碾壓混凝土壩溫控防裂探討

《碾壓混凝土壩溫控防裂探討》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、碾壓混凝土壩溫控防裂探討1溫控防裂的分類控制碾壓混凝土壩在我國已有十多年建設(shè)經(jīng)驗。但是實踐表明：工期并不夠快，造價節(jié)省也不多，經(jīng)濟效益并不顯著。例如，我國某壩，高75m，混凝土總量13.7×10m，碾壓前后歷時18個月，凈碾壓284天，截流至全壩竣工竟歷時5年。巴西的諾瓦重力壩，壩高56m，混凝土總量13.8×10m，僅用110天即完工。相比之下，差距很大。差距的根本原因是我國施工有失碾壓混凝土快速、簡捷特點，特別是溫度控制失之過嚴。建議將溫控防裂分為二類：一類為有較高的耐久性與外觀要求，需要一定的溫控防裂要求的重要大壩；二類為只有一般耐久性與外觀要求，通常不必進行溫度和裂縫控制的一般大壩

2、。需要長期蓄水的一、二、三級大壩，宜按一類要求。非長期蓄水的一、二、三級大壩，如滯洪壩、攔沙壩、以及四、五級大壩，可按二類要求。43432碾壓混凝土的溫控防裂特點2.1水化熱溫升低、慢、勻碾壓混凝土水泥用量少、粉煤灰摻量高。其絕熱溫升比常規(guī)混凝土少，28天水化熱溫升不到10℃，最高溫度常發(fā)生于數(shù)周乃至數(shù)月后，遠晚于常規(guī)混凝土。因此，其溫度分布極為均勻。常規(guī)混凝土在同一澆筑層內(nèi)，常有高達10℃～15℃的溫度變化，以及1MPa的拉應(yīng)力，這是常規(guī)混凝土容易開裂的根本原因。碾壓混凝土卻沒有這種鋸齒狀分布的溫度場和溫度應(yīng)力場，其溫度分布在層間只有不明顯的階梯，溫度應(yīng)力場也極為平緩。與常規(guī)混凝土相比，

3、同一溫差所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力分布有顯著區(qū)別。因此，同一溫差可以采用較常規(guī)混凝土簡化的溫控措施。由于水化熱溫升低、慢、勻，因此可更進一步簡化溫控措施。2.2較高的徐變防裂能力雖然碾壓混凝土的抗拉強度與常規(guī)混凝土差不多，但由于粉煤灰在一年甚至幾年內(nèi)具有一定活性，能夠在開裂后繼續(xù)生成晶體，使微裂隙間充滿晶體，恢復(fù)為整體。換句話說，碾壓混凝土的慢速極限拉伸率遠大于常規(guī)混凝土，對基礎(chǔ)約束裂縫的抗裂能力遠大于常規(guī)混凝土。2.3較高的抗溶蝕能力碾壓混凝土的粉煤灰摻量很高，具有足夠的活性二氧化硅與水泥水化生成的氫氧化鈣相化合。因此，常規(guī)混凝土常見的泛酸性侵蝕，溶出性侵蝕和碳酸性侵蝕，在碾壓混凝土卻不成問題。因

4、此，即使開裂漏水，不致出現(xiàn)裂縫上游側(cè)被溶蝕，下游側(cè)析出鈣質(zhì)沉淀物現(xiàn)象。對大壩壽命與外觀方面很有利。大連市的王家店、龍王塘、大西山3座圬工重力壩，分別建于80、70、60年代。3座壩都有裂縫，尤以大西山廊道內(nèi)裂縫較寬，漏水較多。由于砌筑水泥中有20%火山灰質(zhì)摻合料，壩體外表完好，鈣質(zhì)沉淀物只有輕微痕跡，廊內(nèi)也極輕微。3座大壩至今仍在運行。這一經(jīng)驗可作為放寬抗裂要求的依據(jù)。2.4層面豎向抗拉能力低碾壓混凝土的致命弱點是層面抗拉能力低。其層面比常規(guī)混凝土多，又易產(chǎn)生冷縫、蜂窩等缺陷。因此，溫控防裂的主要目標是防止水平層面開裂。在考慮溫控防裂措施時，應(yīng)首先作好上游防滲措施。3溫控防裂理論與開裂危害

5、性順序我國現(xiàn)行常規(guī)混凝土壩的溫控防裂仍沿用美國三、四十年代陳舊概念，以防止平行壩軸線的基礎(chǔ)貫穿裂縫為重點，以允許基礎(chǔ)溫差作為溫度控制的主要準則。根據(jù)實際上壩體多為內(nèi)外溫差產(chǎn)生的表面裂縫，又提出壩體允許最高溫度作為控制內(nèi)外溫差的輔助準則。實踐表明，上述二個準則并不能真正防止常規(guī)混凝土開裂，更不能套用于碾壓混凝土。例如，美國陸軍工程師團建設(shè)的德沃歇克重力壩，壩高214m。其溫度控制措施常被國內(nèi)視作樣板。其混凝土出機溫度7℃，基礎(chǔ)允許溫差為17℃，但蓄水后卻產(chǎn)生了順流向劈頭裂縫，3壩#段的劈裂范圍約占壩剖面的一半，滲水經(jīng)過廊道進入廠房。幾年后，加拿大的雷未爾斯托克重力壩，高175m，混凝土出機溫

6、度為7℃～10℃，蓄水前即發(fā)現(xiàn)上游面有劈頭裂縫，蓄水后同樣也有嚴重滲漏。相反，1947年～1948年建設(shè)的加拿大的斯梯華脫維爾重力壩，壩高約50m，施工時采用高達15m～30m的高塊澆筑，入倉溫度未加控制?？⒐ず螅绹戃姽こ處焾F人員訪問時，曾與加拿大工程師就溫度控制爭辯，聲言須待幾十年后才見分曉。但筆者于1991年會見該壩的大壩安全檢查負責人時，詢及該壩是否有壩體開裂問題，答復(fù)是壩體結(jié)構(gòu)無任何問題。美國與加拿大的前二壩雖然采用嚴格的予冷措施，基礎(chǔ)溫差未超過預(yù)計值，內(nèi)部最高溫度只有30℃～32℃，卻仍然產(chǎn)生嚴重開裂。裂縫并不是平行壩軸線的基礎(chǔ)貫穿裂縫，而是由上游向下游發(fā)展的順流向劈頭裂縫，

7、且近基巖處并未開裂。可以認為，前述溫度控制理論不符合實際。美國工程師的解釋是：原設(shè)計按穩(wěn)定溫度13℃控制，允許溫差17℃，最高溫度為30℃，實際蓄水時，初春水溫僅7℃，低于穩(wěn)定溫度，以致溫差超過預(yù)計值而開裂。筆者認為，蓄水時內(nèi)外溫差大致為(30～32)-7=(23～25)℃，內(nèi)外溫差過大且過于急驟，才是開裂的主要原因，與基礎(chǔ)溫差無關(guān)。至于斯梯華脫維爾大壩，情況不很清楚，但從冬季施工有可靠的表面保溫措施看來，溫降速率很慢，