南山水库面板堆石坝混凝土面板防裂技术

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张聪慧．南山水库面板堆石坝混凝土面板防裂技术文章编号：1006-2610(2012)O3—O034—O5南山水库面板堆石坝混凝土面板防裂技术张聪慧(中国水电建设集团十五工程局科研院，陕西咸阳712000)摘要：通过介绍南山水库面板堆石坝混凝土面板的防裂技术和在施工过程中采取的一系列防裂措施，取得了南山水库面板混凝土在施工期无裂缝的良好成绩，为同类堆石坝面板混凝土防裂积累和提供了新的施工经验。关键词：南山水库；混凝土面板；防裂技术中图分类号：TV698．231文献标识码：ATechnologyonCrackPreventionofCFRDConcreteFaceofNanshanReservoirZHANGCong—hui(ScientificResearchInstitute，SinohydroCorporationEngineeringBureau15Co．，Ltd，XianyangCity，ShanxiPro~nce712000，China)Abstract：ThroughintroductionoftechnologyoncrackpreventionofCFRDconcretefaceofNanshanReservoirandofmeasurestakenduringconstructionforcrackprevention，whichachievedcrack-freefaceconcreteofNanshanReservoirduringconstruction，newcon-struetionexperienceOfcrackpreventionoffaceconcreteofsimilarrockfilldamisaccumulatedandprovidedaccordingly．Keywords：NanshanReservoir；concreteface；crack-preventiontechnology1工程概况2混凝土面板的设计南山水库位于广西壮族自治区桂林市龙胜县平(1)面板厚度等乡境内，电站主要以发电为主、兼顾防洪和人畜饮南山水库坝高60m属中低坝面板，厚度采用水等综合利用的中型水利枢纽工程，采用跨流域、混0．4m等厚。合式开发的形式，南山水库为地表径流蓄水水库。(2)面板混凝土水库为南山水利枢纽一级电站的压力前池，南山水主坝混凝土面板设计指标为C：WF。。。，二级配库主坝为钢筋混凝土面板堆石坝，最大坝高60m，混凝土，混凝土砂石骨料采用石料场花岗岩人工轧水库库容1936万m，坝顶宽度7m，坝顶长度290制而成，混凝土中掺人Ⅱ级粉煤灰20％，每立方混m，坝顶高程1525．00m，坝基趾板高程1465．00凝土掺人0．6kg格雷斯聚丙烯纤维，并掺加优质高m，水库正常蓄水位1523．00m；坝前坡设计坡比效减水剂和引气剂。1：1．4。南山水利枢纽流域气候温和，属亚热带气(3)面板分块候，降雨量充沛，降雨多集中在3月份，多年平均面板分缝分块主要从改善面板受力状态、方便气温11．4qC，最高气温23．5qC，最低气温一7．5℃，施工的目的出发，面板宽度分别为6m和12m两平均风速2．1m／s，年降雨量1994mm，多年平均蒸种，共计28块。板间设置垂直缝，面板与防浪墙间发量833mm。设置水平缝。垂直缝共27条，其中两岸张性缝20条，河床段压性缝7条，长度共计1699．8m。收稿日期：2011．12—14作者简介：张聪慧(1978一)，女，陕西省周至县人，工程师，从事3面板混凝土施工水利水电工程质量检测质量控制质量管理及室内试验工作．混凝土面板总面积19500m，混凝土总方量 西北水电·2012年·第3期357800m，根据工程施工进度安排，混凝土面板分2SD175自行式振动碾和陕西水利机械厂生产的期施工：一期面板施工高程1465—1495m，共9ZDT18拖式振动碾相配合进行坝体碾压，其主要技块，面积7125m，混凝土方量2850m。