混凝土面板（精选12篇）
混凝土面板 篇1
在水利工程建设的过程中, 砂砾石混凝土面板坝面板是一个十分常见的结构, 而混凝土结构本身也是一个非常关键的处理技术, 在实际的施工中混凝土会受到很多因素的影响, 而坝面板也会因此而出现裂缝现象, 这种现象如果得不到有效的控制就很有可能会造成严重的后果, 所以必须要对这一问题的处理予以重视。
1 工程概况
某水电站装机容量49.5MW, 属中型Ⅲ等工程, 工程主要任务是发电。该水电站枢纽工程大坝为混合坝型, 由右岸混凝土砂砾石面板坝与左岸混凝土重力坝组成。混凝土面板坝总长970m, 最大坝高37.6m, 坝顶高程1320.6m。水库正常蓄水位1316m, 总库容0.506 亿m3, 其中调节库容为700 万m3。
2 裂缝处理的施工方法
针对高程为1290 到1317.6 米面板, 如果它所出现的混凝土裂缝宽度已经超过了0.2 毫米, 通常要采用的是双层处理的方式。首先是要对裂缝内部使用水溶性聚氨酯进行化学灌浆, 之后再对其表面涂抹弹性聚氨酯涂层材料对其进行有效的处理, 然后再再裂缝表面的位置进行封闭式的处理。如果板的高度没有超过1290 米或者是出现了趾板混凝土裂缝现象, 一定要使用以下两种处理方式。一种是化学灌浆处理, 一种是表面封闭处理。
3 施工材料与设备分析
3.1 水溶性聚氨酯
从实践来看, 这种施工材料主要构成成份是异氰酸酯、以及水性聚醚等物质, 而且二者经加工合成后形成灌浆材料;上述材料一遇到水就会分散、乳化, 然后凝胶固结, 因此与混凝土之间会产生非常强大的黏结力, 从而起到止水、补强等作用。同时, 该施工材料可在多数水中实现固化, 而且固结体具有非常大的弹性和抗渗性。
3.2 封口材料
该材料的配合比例应当控制在以下氛围之内, 即水泥:丙乳:砂:水分别是1∶0.3∶2。施工中用到的砂应当用2.5mm孔径的筛子进行筛检, 而且水泥一般采用的是42.5 型号的普硅水泥。
4 施工质量管理
4.1 裂缝化学灌浆施工工序
通常情况下, 混凝土裂缝灌浆施工中主要包括骑缝和斜孔。而在该工程当中, 布孔的方式采用的是斜孔, 斜孔布置方式中孔之间的间距通常和孔缝的通常程度有着十分密切的联系, 布孔的过程中, 其间距应该控制在15 到25 厘米之间。在施工的过程中要保证垂直距离负荷施工的要求, 一般情况下, 垂直距离至少应该是混凝土厚度的三分之一。在钻孔施工彻底结束之后, 应该及时的将孔中的碎末清洗干净, 同时还要做好钻孔的清洁和疏通工作, 在施工中通常采用的是带压的喷壶和空压机洗孔, 这样可以实现非常好的施工效果。
4.1.1 封孔修正施工工艺。4.1.1.1 清孔施工。施工中, 如果浆液固化已经完全结束之后, 要将裂缝表面的止水针头缓慢的取出, 使用专业的清理工具把孔壁四周存在的浆液迅速的处理干净, 其具体的深度也应该予以严格的控制, 通常不能小于5 厘米。4.1.1.2 配制封孔材料。按照设计的相关要求称取适量的材料, 不同的材料要分别摆放。把水和丙乳按照恰当的比例混合起来, 同时还要保证材料的均匀程度。4.1.1.3 封孔修整。在施工的过程中可以将已经调配好的材料填入到孔缝当中, 这样就可以有效的保证其填充的密实程度。在压实4 个小时之后就会终凝, 这个时候需要施工人员对其进行喷水养护, 养护的时间必须要在一周以上。
4.1.2 检测。在检测工作中要注意的有两点, 一个是裂缝要采用随机抽样的方法, 同时还要切实的保证浆液饱满密实。其次就是在压水实验的过程中一定要将压强控制在合理的范围, 之后才能对吸水量进行详细的检查。
4.2 裂缝结构的表面封闭操作施工
