1、高混凝土面板堆石坝面板裂缝防治浅析摘要：目前，混凝土面板堆石坝具有可观的经济性与良好的适应性。面板是面板堆石坝体防渗的最主要结构，所以面板的抗裂是影响整个运用功能的主要问题。本文主要就混凝土面板堆石坝面板裂缝的产生原因与防治措施进行了简单的论述。 关键字：面板堆石坝裂缝防治面板 中图分类号： TV543 文献标识码： A 引言： 混凝土面板堆石坝由于受工程地质与坝址地形因素的影响小，工程造价较低，具有可观的经济性与良好的适应性、工期短、施工简化，在水利水电工程中应用日益广泛。堆石坝面板作为工程的主要防渗体，在工程功能、安全上起到最为重要的作用。 一、高混凝土面板堆石坝面板裂缝产生的原因 （一）
2、非结构性裂缝的成因分析 1、非结构性裂缝可分为温度裂缝与干缩裂缝，产生裂缝有以下两个原因： （1）昼夜温差 昼夜温差能使混凝土内部产生一定的温度差度，因而引起了混凝土内部各质点之间的相互约束。此种约束会使混凝土表面产生裂缝，这种裂缝的产生常发生于混凝土早期强度较低时候。 （2）季节性温差 这种温差主要是指混凝土固结温度与使用期间面板年最低温度之差。该温使面板与垫层产生较大的摩阻力约束，从而使混凝土面板变形，产生裂缝。混凝土面板干缩裂缝成因是在混凝土凝结过程中多余的拌料和用水将逐渐脱离开，使混凝土发生失水干缩，从而引起混凝土体积的减小。在这一过程中，混凝土中的微观结构将不断发生收缩，与面板内部钢
3、筋或面板与垫层的摩阻力引起的约束相互作用使面板内部各质点之间彼此形成制约，从而使表面产生裂缝。 2、非结构性混凝土裂缝主要类型的种类: （1）混凝土塑性干缩裂缝塑性干缩裂缝是混凝土在硬化过程中因表面水分蒸发而引起的干缩裂缝，通常见于混凝土构件浇注后未覆盖部位的表面，尤其是大块板面。其形成可用水泥浆体毛细空隙内的毛细水拉力来解释，混凝土中存在大量毛细孔道，当混凝土固体质点间的毛细空隙水因蒸发减少时，水蒸发后毛细管中产生毛细管张力，形成弯液面而产生拉力，使尚处于可塑性状态的混凝土收缩。 （2）混凝土塑性沉降裂缝在新搅拌的混凝土中，骨料颗粒悬浮在一定稠度的水泥浆体中，浆体的重量密度较低，水灰比 0.
4、6 的浆体的重量密度只有骨料重量密度的一半，所以骨料在浆体中有下沉的趋势，而浆体中水泥颗粒又远重于水，使得新搅拌混凝土的多余水分向上转移，就是发生“沉降”现象。如果同时浇注梁、板、柱或墙的混凝土，由于这些构件的深度不同，有着不同的沉降，从而在这些构件交接面处形成沉降差并产生塑性沉降裂缝。混凝土塑性沉降裂缝与钢筋尺寸、保护层厚度及坍落度几个因素有关。坍落度愈大，沉降开裂的可能性也愈大。在接近表面的水平钢筋上方最容易形成沉降裂缝，并随钢筋直径加粗和保护层减小而愈趋严重。当保护层过薄时，塑性沉降裂缝甚至会深入钢筋表面并沿着钢筋通长发展。 （3）混凝土干燥收缩裂缝混凝土在塑性流动性终止初凝并进入硬化阶
5、段，干燥收缩一直在进行，就是使达到 28d 龄期也不能说终止，有的工程可以持续若干年。所以说干燥收缩是水泥基混凝土的固有特性。浇注时呈流动状态的混凝土混合介质，硬化后呈固体状态除了硬化生成硅酸钙等固体物质，是一个化学反应过程外，还伴随着一个水分蒸发干燥的物理过程，形成干燥收缩裂缝。影响混凝土干燥收缩的因素很多，主要因素有水泥品种、骨料类 型和用量、用水量、水泥用量和水灰比、化学外加剂、粉煤灰等火山 灰掺料、环境条件、构件尺寸等。 （4）混凝土自生收缩裂缝自生收缩裂缝是水泥水化作用引起的收缩，并不属于干燥收缩。在已硬化的水泥浆体中，未水化的水泥继续水化是产生自生收缩的主要原因。水化使空隙尺寸减小
6、并消耗水分，如无外界水分补给，就会引起毛细水负压使硬化水化物受压产生体积变化即自生收缩裂缝。水灰比越低，自生收缩越大，掺加硅粉更能加大自生收缩。一些改善自生收缩的措施常与提高混凝土强度措施相矛盾，在实际工程中需要具体分析，如采用高强度混凝土则必须高度重视自生收缩危害， 但标号较低的混凝土自生收缩则不是主要矛盾。 （二） 结构性裂缝成因分析 面板受外力如坝体的自重和其它荷载如水压力，浪压力作用影响 下，使坝基产生不均匀沉降或其它方向的位移，引起坝面变形，使面板架空,从而会产生结构性裂缝。从宏观上讲性面板为刚性体，而堆石为柔性体,堆石体的稳定性会直接影响到面板的稳定行,所以在设计及施工时，一定要保