，施工时间术特性是自重大、激振力强，对各种填料压实性能效2007年11月25Et—2008年1月1Et；二期面板施果好。工高程1495～1525m，共19块，面积12250m，混严格按照设计和施工规范要求优选各区填料，凝土方量4950m，施工时间2008年6月29日一施工过程严格控制各填筑区填筑层厚和碾压遍数，2008年8月15Et，面板施工中采用一套自制无轨以实现设计规定压实干容重和渗透性。合理规划填滑模进行面板混凝土浇筑。筑分区，处理好分期填筑搭接带；尽可能延长坝体在面板浇筑前的沉降期，尽量减少坝体变形对面板的4混凝土面板裂缝的分类及成因影响。南山大坝2007年6月初填筑完成，截至2007面板混凝土裂缝从成因主要分为温度裂缝、干年11月25Et坝体沉降量为350mm，说明该坝填筑缩裂缝、结构裂缝。比较密实，沉降量相对较小，2007年11月25El进温度裂缝是由于水泥水化热作用或外界温度影行面板第一块浇筑。响，特别是气温骤降，形成混凝土内外温差过大，致5．2优化面板混凝土配合比设计，提高混凝土的抗使混凝土产生裂缝。裂性能干缩裂缝是由于外界和温度条件影响混凝土面5．2．1优选混凝土原材料板因失去过多水分而产生收缩裂缝；混凝土干缩通砂石骨料选用线膨胀系数较小的花岗岩轧制而常是一个渐进的过程，可能要延续3个月甚至1年成，其检测结果见表1，各项指标均满足规范要求；以上。虽然混凝土的徐变可以使其松弛并延缓开碎石最佳级配试验见表2，采用最大振实密度法确裂，但后期有温度应力和干缩叠加，对混凝土裂缝产定最佳比例，生严重威胁。所以尽量减少混凝土的干缩仍然是十从试验结果可知，碎石级配5～20mm和2O一分必要的。另外，新浇混凝土尚未终凝，由于表面蒸40mm碎石比例在50％：50％时级配最佳；水泥选发过快失水引起混凝土塑性收缩而产生浅表细微裂用桂林鲁山建材联合有限责任公司生产的“驼山”缝，也应采取措施预防和及时处理。牌P．042．5水泥，其物理力学性能检测结果见表3，结构裂缝主要是由于面板长而薄的特点、外荷化学指标检测结果见表4。试验结果表明，该水泥载或坝体、坝基的不均匀变形而引起，需要采取一系各项指标均满足GB175—1999(硅酸盐水泥、普通硅列结构和施工措施研究解决。酸盐水泥》中有关规定，为合格水泥。粉煤灰选用广西来宾发电有限公司生产的粉煤5混凝土防裂技术的研究及在南山水灰，其检测结果见表5，符合DL／TS055—2007《水工库面板堆石坝面板混凝土中的应用混凝土掺用粉煤灰技术规范》中Ⅱ级粉煤灰标准要5．1加强坝体填筑质量控制，减少坝体沉降量，防求，混凝土中掺人20％粉煤灰改善混凝土的和易止混凝土面板裂缝性，减少水泥用量，减少单位体积的水化热和混凝土南山水库面板坝在填筑过程中，采用英格索兰的最高温升，从而减少混凝土温度收缩。表1粗、细骨料检验结果表 36张聪慧．南山水库面板堆石坝混凝土面板防裂技术表2碎石最佳级配试验检测结果表掺用格雷斯聚丙烯纤维(掺量0．6kg／m)，其亲水性、离散性均较好，纤维混凝土的抗拉强度、极限拉伸值明显提高，有效降低了细微裂缝尖端的应力，使混凝土因干缩引起的拉应力减弱，同时抑制混凝土塑性干缩开裂，增强了混凝土的早期抗裂性能。其主要性能指标见表7。表7格雷斯聚丙烯纤维主要参数表表3“驼山”牌P·042．5水泥物理力学性能检验结果表检验值3．227．3合格1552334．07．820．549．8标准≤加一合格≥45~<600≥3．5≥6．5≥J6．0≥42．55．2．2面板混凝土配合比设计试验研究面板混凝土配合比通过原材料物理力学性能指表4“驼山”牌P·042．5水泥化学指标检验结果表标试验，大坝面板混凝土设计中掺入20％的来宾Ⅱ级粉煤灰，掺山西黄河HJuNF_2A高效减水剂0．8％，用以减少混凝土单位体积中的水泥用量，降低混凝土的水化热，掺格雷斯聚丙烯纤维0．