碾压混凝土重力坝基础垫层混凝土裂缝的研究

发表时间：2019-06-13T11:11:15.977Z 来源：《基层建设》2019年第8期 作者： 王立恒

[导读] 摘要：随着科学技术的进步，为我国水利工程项目建设提供了便利条件，在相关施工技术的应用上也显得越来越完善。 上海正坤建筑劳务有限公司

摘要：随着科学技术的进步，为我国水利工程项目建设提供了便利条件，在相关施工技术的应用上也显得越来越完善。本文根据以往工作经验，对混凝土重力坝裂缝影响因素及危害进行总结，并从温度控制、施工材料的合理选择、化学灌浆质量检查、碳纤维布加固、并缝钢筋铺设及设置止水五方面，论述了碾压混凝土重力坝基础垫层混凝土裂缝防治策略。 关键词：碾压混凝土；重力坝；基础垫层；裂缝

前言：站在具体水利工程建设角度来说，一旦整个碾压混凝土重力坝基础层出现混凝土裂缝问题，将会对重力坝结构受力情况及稳定性带来巨大影响，严重时还会引发渗透变形、钢筋锈蚀等问题，对整个工程安全极为不利。为此，相关工作人员需要做好碾压混凝土重力坝裂缝形成原因分析工作，确定最佳的防治措施，这对于整个工程建设与应用具备积极意义。 1.混凝土重力坝裂缝影响因素及危害 1.1混凝土重力坝裂缝影响因素

整个混凝土的制造，主要涉及到的应用材料有骨料、胶凝材料和水等等，混凝土的制作需要保持一定的比例要求，之后通过硬化操作形成复合材料。由于重力坝基础垫层之中影响因素较多，如掺合料影响、水泥材料影响等等，这些均可能引发重力坝基础垫层混凝土出现裂缝。因此，在具体碾压混凝土重力坝工程建设也过程中，施工人员尽可能对热硅酸盐混凝土进行应用，并将粉煤灰、细矿渣等加入其中。站在外加剂选择角度来说，人们需要根据具体工程环境情况以及混凝土种类来确定，如果是水工大体积混凝土，可以应用减水剂或者是引气剂。除此之外，纤维材料在混凝土中的应用，可以借助于自身特定发挥，将混凝土的抗拉强度提升，促使混凝土前期裂缝收缩过程受到良好限制。

1.2混凝土重力坝裂缝的危害

在整个混凝土重力坝基础垫层建设过程中，裂缝问题频出，尤其是在重力坝施工阶段，一旦出现裂缝，将会为整个工程建设带来巨大影响，危害性较高。另外，在混凝土收缩时，微观裂缝会得到很多扩散机会，从而导致重力坝毁坏。与此同时，倘若混凝土配合比在设计过程中存在不合理情况，同样会对混凝土抗拉强度产生严重影响。还有很多工程在施工过程中，存在振捣不均匀、配合比设计不当等问题，影响了混凝土自身的密实度。也正是由于上述危害存在，整个混凝土重力坝想要顺利完成施工显得十分困难。所以说，相关工作人员需要提高对混凝土重力坝基础垫层裂缝问题的关注度，确保各项工作的稳步推进[1]。 2.混凝土重力坝裂缝形成的原因

从实际工作过程中可以了解到，导致混凝土重力坝基础垫层裂缝出现的因素有很多，最为主要的便是荷载作用和非荷载作用两大类，人们可以通过对这两方面的深入分析，实现对裂缝的全面预防。 2.1荷载作用

受荷载作用的影响，碾压混凝土重力坝基础垫层截面的拉应力通常要比混凝土的极限伸拉值高出很多，从这里也可以看出，构件应用一般都会存在裂缝。该种裂缝一般与主拉应力方向保持垂直状态，其荷载效应越大，裂缝的扩大几率也就越大。如果荷载效应能够保持一致，则抗拉力薄弱之处最容易出现裂缝。因此，在实际工作之中，相关人员应选择混凝土粘结性较好的变形钢筋材料，避免钢筋应力出现过高等情况，在钢筋直径控制上，也应该根据具体情况要求来确定。通过以上控制措施的实施，整个裂缝宽度将会得到有效控制，避免对整个工程建设产生影响。 2.2非荷载作用

很多重力坝基础垫层中的裂缝，均是由非荷载作用引起的，如温度变化、基础不均匀沉降等等。首先，混凝土重力坝基础垫层很容易受温度影响，进而导致变形问题出现，热胀冷缩现象更是极为明显。一旦变形过程受到限制，便很容易引发裂缝，而且约束越严重，所产生的裂缝也就越宽。因此，站在具体施工角度来说，工作人员应尽可能降低水泥的使用量，将其控制在450kg/㎡左右，并根据实际情况确定水灰比例，决不能超过0.60。另外，还要做好骨料级配和混凝土搅拌操作，借助于粉煤灰、减水剂等等，对水泥用量进行全面控制，这样一来，其水化热也能得到全面降低。其次，在实际工程建设上，混凝土会经历凝固到结硬过程，此时混凝土体积大幅降低，进而引发收缩变形，当该过程受到约束之后，极有可能产生裂缝。所以说，各个施工人员需要做好收缩缝设计工作，保证水泥土性能得到有效改善，从而避免大规模出现[2]。