4.2.1 清洗与打磨作业。在施工的过程中一定要按照裂缝的处理标准和要求对裂缝的位置进行设置和处理, 如果在处理的过程中发现多个裂缝的位置都是比较接近的, 就可以将这些裂缝作为一个统一的整体来对待。首先是对灌浆材料是环氧树脂的裂缝应该用抛光机进行适当的打磨处理, 其打磨的深度应该控制在1 毫米左右, 土层还要用切割机进行适当的处理, 和四周的混凝土表层应该形成一个相对比较平稳的过渡地带, 用毛刷和吹风机等对其进行清洁的处理, 然后再用丙酮对其进行深度的清洁。其次是对灌浆材料是水溶性聚氨酯的裂缝应该用腻子刀将渗出的浆液进行清理, 之后再用抛光机对其进行打磨和抛光。
4.2.2 界面剂的涂刷。本工程施工过程中, 所采用的主要是环氧树脂类界面剂, 其操作速度应根据该材料的实际凝结时间、裂缝位置的涂刷速度来确定, 界面剂涂刷厚度控制在0.1~0.2mm, 要求涂刷均匀。界面剂涂刷后待其表面不黏手却未完全固化为宜, 此时可进行下一道施工工序。
4.2.3 封闭材料的配制。根据施工速度及材料的凝结时间由专人按要求的比例准确称量, 并搅拌均匀后方可使用。
4.2.4 涂刷封闭材料对混凝土面板裂缝涂刷处理:单一裂缝时, 涂料覆盖裂缝及左右各外延伸10cm;多条裂缝之间的距离如果较小, 则要求涂料涂刷均匀平整无气孔, 涂刷厚度为1.0mm。
4.2.5 封闭涂料施工检查。实行全过程质量检查, 主要检查涂刷厚度和黏结强度, 每涂刷200m进行一次检查并由现场监理监督执行。 (1) 在附近同等环境条件下选取1.0m左右进行刮涂, 15d后强度达到要求最终强度的70%以上后可进行黏结强度检测。 (2) 在1.0m的检测区域内, 选取3 个位置进行黏结强度检测, 每处用专用刀切透涂层至混凝土面, 切缝形状为直径为5mm圆形。 (3) 将标准钢块 (直径为5mm圆形) 用专用胶黏贴在测试位置, 24h后采用黏结强度测试仪进行检测。 (4) 黏结强度测试结果以平均值R表示。黏结强度测试结果以平均值计算公式为:
R=P/A
式中:R为黏结强度, MPa;P为试样破坏时的荷载, N;A为钢标准块黏结面积。
5 处理效果
该水电站混凝土面板裂缝经过上述工序处理后效果较好, 封堵材料与混凝土形成很好的黏结, 肉眼观察无明显裂缝, 经处理后的裂缝混凝土整体强度满足设计要求。
6 结论
在水利工程施工的过程中, 砂砾石混凝土面板坝面板是一个比较薄弱的环节, 这一环节因为混凝土的存在使得其在施工和使用的过程中会出现非常明显的裂缝现象, 这一现象如果不能得到及时有效的控制, 就很有可能会出现非常严重的质量隐患, 所以必须要采取有效的措施对其进行处理, 保证工程功能的充分实现。
摘要：砂砾石混凝土面板施工是一个对施工技术要求比较高的工程项目, 它的建设质量直接影响到了水利工程的运行质量和运行安全。在混凝土面板裂缝处理的过程中, 采取此项措施来保证材料选购的规范性, 对施工的质量进行严格的管理, 同时还要注意养护工作的质量, 就可以有效的提高混凝土面板自身的稳定性和安全性。本文主要分析了对砂砾石混凝土面板坝面板裂缝的处理, 以供参考和借鉴。
关键词：砂砾石,混凝土,面板,坝板裂缝,施工工艺
参考文献
[1]邵明贵, 何忠富, 王立明.混凝土面板堆石坝面板裂缝处理技术[J].黑龙江水利科技, 2010 (3) .
[2]何朝阳, 吕胜勇.混凝土面板堆石坝面板裂缝成因及处理对策[J].黑龙江科技信息, 2009 (1) .
混凝土面板 篇2
模拟混凝土路面板脱空的损伤力学
基于弹性损伤理论,并与有限元法相结合,形成损伤力学一有限元法,并自编了相应的计算程序,对沥青混凝土梁试件疲劳全过程进行了数值模拟计算与分析,理论计算结果与实际应用规律可以较好地吻合,说明本文提出的`方法可用于描述水泥混凝土材料的疲劳特性.
