闲林水库堆石坝趾板及面板混凝土防裂试验研究.pdf
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1、第 2 6卷 第 1期 2 0 1 4年 3月 浙江水利 水电学院学报 J Z h e j i a n g Un i v o f Wa t R e s E l e c t r i c P o w V0 I 26 No 1 Ma r 2 O1 4 闲林水 库堆石 坝趾板及 面板 混凝土 防裂试验研究 金 海 , 杨志祥 , 金建峰 , 徐 敏 ( 1 杭州市闲林水库管理处 , 浙江 杭州3 1 0 0 0 7; 2 中 国水利水 电第十二工程局有 限公司 , 浙江 杭卅 l 3 1 1 6 0 0) 摘 要 : 针 对杭 州市闲林水库 面板堆 石坝趾板、 面板 混凝土 的开裂 问题 , 以 V
2、F防裂剂的掺 量为 变量 , 对趾板 、 面板 混凝土开展防 裂试验研 究 , 认 为防裂剂掺量 为 1 0 最为合 适 , 并据 此确 定防裂 混凝土 的施 工配合 比 混凝 土的抗 渗、 抗 冻等各 项指标均满足本工程 面板 混凝土的强度要求 , 为趾板 、 面板 混凝土的 生产和施 工提供 可靠依 据 关键词 : 闲林 水库 ; 面板堆石 坝; 混凝 土; 防裂试验 中图分类号 : T V 5 4 4 文献标志码 : A 文章 编号 : 1 0 0 8 5 3 6 X( 2 0 1 4 ) O 1 0 0 2 5 0 4 Cr ac k i n g Pr ev en t i on Ex
3、per i men t of CFRD i n Xi a nl i n Res e r v oi r J I N Ha i ,rANG Z h i x i a n g ,J I N J i a n f e n g ,XU Mi n ( 1 Ha n g z h o u Xi a n l i n Re s e r v o i r Ad mi n i s t r a t i o n Of f i c e, Ha n g z h o u 3 1 0 0 0 7,C h i n a; 2 S i n o h y d r o B u r e a u 1 2 C O L T D ,H a n g z h
4、o u 3 1 0 0 0 7 ,C h i n a ) Ab s t r a c t : Cr a c k i n g p r e v e n t i o n e x p e r i me n t o f t he CFRD i n Xi a nl i n Re s e r v o i r i s i l l us t r a t e d i n t he pa p e r ,s pe c i a l l y o n t h e pl i n t h a nd p a n e l ,ma ki ng t he amo u n t o f VF c r a c k a g e n t a s
5、a v a r i a b l e Th e c o n s t r uc t i ng r a t i o o f c r a c ki ng p r e v e n t i o n c o n c r e t e i s e v a l u a t e d wi t h t h e mo s t a pp r o p r i a t e a nt i c r a c k i n g a g e nt a t 1 0 c o n t e nt ,wh i c h c o mpr e h e n s i V e l y me e t s t h e s t r e n g t h r e qu
6、 i r e me n t s o f c o nc r e t e p a ne l s i n i mp e r me a b i l i t y a nd a n t i f r e e z i ng,p r o v i d i ng a r e l i a bl e p r i n c i p l e f o r pl i n t h a nd p a n e l p r o d uc t i o n a nd c 0 ns t r u c 1 :i o n Ke y wo rd s: Xi a nl i n Re s e r vo i r ;CFRD ;c o n c r e t e
7、;c r a c k i n g p r e ve nt i on e x p e r i me n t 0 引 言 混凝 土 面板 堆石 坝 的建 设发 源 于美 国 , 自 1 9世 纪末建成 5 4 I n高的 M o v e n a 坝以来, 经过 1 0 0余年的 发展 , 目前技术 已基本成熟 现代面板堆石坝绝大多 数采用混凝土趾板、 面板作为防渗结构, 因其具有造 价低 、 工期短等优点, 得到了蓬勃的发展” 由于堆 石 体 的沉 降 、 混 凝 土 收 缩 等 原 因 , 混 凝 土 面板 开裂 很难 避 免 , 因而 成 为工 程 质 量 控 制 的 重 点 和难 点 问题