6kg／m。，同时在减水剂中掺人HJAE—A引气剂霉检测项目警箬蓁1．1／万(以胶凝材料重量百分比计)，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。5．2．2．1C25F00W8面板混凝土配合比设计试验成果C：F。。w面板混凝土配合比设计试验成果，见表8。外加剂选用山西新型化工有限公司生产的5．2．2．2混凝土抗压强度和劈拉强度HJUNF一2A萘系高效减水剂和HJAE—A混凝土引面板配合比混凝土抗压强度和劈拉强度试验结气剂，显著改善了混凝土的和易性，提高了抗渗、抗果，见表9。冻和耐久性。根据工程所使用的原材料，依据DL／5．2．2．3混凝土抗渗、抗冻性能试验T5100—1999(水工混凝土外加剂技术规程》对外加不同水胶比抗渗试验和抗冻融循环试验结果，剂进行适应性试验，其结果如表6。见表10。试验数据结果分析表明，水胶比0．40～0．55时表6减水剂检验结果表混凝土的抗渗、抗冻性能均满足设计要求。目堡垒堕董!垫堡塑壁些初凝终凝3d7d28d5．2．2．4混凝土极限拉伸混凝土的极限拉伸试验结果见表1l。试验结果表明：配合比系列水胶比、混凝土极限拉伸值均较高，对面板混凝土抗裂有利。通过cW。F。。配合比系列试验数据，根据一元线性回归法计算分析，确定出抗压强度与胶水比之间的函数关系，从而得出混凝土7，28d抗压强度与胶水比关系式：R，：16．1OOc／w一11．549(R=0。997)；R28=19。691c／w一7．015(R=0．992)；根据规范要求和专家意见，结合面板混凝土配合比系列试验、优化，最终确定面板混凝土施工配合比，见表12 西北水电·2012年·第3期37表9面板配合比混凝土抗压强度和劈拉强度试验结果表严格按照试验确定的混凝土配合比进行拌制，试验水塑壁28d劈拉28d抗压与严格控制外加剂的掺量和拌和时间，各项材料计量胶比7d28d强度／MPa劈拉强度比准确，确保混凝土搅拌均匀，保证混凝土和易性和聚丙烯纤维的分散性。应用混掺配合比在南山面板混凝土施工过程中，混凝土拌和物坍落度损失较小且比较稳定，根据现场实测资料反映(气温10～20注：括号中百分比为以28d抗压强度为基准的增长率。℃)，拌和站出机口混凝土与仓面混凝土20～30表10不同水胶比抗渗试验和抗冻融循环试验结果表min内坍落度损失稳定在1～1．5cm，90～180raine内坍落度损失稳定在1．5～2．5cm。混凝土拌和物黏聚性好，在坡面溜槽输送过程中混凝土物料并未出现分离现象，在坡面溜槽中呈现整体下滑状态。仓面做到布料均匀，充分振捣，确保混凝土密实；采用双层拖架人工压浆收面，保证表面密实平整光滑；做好面板混凝土浇筑防雨遮盖措施，遇到大雨或特大暴雨时停止浇筑，过后做好接头处理，再恢复施工。5．3面板混凝土防裂的工程措施⋯辄5．3．1改善面板约束条件南山水库主坝应用混凝土挤压边墙施工新工艺具有同层垫层料填筑与上游坡面防护一次性完成的特点，简化了传统施工工艺上游坡面垫层超填、坝坡整修、斜面碾压、坡面防护等工艺，加快了垫层料施工进度，提高了坡面保护能力，同时也提高了垫层料的填筑碾压质量，避免了由于垫层料碾压不密实产表12CwF0。面板混凝土施工配合比生的不均匀沉降而导致面板产生裂缝。混凝土材料用量／(kg·1-3)平顺、光滑的垫层面，有效地减少表面摩察系引制触排剂水泥沙石子HJAE-AHJUNF-2A水数，防止应力集中。挤压边墙施工严格控制表面平1．1／7i(o．8％)一整度，对超出规范值+5—一8cm的部位采用人工找0．4838二4o一6025564730119l2587平，有陡坎的人工不平减少表面突变，挤边墙坡面喷5．2强化施工管理，严格施工过程质量控制。提高涂阳离子乳化沥青，减少了挤压边墙对面板混凝土面板混凝土工程质量接触基面的摩阻和约束而产生的拉应力，减少了裂加强面板混凝土施工的过程控制是面板防裂的缝的产生。重中之重。