高寒地區(qū)堆石壩混凝土面板防裂質(zhì)量控制措施研究

摘 要：從面板混凝土原材料選擇、配比優(yōu)化及施工質(zhì)量保證三方面提高混凝土自身抗裂能力，通過現(xiàn)場碾壓試驗確定堆石壩體冬季低溫填筑參數(shù)，保證混凝土面板下方堆石體平穩(wěn)堅固，以防止面板裂縫產(chǎn)生，并給出解決面板裂縫質(zhì)量缺陷的技術(shù)措施，希望為以后類似工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：堆石壩混凝土面板；冬季低溫；防裂；措施

中圖分類號：TV641.43 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）01-0129-02

Analysis of Anti Cracking Quality Control Measures for

Concrete Face of Rockfill Dam in High Cold Area

ZHU Xiange1 ZHAO Qi2

（1.Yangling Vocational and Technical College， Yangling Shanxi 712100；

2.SINOHYDRO Bureau 3 Co.，Ltd，Xi'an Shanxi 710000）

Abstract： From the panel selection of concrete raw materials， optimization and construction quality assurance three aspects to improve concrete anti cracking ability， through the field compaction test to determine the temperature parameters of rockfill dam filling in winter， to ensure that the concrete panel rockfill smooth solid panel to prevent cracks. The technical measures to solve the quality defects of panel cracks were given in the hope of providing reference for similar projects in the future.

Keywords： concrete face of rockfill dam；low temperature in winter；anti cracking；measures

面板堆石壩是由不同巖性、不同風化程度的巖石堆積碾壓而成，堆石壩的防滲體常用混凝土面板，如何有效防止混凝土面板的開裂，保證混凝土面板的施工質(zhì)量，是面板堆石壩施工中的關(guān)鍵技術(shù)問題之一。尤其是在高寒地區(qū)，每年冬季時間比較長，而根據(jù)整個工程工期要求必須在冬季施工，所以解決混凝土面板冬季施工問題成為保證混凝土面板堆石壩施工質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

1 混凝土面板裂縫產(chǎn)生的原因

堆石壩混凝土面板下方是堆石體，要想使面板不開裂，面板下方的堆石體應保持平穩(wěn)堅固。在施工過程中，經(jīng)過對堆石體的碾壓，能控制堆石體的施工期沉降量。從已有的面板壩變形觀測資料可知，如果堆石體施工期沉降量控制不當，產(chǎn)生較大的不均勻沉陷、變形，從而拉扯混凝土面板，也可能導致混凝土面板開裂。因此，要防止堆石壩混凝土面板開裂，尤其是在高寒地區(qū)低溫季節(jié)，要采取一系列低溫施工措施，盡可能提高混凝土自身的抗裂能力，并減少堆石體沉降破壞。

2 防止混凝土面板開裂的措施

2.1 提高混凝土自身的質(zhì)量

①保證原材料質(zhì)量，按照混凝土的設計要求，選用時，對砂石骨料的質(zhì)量進行跟蹤控制，一旦發(fā)現(xiàn)骨料超遜徑含量超出規(guī)范要求，要立即進行處理。砂子主要檢查細度模數(shù)和雜質(zhì)含量，確保砂子的細度模數(shù)控制在2.2～3.0，并盡量降低其含泥量。選擇質(zhì)量合格的水泥、水、砂、石。②通過計算試驗進行混凝土配合比設計，并對設計參數(shù)進行優(yōu)化選擇，要求滿足混凝土的和易性、28d混凝土設計強度和混凝土耐久性。③溫差變化較大的高寒地區(qū)，在混凝土中加入聚丙烯腈纖維，能有效減少混凝土因失水、溫差及干燥等引起的原生裂隙，增強混凝土結(jié)構(gòu)的整體性和連續(xù)性，提高抗塑性開裂能力和抗拉極限應變，也有利于降低混凝土低溫環(huán)境下的強度損失，提高混凝土的抗凍融耐久性。④添加抗凍劑、減水劑及引氣劑等外加劑，盡量減小用水量，保證混凝土拌合物具有良好的和易性，增強混凝土的抗凍性能并保證混凝土的強度。

2.2 保證混凝土施工質(zhì)量

為保證混凝土面板的施工質(zhì)量，可以從以下幾方面采取措施。①生產(chǎn)混凝土時，按照混凝土施工配合比設計，準確稱量；混凝土拌合時，選擇生產(chǎn)率合適的自落式攪拌機，保證足夠的攪拌時間，確保混凝土拌合物的均勻性，在高寒地區(qū)，冬季混凝土的出機溫度要嚴格控制，通過試驗確定加入的熱水的溫度和質(zhì)量。②跟蹤監(jiān)測混凝土拌合物的質(zhì)量，在攪拌機口取樣4次，測試試樣28d的強度。③在冬季運輸混凝土時，要采取加保溫被、車頂棚蓋等保溫措施，以防止混凝土凍結(jié)。④關(guān)注氣溫變化，合理安排面板混凝土澆筑時間，以防止氣溫過低導致混凝土表面凍結(jié)，以減少混凝土表層溫度變化幅度，這樣可以防止混凝土因表層變化幅度過大產(chǎn)生開裂，一旦表面有裂縫產(chǎn)生，有可能在外力作用下，表面裂縫進一步擴張、開裂，形成危害性更大的貫穿裂縫。⑤保證滑模的提升速度與混凝土的下料速度相適應，確保滑模能連續(xù)、均勻上升，注意避免滑模對混凝土面板表面造成機械損傷。⑥澆筑混凝土時，要保證布料均勻，振搗充分，不能漏振和重復振搗，嚴格控制振搗棒的插入方向、深度、速度、時間、間距，確保混凝土澆筑及原漿抹面的施工質(zhì)量[1]。根據(jù)施工經(jīng)驗可知，高性能面板混凝土須用木抹子拍打混凝土直至泛漿為止，以避免混凝土微細裂縫的產(chǎn)生。⑦根據(jù)氣溫和混凝土強度控制好混凝土面板脫模時間，避免在早、晚外界溫度較低時拆模，以免混凝土表面驟冷，出現(xiàn)溫度裂縫，而且拆模時，要逐步露出混凝土面，使脫模后的混凝土對外界溫度有個逐步適應的過程[2]。