作 者：谢皓 唐雪松 XIE Hao TANG Xue-song 作者单位：长沙理工大学土木与建筑学院,湖南长沙,410004刊 名：山西建筑英文刊名：SHANXI ARCHITECTURE年，卷(期)：200935(25)分类号：U416.2关键词：水泥路面 损伤力学 有限元 疲劳寿命 疲劳裂纹
混凝土面板 篇3
关键词：混凝土；堆石坝；面板裂缝；对策
一般的裂缝分成结构性裂缝与非结构性裂缝，产生这两种裂缝的原因分别是温度与干缩，外在的作用。依据不同的裂缝原因，本文提出了相对的防治措施。针对非结构性裂缝，主要是运用合理的面板混凝土原料的配合比，为减小垫层的约束力，用来加强面板施工质量管理等方面。而结构性裂缝，则可以运用合理的面板裂缝和配合比，利用双层面板的技术，对面板裂缝做出相应的措施。
一、面板的裂缝分类
对堆石坝面板产生的裂缝来说，可以分成两类裂缝，即结构性裂缝和非结构性裂缝。结构性裂缝是因为坝体的不均匀变形导致的，而非结构性裂缝是因为混凝土本身的性能而形成[1]。
二、结构性裂缝的原因及其预防措施
1.结构性裂缝的原因
结构性裂缝形成是由于面板受外在环境的影响，外在环境主要包括坝体自重、施工期反向水压力以及其他的荷载压力等，外在环境的作用是使坝体产生不均匀的沉降，或者是横向位移，甚至会导致面板架空，这些作用荷载就会形成裂缝。面板与堆石分别是刚性体与柔性体，面板的稳定性是根据堆石体的变形决定的，所以要保证面板和堆石体变形的协调性。针对受力角度来说，面板主要承担的荷载是水的压力，平衡水的压力是挤压边墙的支持力和摩阻力。如果垫层上的挤压边墙产生应变是由于垫层、堆石的变形，那么就会导致面板内部的应力重组，从而会在一定程度上产生结构性裂缝。结构性裂缝是造成面板后期规律性开裂的主要因素。
2.结构性裂缝的预防措施
造成面板结构性裂缝的发生基础在因为浇筑初期时产生的微小裂缝，其受坝体不均匀下降的影响，面板就会同坝体脱节，但由于面板的承受力度较大不会完全与坝体变形，但内部会发生应力重组，刚开始时细小的裂缝可能会发展成贯穿性的裂缝。这对工程的质量影响要远远大于非结构性裂缝，所以应重点防治。
面板应合理分缝和配筋
因受压区与受拉区的面板分别使用宽型板与窄型板，所以要设置面板分缝，受压区要设置压性缝，受拉区要设置张性縫，压性缝间的填料要合理使用，要防止因为受压使面板上翘。除此之外，还应在面板受拉区与受压区压应力较大的部位合理分配钢筋，以提高面板的整体强度，增强极限的抗裂强度。
使用双层面板技术
把面板设置成双层板，就能有效地释放层间变形，降低面板的拉应力，这就能实现抗裂防渗的效果了。理由就是因为层间设置了中间层使两层间的约束减弱，这样就实现功能分离的作用了。双层的混凝土面板的组成一般分成沥青混凝土面板和普通混凝土面板。沥青混凝土面板主要是用来防渗抗裂的，其原因是因为沥青混凝土的极限拉应力比较大、渗透系数较小、变形性能较好，而且耐久易修；中间层的作用是用来减小摩阻力的，它能使上下层间的约束得到消除，用来抵消变形；普通混凝土面板的作用使面板的整体硬度得到提升。
优化主堆石与下游堆石的分区
尽可能的防止主堆石和下游堆石间因变形导致的不均匀。优化的措施主要包括：第一，要扩大主堆石区的范围；第二，要做成倾向于下游的主堆石和下游堆石区的界面；第三，使两区尽量使用同一种料源和同一种岩性材料，把两区合成一区[2]。
④提高堆石的压实密度
尽量提高堆石的压实密度，可利用重型压实机具来实现，从而能够使整体变形模量得到提高，可以减轻坝体的变形和基础的不均匀造成沉降。除此之外，下游的堆石区的压实密度标准应尽量接近主堆石区，使区间能够均衡，两区的变形模量差距不要过大。
⑤坝体要留有预沉降期
在进行面板的施工前，要留有一定的时间，使坝体提前进行一定的沉降，以减小后期的沉降，这种措施可以有效地减轻面板脱离问题，为避免后期沉降而引起的面板结构性裂缝。预沉降时间通常最少为90天。
⑥坝体填方全断面的均衡上升
在坝体填筑过程中，会出现坝体全断面的均衡上升，这可以有效地减少坝体因各部分的不均匀造成的变形，可以避免面板结构性裂缝的出现。
三、非结构性裂缝的原因及其预防措施
