奋斗水库碾压混凝土坝裂缝控制措施

阚兴明，刘景全，张守文

(穆棱市奋斗水库工程建设管理处，黑龙江 穆棱 157500)



奋斗水库碾压混凝土坝裂缝控制措施

阚兴明，刘景全，张守文

(穆棱市奋斗水库工程建设管理处，黑龙江 穆棱 157500)

奋斗水库行政区划属于黑龙江省穆棱市，是一座以供水为主，兼顾防洪、发电、灌溉等综合利用水库。工程级别为大(Ⅱ)型，主要非溢流坝、溢流坝、坝式进水口、坝后式电站和鱼道等组成。拦河坝采用全断面碾压混凝土重力坝，是黑龙江省第1座碾压混凝土坝。文章详细论述了碾压混凝土特点及裂缝产生原因，阐述了防止裂缝产生所采取的措施，供施工单位参考。

碾压混凝土特点；裂缝种类；裂缝原因；控制措施

0　引　言

奋斗水库行政区划属于黑龙江省穆棱市，是一座以供水为主，兼顾防洪、发电、灌溉等综合利用水库。工程级别为大(Ⅱ)型，主要非溢流坝、溢流坝、坝式进水口、坝后式电站和鱼道等组成。拦河坝采用全断面碾压混凝土重力坝，是黑龙江省第1座碾压混凝土坝。混凝土坝由于体积庞大，结构设计和施工工艺都较复杂。坝体开裂在实际工程中是一个较为普遍的现象。裂缝的存在，会影响大坝的强度和耐久性，对结构产生有害的影响；甚至引起严重的渗漏，导致工程不能正常使用，影响工程寿命和经济效益。

1　碾压混凝土的特点

碾压混凝土(RCC)作为一种干硬性混合料，无塌落度，工方法接近于土石坝的填筑方法，采用通仓薄层铺料，振动碾压压实。与常规混凝土相比，无论在材料消耗、施工效率，还是其本身性能等方面都有明显的优越性。

1)施工速度快，建设周期短。RCC可全断面上升，其上升速度可达到15～25m/月。

2)坝体结构简单而经济。由于RCC取消了纵缝和灌浆系统，不需要一期冷却和二期冷却，同时，横缝可达到30～80m一条。这种横缝不需要立摸，只需在RCC每层碾压完毕后用截缝机在现场截缝即可。所以能够节约大笔材料费和人工费。

3)可用当地骨料，一般不要特殊处理。常态混凝土能用的砂砾料或人工碎石料，RCC都能用。

4)施工期可以坝顶泄流。RCC在施工过程中，如遇洪水(超过设计施工洪水频率)时，RCC可以允许过水，而且不需要采取常态混凝土重力坝的纵缝通水平压措施，同时还不致于因水流过坝造成冷击应力裂缝。

2　裂缝产生种类及成因

2.1温度裂缝

水泥在水化过程中产生大量热量，混凝土结构内部截面和体积庞大，混凝土导热性能差，热量聚集不易散发，结构内部温度过高，加之混凝土表面热量散失快，造成混凝土内外形成温度梯度，容易产生裂缝。

2.2干缩裂缝

干缩是混凝土材料的一个重要特性，对混凝土结构的耐久性有着非常重要的影响。养护阶段的混凝土相对湿度为100%。拆模后、混凝土中水分向四周空气中扩散，内部水分散发较慢，形成湿度梯度，引起干缩应力。

