浅议混凝土面板裂痕与控制
摘 要:国内外已建面板坝工程其混凝土面板裂痕是普遍存在的,但多数只是小于 mm的微细裂痕,它们不贯穿或少数贯穿某个浇筑块。当面板垫层设计考虑不周,混凝土原材料选择及配合比设计不合理和施工控制不妥等因素均会降低面板的抗裂性能。按照混凝土原材料选择及配合比设计,模拟面板施工时段和水库运行期的温度、湿度转变对面板的影响等实验数据,论述了面板的裂痕转变与合理控制。
关键词:混凝土面板;原材料;施工;裂痕与控制
1混凝土面板裂痕概述
混凝土面板产生裂痕的原因
混凝土面板与其它混凝土结构一样,在硬化进程和硬化后都会因混凝土干缩、温度转变及地基沉降等产生不同程度的裂痕。而混凝土面板的结构型式、边界条件等比其它混凝土结构存在有较大的不同,这种不同使面板裂痕受混凝土干缩、温度转变及地基沉降的影响更大。若支撑混凝土面板的垫层坡面(垫层坡面常以碾压砂浆或喷射混凝土护面)平整度不够,乃至凸凹不平,则面板在同一高程就不会是等厚的,面板柔性就会降低,抵抗拉应力的能力也随之减弱;若堆石体各区填筑密度达不到设计要求的指标,则坝体可能产生过大的沉降或产生局部的不均匀沉降。面板混凝土在硬化进程中温度梯度过大和面板混凝土干缩等产生的拉应力超过了面板的极限经受力则致使面板出现裂痕。
在混凝土面板中配筋和将面板垂直分成若干块体以及在高坝施工中的面板分期浇筑,其目的主要是限制裂缝的发生或扩展。
国内外已建工程混凝土面板裂痕值统计概况
从有关专家统计的数据能够肯定,国内外已建工程混凝土面板裂痕是普遍存在的,但多数只是小于 mm的微细裂痕,它们不贯穿或少数贯穿某个浇筑块。由于经验的积累和施工工艺的不断改良,一般而言,近期修建的混凝土面板堆石坝中的面板较初期修建的裂痕要少。
混凝土面板堆石坝施工规范(SL49-94)规定:面板受压区允许有少量 mm以下的发状裂缝,受拉区允许有少量 mm以下的发状裂缝,而不允许有深层贯穿裂缝发生。国内外几座已建成的面板堆石坝的面板最大裂缝值见表1。
表
1表明,一些坝的混凝土面板裂痕超过规范限值。虽然只是这些面板的
少数板块的个别裂痕,但如果不及时修补,将会致使大坝沿裂痕渗水,影响其耐久性和坝的正常运行。
2混凝土面板裂痕控制
支撑混凝土面板的堆石体质量控制
混凝土面板是浇筑在坡度为1∶左右的垫层坡面上的薄板,面板裂痕受堆石体的位移、沉降影响较大,专门是坝体某部位因地基不均匀沉降或局部填筑密度不够而致使的不均匀沉降影响则更大。为避免裂痕的产生或控制裂痕的进展,面板混凝土浇筑应在堆石体(垫层区、过渡区、堆石区)大体完成施工期的沉降量以后进行,堆石体施工中各高程的各类填筑料的填筑密度应不低于设计指标(合理的填筑标准),垫层坡面的平整度应达到规范要求。
面板混凝土强度品级设计
面板混凝土的抗拉强度及极限拉伸值的大小对面板抗裂性能影响较大,而混凝土强度品级的高低与抗拉强度及极限拉伸值呈正比例关系。因此,在进行面板混凝土强度品级设计时,宜高不宜低,低坝混凝土标号也应设计成C20为宜。
面板混凝土原材料控制
混凝土面板除在设计上要合理配筋、分块外,混凝土原材料的选择则是面板裂痕控制的主要办法之一。混凝土原材料的好坏及其配合比的优选,对面板的抗裂性能影响较大。因此,必需从面板混凝土原材料选择方面作大量的对比实验研究。 外加剂的选择
通常要在面板混凝土配合比中掺减水剂和引气剂,用以提高混凝土的和易性、不透水性和抗裂性。表2列出了两组面板混凝土W0与W1与抗裂有关的物理、力学性能试验数据。
备注:两组混凝土强度品级相同,W1比W0水泥及用水量少。
表2中,由于极限拉伸值的增高,而弹模及干缩率的降低,抗裂性能W1优于W0。这说明面板混凝土中掺适量优质外加剂对抗裂有利,但不同品牌的外加剂在面板混凝土中的抗裂性能也有较大差别。所以,在混凝土面板施工以前,