1.非结构性裂缝的原因
温差值和约束条件直接影响非结构性裂缝，混凝土面板堆石坝受温度的影响而发生变形，外界与内部的各种约束将限制它的变形，若混凝土的抗裂强度低于承载力时就会产生裂缝，一般裂缝温差的影响包括：昼夜的温差大。混凝土内部受温差的影响就会产生一定的温度值，其温度值会引起混凝土内部的各质点间的变形程度，而内部的承受力作用会导致表面裂缝，这种现象最常见的是在早期的混凝土强度较低时。季节性的温差大。季节的性温差是指混凝土形成的温度和使用期间面板的最低温度差，其温差会引起混凝土面板的整体变形，由于面板和垫层的摩阻力而产生的裂缝。而混凝土凝结过程中会出现面板干缩裂缝，剩余的搅拌与用水量会逐渐脱离，造成混凝土的体积减小，这时混凝土会发生失水干缩，这一经过，会导致水泥中的各种矿物间微观结构发生改变，并且与面板内部结构，钢筋或者面板与垫层的摩阻力的相互作用使面板内部各质点之间发生改变，最后造成表面的裂缝。
2.非结构性裂缝的预防措施
混凝土面板非结构性裂缝的预防措施是从材料与面板的施工技巧的角上来进行控制的。合理的配合比、科学的施工技巧、严格的施工管理都是避免非结构性裂缝的预防方法。
合理的利用面板混凝土的原料和配合比
第一，在固定水灰比和选定的坍落度范围内条件下选择用水量最小时所对应的砂率。为了防止混凝土在溜槽中产生骨料离析，减小模板在滑动过程中的阻力和避免面板混凝土表面产生蜂窝麻面和裂纹，通过小石与中石的掺配试验利用最大密度法测算出每个配比的紧密堆积密度，以紧密堆积密度最大的石子组合作为最优比例。引用优化混凝土级配，使混凝土的弹性模量降低，这样混凝土的抗裂韧性就会得以提高，从而就能提高混凝土的抗拉强度，并能有效地控制裂缝的发生。
第二，使用水化热较低、浓缩性较小的水泥或者是使用品质优良粉煤灰，用来减少水化热温升减缓面板内外温度的梯度，这样就能减轻内部的约束，使温度裂缝得到控制。
第三，降低面板混凝土的搅拌用水量，主要是采用利用混凝土减水剂，可以减少水泥用量，改善和易性、耐久性、不透水性和抗裂性，增加混凝土与钢筋的握裹强度，减少混凝土的干缩量，进一步的预防干缩裂缝。
第四，要提高混凝土强度与韧性，就要利用使用掺纤维混凝土。搅拌时应加入适量的聚丙烯纤维或者是钢纤维，它能提高混凝土的初裂度、拉弯强度、韧性、以及抗冻的性能等，使产生的表面裂缝和发展都能得到有效的控制。
适当的减小挤压边墙约束的作用力
挤压边墙的脱离检查要在面板混凝土浇筑前进行，并仔细处理脱离的部位，坡面的修整工作要到位，尽量使平整度达到施工的质量要求。想要使挤压边墙的摩擦系数小，那么就要减小挤压边墙对面板剪切力的作用，应可能的避免面板钢筋插入挤压边墙，并且要在面板浇筑前喷涂乳化沥青，那么挤压边墙对面板的约束力就只有有限的摩阻力，这样面板的变形约束力就会随之减小[3]。
要加强面板施工的质量管理
第一，混凝土搅拌前现场测定砂子的含水量，并由工地试验室根据砂石的含水量、配合比以及气温情况，调整水、砂石的用量。采用混凝土拌合楼进行生产，确保混合料的均匀，计量秤严格控制混合料配合比，保证搅拌时间，在混凝土出机口和浇筑现场分别进行混凝土坍落度和含气量试验检测。
第二、避免混凝土的内部产生薄弱环节，施工中需掌握好脱模时间，并在脱模后及时抹面压平，消除表面可能伤痕；在混凝土浇筑中间不能停顿，交接班时也不能有间歇（或间歇过长），如因故造成冷缝，要停下来按施工缝处理后再浇筑。
第三，适当的降低面板混凝土的进库温度，这样就能降低基础温差，尽可能的避免温度裂缝。除此之外，面板施工过程中，面板的保湿、保温、防风和养护的工作要加强控制，这样就能减小面板混凝土的干缩与温度变形，有效的降低干缩应力值与温度梯度应力。
结语
混凝土面板产生裂缝的原因有很多，要针对产生裂缝的各种影响因素采取有效的措施。使用雙层面板技术，优化主堆石与下游堆石的分区，适当的提高堆石的压实密度，合理的利用面板混凝土的原料和配合比，适当的减小垫层约束的作用力，最后还有加强面板施工的质量管理，这样混凝土面板产生裂缝就能得到有效的预防。
参考文献：
[1]马君寿.混凝土面板堆石坝面板发生裂缝问题刍议[J].大坝与安全，2010，（Z1）：1-6.
