特點(diǎn)、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(kù)堆石壩中的應(yīng)用

（一）優(yōu)化面板混凝土配合比設(shè)計(jì)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(cè)結(jié)果見表l，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求；碎石最佳級(jí)配試驗(yàn)見表1，采用最大振實(shí)密度法確定最佳比例，從試驗(yàn)結(jié)果可知，碎石級(jí)配5～20mm和20～40mm碎石比例在50%：50%時(shí)級(jí)配最佳；水泥選用P.042.5水泥，經(jīng)試驗(yàn)結(jié)果表明，該水泥各項(xiàng)指標(biāo)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(jì)試驗(yàn)研究

面板混凝土配合比通過(guò)原材料物理力學(xué)性能指標(biāo)試驗(yàn)，大壩面板混凝土設(shè)計(jì)中摻入20%的Ⅱ級(jí)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(shí)在減水劑中摻入HJAE—A引氣劑1.1/萬(wàn)（以膠凝材料重量百分比計(jì)），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(qiáng)化施工管理，嚴(yán)格施工過(guò)程質(zhì)量控制

加強(qiáng)面板混凝土施工的過(guò)程控制是面板防裂的重中之重。在總結(jié)國(guó)內(nèi)外大型堆石壩面板防裂經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)管理層和作業(yè)層進(jìn)行系統(tǒng)地培訓(xùn)交底，確保每道工序、每個(gè)環(huán)節(jié)層層監(jiān)督，嚴(yán)格把關(guān)。嚴(yán)格按照試驗(yàn)確定的混凝土配合比進(jìn)行拌制，嚴(yán)格控制外加劑的摻量和拌和時(shí)間，各項(xiàng)材料計(jì)量準(zhǔn)確，確保混凝土攪拌均勻，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(guò)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(chǎng)實(shí)測(cè)資料反映（氣溫10～20℃），拌和站出機(jī)口混凝土與倉(cāng)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。混凝土拌和物黏聚性好，在坡面溜槽輸送過(guò)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(cāng)面做到布料均勻，充分振搗，確保混凝土密實(shí)；采用雙層拖架人工壓漿收面，保證表面密實(shí)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(shí)停止?jié)仓^(guò)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(kù)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(hù)一次性完成的特點(diǎn)，簡(jiǎn)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(hù)等工藝，加快了墊層料施工進(jìn)度，提高了坡面保護(hù)能力，同時(shí)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(shí)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(yán)格控制表面平整度，對(duì)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(yáng)離子乳化瀝青，減少了擠壓邊墻對(duì)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(qiáng)各種原材料質(zhì)量控制的前提下，加強(qiáng)混凝土拌和物質(zhì)量控制，各種材料計(jì)量準(zhǔn)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。混凝土拌和物黏聚性好，混凝土在運(yùn)輸和入倉(cāng)過(guò)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(cāng)面加強(qiáng)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(yǔ)

水庫(kù)主壩面板混凝土通過(guò)科學(xué)的配合比研究與優(yōu)化及精心的組織管理和嚴(yán)格的過(guò)程控制、及時(shí)周到的養(yǎng)護(hù)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(duì)面板混凝土的影響，實(shí)現(xiàn)水庫(kù)面板混凝土澆筑后無(wú)裂縫的效果。經(jīng)過(guò)水庫(kù)面板混凝土施工實(shí)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(yàn)。