7、证面板与堆石体的协调变形。从受力角度而言，面板主要承担的荷载是水压力，靠支持力与摩阻力维持平衡性,而堆石体上的垫层受堆石变形影响，也会产生变形，这就导致面板内部应力的重组,达到一定程度时，面板便会产生结构性裂缝。 二、高混凝土面板堆石坝面板裂缝的防治 （一）非结构性裂缝的防治 面板非结构性裂缝的防治主要从材料和面板施工方法上进行控 制。具体可采用合适的配合比、合理的施工方法,严格施工质量管理等措施避免面板非结构性裂缝的产生。优化面板混凝土原料及配合比可通过优化混凝土级配，降低混凝土弹性模量，从而提高混凝土抗裂韧性，增强混凝土的极限抗拉强度，有效防止裂缝的出现。也可选用水化热低的混凝土或部分采用
8、粉煤灰，通过减少水化热产生的高温来缓与面板内外的温度差，从而防止由混凝土自身凝固时产生的温度引起的裂缝。采用混凝土减水剂来降低面板混凝土的用水量, 从而减少混凝土的干缩量，避免出现干缩裂缝。使用掺加聚丙烯纤维或是钢纤维的混凝土。掺纤维混凝土的初裂强度、弯拉强度及抗冻性能等方面均优于普通混凝土，可以有效地抑制表面裂缝的产生。减小垫层约束作用力。在面板混凝土浇筑前，必须对垫层进行脱空检查,并严格处理脱空部位。然后修整坡面，达到满足施工要求的平整度。在施工时，特别注意避免面板钢筋插入垫层，在浇筑面板之前，应先在垫层上涂乳化沥青，从而降低垫层料的摩擦系数。此时垫层对面板的约束力很小，可近似认为是摩阻力
9、，使面板变形时，不会由于约束力过大而产生裂缝。 （二） 结构性裂缝防治的措施 在选择筑坝用料时，要尽可能多做比较，选择最优的材料。在经 济成本和安全质量作比较时，应以安全质量作为终选依据。要严格要求施工方法。如对填筑区内的基础处理、岸坡清理、施工技术参数、施工时段等，均应有严格的标准与指标，严格执行，保证施工质量。 1、如何处理建基面 一般面板堆石坝建筑基础面的处理，应着重处理在迎水面以下坝 厚约 13 处，其它如有较厚的砂砾石覆盖层区域一般不全部挖除， 只做压实度和孔隙率检测。基础在满足设计要求后即可作为建基面。要认真处理高面板堆石坝的建基面。高面板堆石坝的填筑区基 础应落实在河床强风化岩层
10、上。岩基上的高面板坝要重视垫层及过渡层区的设计和施工，严格控制减小堆石体的变形。并且要设计好面板及有关接缝的止水，以适应坝体变形，减少渗水量，确保施工质量。 2、大坝填筑 混凝土面板堆石坝由堆石体与防渗体组成。其中堆石体从上游向 下游依次主要包括垫层区、过渡区、主堆区和次堆区，防渗体由钢筋混凝土面板、趾板、趾板地基的防渗帷幕、周边缝和面板间的接缝止水组成。在填筑面板坝坝体时，一般都要分期分区进行均衡生产。面板坝的一个优点就是可以利用已填筑的临时挡水断面进行挡水渡汛。所以，大坝填筑时，在第一个枯水期大坝坝体填筑高度一定要达到临时挡水渡汛标准的高度。此种形式的分区分期方式使大坝易产生不均匀沉降。根
11、据经验，在完成临时挡水断面之后的填筑断面上，应按自上向下方向按主堆石层厚进行分层波浪式的填筑。根据工程实际状况，一般的波浪式分层以12 个主堆石层厚度为宜。一定要做到在同一高度上的大坝筑料在同一时间段填筑，保证在产生沉降时能整体均匀沉降，保证填筑之间的密实性，避免不均匀沉降的发生。 3、面板浇筑工艺 在进行面板浇筑时，应一次性浇筑。面板浇筑施工，应在大坝防浪墙基础高度以下填筑完成，然后经过沉降期方可施工。面板施工应一次拉浇成型。面板的缝间处理。面板施工是分块浇筑的，因此，块与块，块与趾板间设有结构缝，这些结构缝应进行恰当的处理。面板周边及受拉应力区域为受拉缝，受拉缝间设置止水片和嵌缝充填物，保
12、 证面板在受拉应力作用时保护面板不漏水。但在目前实际情况是，受压应力缝内很少去设置抗挤压的措施，大部分混凝土面板堆石坝 面板上的拉应力缝和压应力缝，在设计和施工上都是一样的，受压应力缝内没有预留足够的在面板受到挤压变形时的伸缩空间。高面板坝的面板部分在受力时变形较大，常常在受压应力缝处出现隆起。因此，可在压应力缝内设置防挤压设施，从而避免面板在压应 力的作用下隆起变型。 结束语： 由于混凝土面板堆石坝有许多优点，适合我国的发展建设，因此，它在我国的应用和发展比混凝土坝要迅速。但是，在实际的建设过程中，由于经验与技术还不成熟，在生产建设中常常会发生一系列始料不及的问题。正是由于这些问题，我们更需要去努力的研究、探索与试验，促进面板坝技术的发展和应用。 参考文献： 1 杨世源.防止面板发生结构性裂缝的探讨j 1 贵州水力发 电,2003 ,17 (1) 2 李家正,桂全良,杨华全.防止面板混凝土收缩裂缝的措施探讨j 1水力发电,2004 ,30 (1) 3 傅志安,凤家骥.混凝土面板堆石坝m1 武汉:华中理工大学 出版社,1993，12（3）