[2]蒋国澄.混凝土面板堆石坝的面板裂缝问题[J].水利管理技术，2009，（04）：10-15.
混凝土面板 篇4
混凝土面板堆石坝筑坝技术是现代坝工建设领域取得的一项具有重大意义的技术成就。该坝型具有造价低、安全性高和适应性强等诸多优点, 因而受到坝工界的普遍重视, 具有极好的应用前景, 是许多工程的首选坝型[1]。但众所周知, 混凝土面板的防裂是混凝土面板堆石坝进一步发展的关键技术难题之一。因此, 很有必要对造成面板裂缝的原因和解决措施进行研究。
1 混凝土面板的裂缝机理
就堆石坝面板产生的裂缝而言, 可能发生两类裂缝, 即结构性裂缝和非结构性裂缝两类[2]。
1.1 非结构性裂缝的产生机理
混凝土面板非结构性裂缝主要是由于面板混凝土在自身和各种外界因素作用下产生收缩变形所致。主要有以下几种类型:
1.1.1 塑性收缩裂缝。
塑性收缩裂缝是当处于塑性状态的混凝土面板表面水分的蒸发率大于沁水上升到表面的速率时出现的。主要由于混凝土温度高、气温高、空气湿度小、风速大等原因造成。塑性收缩常常发生在新拌混凝土初凝前, 如果塑性收缩较大, 可能产生水纹形状的龟裂, 但裂缝深度一般不大。
1.1.2 温度收缩裂缝。
温度裂缝是由于施工期水泥水化热的作用, 或者外界气温骤降, 使面板内外形成温差, 进而形成引起温度应力使混凝土因内外变形不一致在表面产生拉应力, 当拉应力大于混凝土的抗拉强度时就会产生裂缝。
1.1.3 干燥收缩裂缝。
干缩裂缝是由于混凝土在硬化过程中, 表面水分蒸发速度快于内部, 而混凝土的湿度扩散系数非常低, 造成混凝土表面发生干缩变形, 而在表面产生拉应力, 当应力过大时就会产生裂缝。
1.2 结构性裂缝的产生机理
结构性裂缝是面板在外力作用下产生的裂缝, 裂缝主要是由于堆石体在其自重和水压力作用下产生不均匀沉降和水平位移, 导致面板与垫层之间脱空, 使得面板受力变形产生贯穿性裂缝。其中坝体变形的成因主要有四种, 分别是:加载变形 (坝体和库水自重增加引起的坝体混凝土面板堆石坝中面板的裂缝产生原因分析, 处理方法、处理效果的监测结果以及防范措施等变形) 、湿化变形 (下游尾水位和浸润线抬高导致部分坝体增湿饱和引起的变形) 、流变变形 (长时间运行期坝体流变产生的变形) 和震动变形 (地震激励下坝体的变形) 。
2 混凝土面板常用抗裂措施探讨
2.1 面板非结构裂缝的控制
要防止混凝土面板出现非结构裂缝, 根本的方法是要获得抗裂性能高的混凝土。主要是从面板本身所用的材料和面板施工方法上采取措施。具体做法有:
2.1.1 优化混凝土性能, 提高混凝土自身抗裂能力。
除了所有的原材料、掺合料及外加剂必须是正规厂家, 并经试验室复检为合格品外。还要尽量从以下方面着手:
a.水泥要采用水化热低、早强型水泥, 标号不低于32.5MPa。采用此种水泥拌制的混凝土初期抗拉强度增长快, 极限拉伸值大, 水化热量小, 有很好的抗裂性能;
b.选用线膨胀系数小的骨料配制混凝土, 以减少因温度变化引起混凝土的体积变形。同时可以适当加入一定的掺合料, 如在混凝土加入粉煤灰 (取代相同数量的水泥) , 不但节省了混凝土成本, 而且改善了混凝土性能, 提高了混凝土的抗裂性能。
c.选用优质混凝土减水剂和引气剂, 在满足混凝土施工坍落度的前提下, 降低面板混凝土的单方用水量, 以减少混凝土的干缩量, 同时提高混凝土的抗裂性能。