2.3 保證混凝土面板下方壩體填筑質(zhì)量

神樹蓄能（原雜木寺二級）水電站面板堆石壩工程由于地處高寒地區(qū)，且冬季比較漫長，但根據(jù)工期要求冬季又必須施工，因此必須解決冬季施工問題，確保面板堆石壩在冬季低溫環(huán)境中的施工質(zhì)量。根據(jù)《DL/T 5128—2009混凝土面板堆石壩施工規(guī)范》要求，負溫下施工時，各種壩料內(nèi)不應有凍塊存在，在負溫下填筑不能加水時，應減薄鋪料厚度，增加碾壓遍數(shù)，達到設計要求的碾壓標準。本工程對各種壩料進行了不加水時的碾壓試驗，從而確定壩體在冬季低溫環(huán)境中的最優(yōu)施工參數(shù)。

結(jié)合現(xiàn)場碾壓試驗確定壩體的施工參數(shù)。①主堆石區(qū)填料確定為上游老虎溝料場開挖料、左右壩肩開挖料，最大粒徑小于600mm，小于5mm的顆粒含量控制在20%以內(nèi)，小于0.075mm的顆粒含量控制在5%以內(nèi)。②過渡料區(qū)填料確定為上游老虎溝料場開挖料、左右壩肩開挖料剔除大于300mm以上顆粒。③墊層料區(qū)填料確定為上游老虎溝料場開挖料、左右壩肩開挖料經(jīng)鄂破系統(tǒng)破碎的破碎料，最大粒徑小于100mm，小于5mm的顆粒含量控制在35%～55%以內(nèi)，小于0.075mm的顆粒含量控制在4%～8%以內(nèi)。④砂礫石區(qū)填料確定為雜木河上游河床內(nèi)砂礫石，最大粒徑小于400mm。⑤各料區(qū)冬季低溫季節(jié)施工最佳參數(shù)為：主堆石區(qū)虛鋪厚度為90cm，加水量為0%，振動碾壓8遍；過渡料區(qū)虛鋪厚度為50cm，加水量為0%，振動碾壓8遍；墊層料區(qū)虛鋪厚度為50cm，加水量為0%，振動碾壓8遍；砂礫石區(qū)虛鋪厚度為90cm，加水量為0%，振動碾壓8遍。本次試驗成果經(jīng)工程實際應用檢測效果良好，確保了壩體填筑質(zhì)量，減少了壩體的沉降量，并采用了擠壓式混凝土邊墻法施工混凝土面板下方的墊層，減小了面板的基礎約束力，給混凝土面板提供了平穩(wěn)、堅固的基礎，避免了混凝土面板因基礎不均勻沉降而被拉裂的可能。

3 混凝土面板裂縫處理

混凝土表面的微細裂縫在壩體蓄水后可以自行閉合，一般不做處理。但須對縫寬在0.2mm以上且有一定深度的裂縫進行處理。由溫差、干縮引起的淺表裂縫是面板混凝土最常見的缺陷，一旦發(fā)生，必須進行處理。

面板裂縫處理措施主要有以下幾方面。①死水位以下縫寬<0.2mm的非貫穿、非貫通性裂縫只進行“表面涂刷水泥基及粘貼膠板”的表面封閉處理方式，在裂縫上用33mm寬的復合SR防滲蓋片進行粘接封閉，裂縫兩端復合SR防滲蓋片各延長30cm后結(jié)束封閉。②縫寬<0.2mm的貫穿或貫通性裂縫進行表面處理，裂縫上用33cm寬的復合SR防滲蓋片進行粘接封閉，在面板垂直縫結(jié)合部與垂直縫表層SR防滲蓋片連接封閉。③死水位以下縫寬>0.2mm的縫，進行全面處理，采用“縫內(nèi)化學灌漿+表面涂刷水泥基及粘貼膠板封閉”處理方案。④死水位以上的各種類型的縫都必須處理，根據(jù)縫的寬度選擇采用涂刷水泥基及涂刷環(huán)氧膠泥表面粘貼封閉的方式或“縫內(nèi)化學灌漿+表面封閉”的處理方式。

4 結(jié)語

本文結(jié)合神樹蓄能水電站堆石壩混凝土面板冬季低溫施工問題，分析了混凝土面板裂縫產(chǎn)生的原因，從面板混凝土原材料選擇、配比優(yōu)化及施工質(zhì)量保證三方面采取措施提高混凝土自身抗裂能力，通過現(xiàn)場碾壓試驗確定堆石壩體冬季低溫填筑參數(shù)，保證混凝土面板下方堆石體平穩(wěn)堅固，減少沉降量，以防止面板裂縫產(chǎn)生，并給出解決面板裂縫質(zhì)量缺陷的技術(shù)措施，希望為以后類似工程的施工提供借鑒。

參考文獻：

[1]孫振遠.堆石料工程特性及面板堆石壩應力變形研究[D].南京：南京水利科學研究院，2003.

[2]王俊武，崔金良.青海大通河納子峽水電站堆石壩碾壓參數(shù)試驗研究[J].黃河水利職業(yè)技術(shù)學院學報，2013（1）：1-4.