3.碾压混凝土重力坝基础垫层混凝土裂缝防治策略 3.1温度控制

在整个温度控制措施开展上，外掺氧化镁十分常见，如果在混凝土之中可以添加适量的氧化镁，可以借助于膨胀性能，对混凝土温降收缩进行补偿，进而确保防裂工作顺利开展。站在碾压混凝土应用角度来说，其掺量越多，高强度拉应力也会进一步降低，但在非约束区拉应力也会产生明显的增大趋势，这主要是由于区域坝体较为单薄，拉应力受内外之间的温差影响较大，而且氧化镁对该种温度应力无法展示出补偿作用。站在常态混凝土应用角度来说，第一主应力做大部分，其整个约束区靠近实际垫层混凝土附近，随着掺量的不断提升，其拉应力也会进一步降低。如果是非约束区，整个应力并不会产生明显改善，所以说，人们可以将具体掺量定在6%左右。除此之外，由于初选参量不同，与之相对应的参区组合方案也会有所不同。随着氧化镁掺量的进一步提升，约束区应力进一步降低，但整个弱约束区的变化值并不明显。当强弱约束区外掺时，氧化镁的掺量越高，下游混凝土拉应力会随之增大的，当整体掺量从5.5%增加到6.0%之后，垫层混凝土坝趾集中区域应力也会得到改善，从而对裂缝问题进行有效预防。 3.2施工材料的合理选择

在整个施工材料选择过程中，应该以裂缝后期张开的预防为主，并在裂缝顶部设置并缝钢筋。首先，在化学灌浆材料的确定上，相关工作人员可以根据具体的工程裂缝特点，以及国内外工程经验，对低黏度环氧树脂灌浆材料进行应用。在该材料作用下，混凝土裂缝会得到有效补强，并将其可灌性、抗压、抗拉能力等展示出来。其次，在裂缝表面封堵以及封孔材料选择上，可以对丙乳砂浆进行全面应用，进而确保裂缝表面封堵和封孔效果的有效提升。该材料选择的具体要求如下：第一，丙乳砂浆的配比需要保持以下比例：水泥：砂：丙乳

=1:2:0.3。在砂的选择上，可以借助于2.5mm规格的筛进行。第二，在丙乳砂浆封堵过程中，需要借助于水泥+丙乳净浆对黏结面进行涂刷。 3.3化学灌浆质量检查

当整个化学灌浆工作结束之后，人们可以应用打孔方式开展压水试验以及钻孔取芯等操作，进而实现对化学灌浆质量的全面检查。由于孔深不同，压水试验方式也不同，但无论在哪种试验之中，都很难发现透水问题。通过对所有取芯孔的全面检查，裂缝便能实现有效填充。从最终检查结果中可以看出，在化学灌浆作用下，裂缝可以被浆液完全填充，效果极为明显。而且在整个压水试验孔操作上，还可以实现对二次化学灌浆灌浆孔以及排气孔有效制作，在检查工作结束之后，管路系统布置也会变得更加完善，如果在后期出现了裂缝开合问题，二次灌浆操作的开展同样显得十分重要[3]。 3.4碳纤维布加固

为了实现坝体的进一步加固，人们可以对坝体上游的竖向裂缝粘贴双层碳纤维布。在此过程中，整个操作应该遵循《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》中的相关规定。在碳纤维粘贴上，第一步要做的就是对混凝土基地进行全面处理，将混凝土构件表面中的残缺和破损等问题处理好。第二步是底层涂料的刷涂，在具体操作过程中，工作人员需要将主剂和固化剂按照相关要求放入到指定容器之中，借助于搅拌器开展搅拌工作。第三步是对构件表面上的残缺进行修补，所使用的材料为环氧腻子。如果是构件表面凹陷情况，需要借助于环氧腻子将其填平，直到表面平整为止；第四步为碳纤维片粘贴，在粘贴之前，工作人员需要借助于滚筒，实现黏结树脂的均匀性涂刷，该过程也被称之为下涂过程，具体涂量标准在500到600g/㎡范围内。 3.5并缝钢筋铺设及设置止水

为了避免垫层混凝土裂缝向上层混凝土延续，工作人员可以在水平裂缝的缝口处设计并缝钢筋和止水。整个钢筋网为三层，层间距大约在300mm左右，缝隙两侧的延伸量大概为2.25m左右。在止水铜片选择上，应保证其规格厚度在1.6mm，长度为600mm，如果距离上游坝面1m，整个铜片还需要向上延伸5m。为了确保止水铜片以及混凝土盖板连接的可靠性，在凹槽设计上，可以维持在70×30×50标准上，并将止水铜片埋入到凹槽之中，并应用一级配微膨胀混凝土进行开展回填操作。

总结：综上所述，碾压混凝土重力坝基础垫层裂缝现象极为普遍，一旦裂缝现象集中出现，水利建筑物的抗水能力便会大幅下降，与此同时，还会将主体建筑物的承载能力。因此，相关管理人员需要强化对整个垫层混凝土裂缝的调查力度，借助于有效措施实施，为整个重力坝构件提供一个稳定的应用环境。 参考文献：

[1]杨正兵.盘县卡河水库碾压混凝土重力坝设计分析[J].内蒙古水利,2019(01):30-31.

[2]田雪梅,张云峰,詹义.浩口水电站工程碾压混凝土重力坝设计与优化[J].四川水利,2018,39(06):52-54+67.

[3]黄欢,童鸿强,谌星.基于FLAC3D的碾压混凝土重力坝温度应力模拟分析[J].陕西水利,2018(05):198-200+204.