d.使用掺纤维混凝土。在混凝土中掺加适量的聚丙烯纤维, 可以抑制早期裂缝形成和发展;降低混凝土的弹性模量, 提高混凝土的极限拉伸值;提高混凝土的抗冻等级, 改善抗渗性和耐久性。
此外, 混凝土拌和物应满足面板施工的要求, 具有较好的和易性、流动性、凝聚性。
2.1.2 优化混凝土施工配合比。
根据《混凝土面板堆石坝施工规范》及设计技术要求, 结合原材料、掺和料及外加剂的选用情况, 以及现场施工条件, 进行择优配制。然后检测拌制混凝土的和易性, 检测成型混凝土的抗压、抗拉、抗折强度和极限拉伸率, 以及抗渗、抗冻指标, 从中选出最优的, 适合施工的配合比。
2.1.3 采用混凝土的补偿收缩技术。
混凝土的早期裂缝主要是由于干缩变形、温度变形引起的, 而补偿收缩混凝土就是使混凝土适当膨胀, 来抵消其有害的收缩, 从而达到避免或大大减轻混凝土开裂的目的[2]。
2.1.4 选择合理的施工时间, 减少混凝土早期收缩变形。
面板混凝土性能良好, 只能提高自身抗裂能力, 要防止面板裂缝, 还针对引发面板裂缝的外因——干缩、冷缩、变形及约束等, 制定相应的施工技术措施, 改善面板施工环境和施工工艺。如面板浇筑前坝体需有3个月以上的预沉期。另外北方应选在秋季和春季施工, 南方应选在冬春季施工。即选在温度较低 (0~20℃) , 且温差变化较小的季节。开仓时间一般在每天中午11时~下午16时等。
2.1.5 加强施工工艺措施, 注意混凝土保养和减少面板约束。
面板混凝土浇筑时, 应严格控制混凝土浇筑的连续性、均匀性, 做到振捣密实。严格控制混凝土浇筑质量, 做好浇筑时的温度检测工作, 可采用如光栅、光纤测温等新型埋入式检测仪器设备进行混凝土温度监控。浇筑完成后, 必须做好面板混凝土的保温、保湿等养护工作。另外可以在基础面上重新涂一层3mm左右厚的乳化沥青, 创造一个良好的基础面, 减小了基础面对的约束力且使应力均匀分散。同时可采用聚氨脂等新型优质保温、保湿材料进行面板表面的快速防护, 以减小混凝土面板的湿差应力和温差应力。
2.2 结构性裂缝的防治
2.2.1 做好坝基、坝坡的处理。
地基开挖清理, 要力求连续平顺, 避免因地基突变而引起不均匀沉陷, 导致混凝土面板局部应力集中。开挖后的建基面不应有反坡, 若出现反坡均应处理成顺坡;岸坡开挖清理后的坡度符合设计规定;坝基底部保留的砂砾石层, 应根据其密度与级配情况, 由设计单位确定保留的范围和厚度。保留部分的表层应在坝体填筑前用重型振动碾或夯板进行压实和夯压, 并达到设计标准:坝基防渗处理应按设计要求进行, 使之符合大坝正常和安全运行要求。
2.2.2 提高堆石体碾压质量, 预留堆石体预沉降期。
堆石体变形的控制主要控制填筑密实度和岩体强度。垫层、过渡层与相邻的主堆石区的填筑应按照平起填筑、均衡上升的原则组织施工;各坝体分区, 各部位应有计划、有呼应的连续填筑;垫层区、过渡区、主堆石区的上料顺序为从上游向下游铺料, 避免形成“梯田式”或“鱼背式”的填筑坝面。在面板施工前, 相应的坝体应至少有三个月的预沉降期, 以减少面板脱空和结构性裂缝的产生[3]。
2.2.3 优化混凝土面板设计参数等。
a.面板设计厚度一般按下列公式进行计算:t=0.3+ (0.002+0.0035) H。其中:H为断面底至面板顶部垂直距离, m。