在总结国内外大型堆石坝面板防裂经验面板分I序和Ⅱ序块，Ⅱ序块浇筑前在I序块的基础上，对管理层和作业层进行系统地培训交底，缝面上涂刷3mill厚乳胶沥青，从而减少了I，Ⅱ序确保每道工序、每个环节层层监督，严格把关。块之问的侧向约束。 38张聪慧．南山水库面板堆石坝混凝土面板防裂技术5．3．2改善面板配筋结构温适宜、湿度较大的低温时节，日均气温1O～20℃面板的配筋采用双层双向配筋形式，单向配筋为宜，避开高温、负温、多雨、大风季节，在广西当地率约为0．4％，坡面水平钢筋和坡向钢筋均采用一般多选在9—12月为宜，为实现2008年底业主发016@200钢筋网片，面板钢筋采用套筒连接，保护电目标，南山二期面板混凝土施工只好选在2008年层厚度50mm。为了防止面板边缘局部挤压破坏，6—8月施工。在面板周边配置加强封闭钢筋。采用双层双向配6结语筋，有效遏制了薄板结构混凝土由于保护层过大而产生的裂缝。南山水库主坝面板混凝土通过科学的配合比研5．3．3加强面板混凝土的保湿、保温养护究与优化，采用掺粉煤灰、高效减水剂、引气剂、格雷在面板施工过程中，采用塑料布覆盖减少因太斯聚丙烯纤维“多掺技术”，增强了混凝土的抗裂性阳直射和刮风引起的混凝土表面水分散失，起到保能和耐久性；采用双层双向配筋有效遏制了薄板结湿以减少混凝土干缩、避免早期产生微裂纹的作用；构混凝土由于保护层过大而产生的裂缝；挤压边墙面板混凝土表面人工收面压光后采用0．1mm塑料新工艺的应用，确保面板下面垫层料碾压质量；挤压薄膜立即覆盖，混凝土终凝后揭开塑料薄膜改用线边墙坡面喷涂阳离子乳化沥青，减少了挤压边墙对毡覆盖并洒水养护，养护时沿坝顶主水管给每块分面板混凝土的约束而产生拉应力，减少了裂缝的产接打孔花管形成喷淋洒水，养护时间不少于90d。生；精心的组织管理和严格的过程控制、及时周到的采用线毡覆盖并洒水养护，一方面起到保湿以养护等一系列工程施工措施，提高了混凝土自身抗减少混凝土干缩的作用，另一方面，覆盖线毡使混凝裂能力，减少了外界对面板混凝土的影响，实现南山土表面避免直接与外界接触，使其受到外界气温变水库面板混凝土浇筑后无裂缝的成绩。经过南山水化的影响减少，使面板由于气温骤变而引起表面产库面板混凝土施工实践和应用，为同类堆石坝面板生裂缝的可能性减小。混凝土防裂积累和提供了新的施工经验。5．3．4保证混凝土的浇筑质量参考文献：在加强各种原材料质量控制的前提下，加强混凝土拌和物质量控制，各种材料计量准确，混凝土坍[1]张应立，杨柏科，申爱琴．现代混凝土配合比设计手册[M]．北落度控制在30～50ram(夜间)、40—60mm(白天)，京：人民交通出版社，2002．[2]高亚，刘勇峰．面板堆石坝面板的裂缝机理分析与防裂措施保证混凝土拌和物质量的均一陛和稳定性。[J]．电网与清洁能源，2009，25(8)：66-68．混凝土拌和物黏聚性好，混凝土在运输和入仓[3]顾永明，陈树联，王伟．面板堆石坝坝体沉降监测方法技术总过程中未出现离析和骨料分离现象，在坡面溜槽中结[J]．西北水电，2011，(1)：73-76．呈现整体下滑状态；仓面加强布料、振捣、滑模提升、[4]郭靖，李华．浅述面板堆石坝开裂原因及防裂措施[JJ．葛洲坝人工压浆收面等工序的质量控制。集团科技，2011，(3)：67—69．以上多种措施保证了成型混凝土的质量，有利[5]罗福海，张保军，夏界平．水布垭大坝施工期面板裂缝成因分于保证混凝土自身的抗裂性能。析及处理措施[J]．人民长江，2011，(1)：50-53．5．3．5选择适宜的施工时段[6]冯毅军．滩坑水电站面板堆石坝施工期沉降分析[J]．西北水一是待坝体自然沉降时间到达3个月后，进电，2011，(04)：101—104．行面板混凝土的施工，以减少坝体沉降过大导致面[7]翁国华．混凝土面板堆石坝面板裂缝成因与防治措施[J]．水I科技与经济，2009．(2)：174—175．板结构性裂缝的产生。二是合理选择面板混凝土浇筑时间，最好是气