8、面板 混 凝 土 裂缝 可 分 为 结 构 性 裂 缝 和非 结 构性 裂缝 由于 混凝 土 自身 施 工 质 量 和 周 边 环境因素使面板混凝土产生应力 而导致 的裂缝为 非结构性裂缝 ; 由于堆石体在 自重和水压力作用下 产生不均匀 沉降导致混凝 土面板 与垫层料或混 凝 土或 混凝 土挤 压 边 墙 脱 空 导 致 面板 产 生 贯 穿 性 的 收 稿 日期 : 2 0 1 4 - 0 l - 2 1 作者简介 : 金海( 1 9 8 7一) , 男 , 浙江杭州人 , 助理工程 师 , 从事 水利工程管理工作 裂 缝 为结 构 性 裂缝 裂缝 对 大坝 的危 害是 显而 易 见的 ,
9、 它将降低混凝 土面板的耐久性 , 进 而引发渗 漏 并危 及大 坝 安全 美 国的盐 泉 面板 坝 和 葡 萄牙 的 伯 勒代 拉 面板 坝 , 均 因面 板 严重 断 裂 和 漏水 而 影 响 安 全 运 行 ; 中 国 沟 后 水 库 大 坝 面 板 接 缝 止 水 的 损 坏 , 也是 导致 垮 坝失 事 的原 因之一 杭州市闲林水库大坝工 程位 于杭州 市余 杭 区 闲林镇 , 工 程 任 务 以 城 市 应 急 备 用 、 抗 咸 备 用 和 抗 咸供水为主 , 兼具 防洪 和改善水环境等功能 大坝 工 程包 括面 板堆 石 坝 土 建工 程 、 泄 洪 兼 导 流洞 土 建 工程
10、、 上坝道路土建工程 、 附属金属结构 、 机 电设备 安装 工 程 、 施 工 导 流 工 程 以及 其 他 生 产 生 活 设 施 等 为预防大坝面板非结构性裂缝 的产生 , 保证库 区安全 , 以及经济有效地解 决趾板 、 面板混凝 土 的 开裂 问题 , 本 文 以 V F防裂剂 的掺量 为 变 量对 趾 板 、 面板 混凝 土作 了 防裂 试 验 研 究 , 为 趾 板 、 面板 防 裂 混凝土的生产和施工提供依据 2 6 浙江水利水 电学院学报 第 2 6卷 1 试验方案 1 1 面 板混凝 土 结构概 况 本工程混凝土面板堆石坝坝顶高程 7 4 1 1 3 , 最低 建基 面 高
11、程 3 4 m, 最大 坝高 4 0 1 13 , 坝顶 长度 2 3 0 1 1 3 , 宽 8 m, 坝前 坡 比 1 :1 4, 坝后坡 比为 1 :1 6 , 面 板 混凝 土 厚度 为 4 0 0 mm, 混 凝 土 强 度 为 C 2 5、 抗 渗 等 级 W8 、 抗 冻 等 级 F 1 0 0, 混 凝 土级 配 为二 级 配 , 强 度 保证率 9 5 , 坍落度 3 0 7 0 I I l n 3 混凝土工程量约 为 2万 m , 其 中面板混 凝土 工程 量为 5 1 4 1 I T I , 趾 板 混 凝 土工程 量为 8 5 4 11 3 1 2补偿收 缩 混凝土 混
12、凝土浇筑后 , 胶凝材料在水化过程中散发大 量 的 水 化 热 , 由于 混 凝 土 的 导 热 性 较差 , 在 混 凝 土 结 构 内部 聚集大 量热 量 而 不 能散 发 混 凝 土在 降 温 过程 中 , 形 成 混 凝 土 表 里 温 差 , 起 因于 表 里 温 差 超 过 一 定 范 围 , 就 有 可 能 发 生 表 面 裂 缝 , 进 而 发 展 成 贯穿性 裂缝 另一 种 情况 是 混凝 土 构 件从 最 高 的截 面平均温度逐渐降至环境大气 的平均温度 , 降温过 程 中起 因于 温 差 的 温 度 应 变 收 到 外 部 约 束 时 所 引 发 的裂 缝 是 贯 通性
13、的 而 补 偿 收 缩 混 凝 土 , 能 够 让混 凝 土 适 度 膨胀 , 受 到 外 部 、 内部 约 束 后 产 生 压 应力抵 消 其有 害 的限制 收缩 拉 应力 , 从 而 达 到 避 免 或大 大减轻 混凝 土 开裂 的 目的 , 这 就是 补 偿 收 缩 混 凝土 的 防裂 机 理 , 也就 是 说 , 补 偿 收缩 混凝 土 防 裂 的原 理就 是利 用 限制膨胀 来补 偿 限制收 缩 在基 准混凝 土 配合 比 中掺 入 V F防裂 剂 , 可 以 使混 凝土 产生 微膨 胀 膨胀 变 形 在 约束 条 件 作 用 下 使得 混凝 土 内部 产 生 压 应 力 从 而对
14、混 凝 土 收 缩 变 形产生的拉应力进行补偿 , 拉应力的峰值被均化并 减小 , 最终达到防裂作用 V F防裂剂的掺量决定着 混凝 土 的限制 膨胀 率 的 大小 , 而 限 制膨 胀 率 是 防 裂 混凝 土设 计 中最为 重 要 的参 数 , 直 接决 定 混 凝 土 抗 裂性 能 的优劣 所 以 防裂 混凝 土 试 验 的核 心 内容 就 是确定 V F防裂剂的掺量 1 3试验 方案 根 据 厂 家 推 荐 掺 量 ( 胶 凝 材 料 用 量 的 8 1 2 ) 及 以往多 项 同类 工 程 的应 用 经验 , 选 择 1 0 、 1 2 两个 掺量 进 行 试 验 , 另 外 制 作
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