2.3结构裂缝

结构裂缝主要是坝基出现不均匀沉陷时，大坝受到强迫变形，从而使大坝开裂，随着不均匀沉陷的进一步发展，裂缝会进一步扩大。

3　防止混凝土裂缝产生的措施

3.1温度裂缝预防措施

3.1.1降低混凝土发热量

合理选择胶凝材料，控制水化热。奋斗水库碾压混凝土选用中热硅酸盐水泥+粉煤灰，与普通硅酸盐水泥+粉煤灰相比，混凝土用水量明显减少。

3.1.2控制坝体最高温度

1)通过降低混凝土浇筑温度，控制水化热温升。①在低温季节或环境气温较低的晚上、早晨浇筑混凝土；②降低材料温度，材料堆放在凉棚内，避免阳光直射，或喷水冷却集料，水泥储罐应油漆成白色或喷水冷却；③加冰拌合，采用冷却水或加冰拌合混凝土能有效降低混凝土入模温度；④避免吸收外部环境热量。

2)铺设冷却水管，在混凝土中预埋网状水管，利用管中循环冷水的流动来降低混凝土内部的温度。

3)混凝土运输过程中搭设活动遮阳棚，加快入仓速度，确保混凝土运输过程中温度回升部超过1℃。

3.1.3分块分层浇筑

采用分层浇筑可利用层面的散热来降低混凝土温度，分块分层浇筑有利于降低混凝土最高温度和内外温差。

3.1.4合理设置诱导缝

诱导缝是碾压混凝土大坝的一种温控防裂措施，在挡水坝段越冬停浇面上下游部位常因拉应力较大而开裂，采用控制混凝土浇筑温度及对混凝土进行保温的方法也很难从根本上解决挡水坝段越冬停浇面上下游部位的不规则裂缝。重力坝的诱导缝主要是采取平行于坝轴线的水平施工缝，且一般沿整个挡水坝段设置，一般深入坝体1～3m，其后便是整体式碾压混凝土。

从以上几个方面入手，使坝块实际出现的最高温度不超过坝体设计允许最高温度。试验结果：

1)奋斗水库坝体内部、上游面防渗层死水位以上碾压混凝土28d实测绝热温升为18.0℃和27.6℃，拟合最终温升为21.0℃和31.7℃。

2)基础垫层三级配常态混凝土28d实测绝热温升为33.1℃，拟合最终温升为35.2℃。

3.2干缩裂缝预防措施

干缩是当外界环境湿度低于混凝土本身湿度时，混凝土内部水分散失引起的体积收缩变形。对于大体积混凝土，内部不存在干缩问题，但表面干缩是一个不容忽视的问题，足以引起大体积混凝土的表面开裂。奋斗水库试验结果，上游面防渗层、坝体内部碾压混凝土90d干缩率分别为-408×10-6和-395×10-6。要尽量长时间地保温和保持混凝土表面湿润，让其表面慢慢冷却、干燥，使混凝土能够增长强度以抵抗开裂拉应力，主要有蓄水养护和覆盖洒水养护2种方式，养护时间一般≥14d。

3.3结构裂缝预防措施

奋斗水库坝基河床部位的卵砾石、人工填筑的含砂低液限黏土及右岸台地表层的含砂低液限黏土抗滑稳定性差，不能满足重力坝地基要求，设计已清除。全风化及强风化带岩体承载力较低，设计已清除。在上游辅助线的河床处存在一条物探解译构造破碎带，其承载力相对较低，抗滑稳定性差。台地下部二长花岗岩岩体为Ⅳ类，强度低，抗滑变形性能差，采用固结灌浆加固处理。固结灌浆孔、排距均为4m，梅花形布置，孔深5m。

4　结　语

奋斗水库在大坝结构、混凝土材料选择等方面做了很多工作，但在大坝施工、建设管理方面仍需继续探索，防止大坝裂缝产生，同样需做好层间结合研究及越冬保护研究。

[1]于德洋，康迎春.浅谈混凝土温度应力控制及防裂措施[J].水利天地，2011(5)：41-42.

1007-7596(2016)07-0064-02

2016-06-22

阚兴明(1981-)，男，黑龙江穆棱人，助理工程师；刘景全(1984-)，男，黑龙江穆棱人，工程师；刘守文(1984-)，男，黑龙江穆棱人，工程师。

TV642.2

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