水利工程中碾壓混凝土的新發(fā)展及未來趨勢

摘 要：修建大壩一直是引導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，我國大量引進了水利設施方面的新技術、新工藝、新方法來改進混凝土的質量，使其更能適應當時當?shù)氐臈l件并且為當?shù)氐木用駧砩詈蜕a的福利。本文旨在研究碾壓混凝土的設計工程的基礎上，對新情況下大壩的設計和建造提供實際可行的建議和方法。

關鍵詞：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，是指水圈內水量的總體。包括經人類控制并直接可供灌溉、發(fā)電、給水、航運、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)展國民經濟不可缺少的重要自然資源。在世界許多地方，對水的需求已經超過水資源所能負荷的程度，同時有許多地區(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，按時國家相關規(guī)范，修筑的控制和支配水流的水工式建筑物，同時將其布置在合理的位置上，互相配合與協(xié)調工作，從而實現(xiàn)水力水利任務所組成的一個有機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、施工場地、導流、工期、造價等綜合比較選定。

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、火山灰質摻和料、水、外加劑、砂和分級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輸及鋪筑設備，用振動碾分層壓實。碾壓混凝土壩既具有混凝土體積小、強度高、防滲性能好、壩身可溢流等特點，又具有土石壩施工程序簡單、快速、經濟、可使用大型通用機械的優(yōu)點。

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。另一類為全碾壓混凝土壩，其結構簡單，施工機械化強度高。碾壓混凝土技術在我國已大力發(fā)展，現(xiàn)已建成的普定碾壓混凝土拱壩再一次證實我國碾壓混凝土筑壩技術已達到國際水平。

碾壓混凝土 （RCC）壩傳統(tǒng)最常用的方法是設置插入振搗的常規(guī)混凝土面層與壩體RCC同時澆筑.具體方法是：在壩面鋪設預制混凝土面板；在RCC施工前或施工后在壩面澆筑鋼筋混凝土；在預制混凝土面板背面鋪設薄膜或者敷設在壩面上，直接與庫水接觸；上、下游壩面用RCC鋪筑.設置面層的主要目的是為了使壩面堅固耐久，并提高建筑物的整體防滲性能，因為模板形成的RCC壩面的工作性能相對較差，孔隙率相當高，且強度低，耐久性差.但如果利用小型振動碾或振動板分層嚴密壓實，則和易性較好的RCC混合料在脫模后可形成符合技術要求的壩面，富漿碾壓混凝土也可以簡稱為GEROC，目前已應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已廣泛應用水利設施的許多方面，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，產生新的更加穩(wěn)固、更加耐用的混合物。具體步驟是：在已經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，最后用振搗器壓實鋪平。

Olivenhain大壩的RCC澆筑試驗包括GERCC作為護面系統(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，將混凝土經過護理化學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、更敏感的感應到混凝土的成分變化和結構變化。

根據(jù)對護面系統(tǒng)內部振動的試驗結果，決定取消用GERCC進行Olivenhain大壩壩肩處理試驗。由于GERCC混合料的貝氏值為15～20s，這表明它太干燥，不能用內部振動的方法完全搗實。因此膠漿也難以滲入和適當?shù)幕旌稀？梢缘贸鼋Y論：為了使GERCC能完全搗實，則要求貝氏值更低，這就會導致具體RCC的強度比壩內要求的強度低。還可以得出結論：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搗實，并使灰漿滲入和混和。

結論。對于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水利設施的建造過程中，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害給居民帶來的經濟損失。

3 澆筑技術的分類

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，此方法導致層間接合成熟度最大從而使層間接合強度和滲透性最低。對于低到中等地震區(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。澆筑層接縫充分墊底和使用緩凝劑對于位于高地震區(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的材料、建筑的輔助材料等材料的限制。當建筑的厚層不用澆筑層增加強度時，我們可以相應的減少接縫的數(shù)目。另外，我們可以用推土機壓實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。

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，再在斜坡的基礎上用混凝土形成混凝土后塊。其中，每個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來壓實。為了降低斜坡層度花費的澆筑時間，提高接縫質量我們應該使用更加牢固耐用的混合材料節(jié)省時間。

GERCC的斜層澆筑方法有好多的優(yōu)點，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間，提高混凝土曾間的結合力，節(jié)省機械設備、人員的配置，同時也便于雨季、次高溫、高溫及冬季碾壓混凝土施工。特別是水利工程在嚴寒地區(qū)，由于每年的施工期很短，其中一半時間都屬于高溫季節(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，覆蓋時間教短，對于高溫施工的制冷混凝土，采取噴霧等措施來達到降溫的目的。若是萬一遇到了降雨，由于斜坡面的存在，也可以降低雨水對新澆筑碾壓混凝土的侵害。

4 結尾

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，通過理論與實踐的檢驗對混凝土進行改進，同時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，為建設資源節(jié)約型社會貢獻一份力量。