b.面板混凝土标号一般不低于C20, 不高于C30。对面板进行分缝、分块一般采取垂直接缝, 将面板分成若干条板, 也可在面板将要开裂处增加诱导缝, 这样可以释放该处的拉应力, 增强面板的柔性
2.2.4 面板合理分缝及合理配置钢筋。
根据三维非线性有限元计算结果, 面板在大坝两坝肩周边处呈三维复杂受力状态, 且多为受拉区, 而面板中部多为受压区。根据上述受力特点, 受拉区面板宜采用窄型板, 并设置张性缝;受压区面板宜采用宽型板, 并设置压性缝。压性缝间布置隔缝材料, 避免压应力过大而引起面板抬动或翘起。此外, 在面板受拉区、压应力较大部位、周边缝等重点部位应布置双层钢筋, 提高面板适应变形的能力。
2.2.5 采用双层面板技术。
这一结构措施是将混凝土面板在厚度不变的情况下设计成为双层面板, 层间采取隔离措施, 去掉上下两层之间的约束, 使上下层面板功能分割、释放层间变形, 以减小面板的拉应力, 实现面板的防渗抗裂功能[2]。
3 面板裂缝应对措施
工程实际中发现面板混凝土裂缝, 应对混凝土现状进行调查、仔细研究产生裂缝的原因, 裂缝是否已经稳定, 若仍处于发展过程, 要判断该裂缝发展的最终状态。具体可以从以下几方面着手:a.判明是结构性裂缝还是非结构性裂缝;b.查明裂缝的宽度和长度及深度;c.判明裂缝是发展的还是稳定的;d.根据裂缝类型, 稳定状态, 和对面板破坏的严重性并结合结构耐久性、抗渗、抗震、使用等方面要求采取修补措施。
3.1 面板混凝土裂缝的修补措施
对于出现的裂缝, 在根据裂缝调查结果、建筑物重要性、使用功能和裂缝控制标准进行裂缝危害性分析后, 应严格按照规范标准要求和设计认可的处理方案对裂缝进行相应的处理。常规的处理方法主要有以下四种[3]:
3.1.1 表面干缩裂纹不用处理。
3.1.2 0.2mm以下的非贯穿、非共通性裂缝, 只进行表面处理。具体方法如:在裂缝上用33cm宽的复合SR防渗盖片进行粘接封闭, 裂缝两端复合SR防渗盖片各延长30cm后结束封闭。
3.1.3 D<0.2 mm的贯穿或贯通性裂缝, 进行表面处理。裂缝上用33cm宽的复合SR防渗盖片进行粘接封闭, 在面板垂直结合部与垂直缝表层SK防渗盖片连接封闭。
3.1.4 0.2mm≤D≤0.5mm宽裂缝, 要在裂缝表面凿出4×4Y的“V”型护缝槽, 内部充填SR-24材料后, 表面用33cm宽的SR防渗盖片进行连接封闭, 在扩缝槽部位的复合SR防渗盖片局部作出一半径为5cm的小鼓包, 以满足裂缝填充要求。对于此类宽缝亦可采用化学灌浆的方法, 辅助处理裂缝。
如果面板裂缝较多, 且多为结构性贯穿裂缝, 严重影响面板使用功能, 则应按要求重新浇筑。
4 结论
从今后坝型的选择看, 混凝土面板堆石坝是非常有工程价值的经济坝型。防止混凝土面板裂缝是面板堆石坝的关键问题, 须予以高度重视和认真对待。本文对裂缝的成因、应对措施以及处理方法进行了初步探讨, 具体工程实际中还需要我们按使用功能、建筑物重要性、等级和设计要求, 尽量多观察、多比较、多分析、多总结, 采取各种有效措施控制混凝土裂缝的产生, 从而确保工程质量。
摘要：混凝土面板堆石坝是具有很好发展前景的新坝型, 但混凝土面板裂缝问题相当普遍, 是面板施工中的一个难题。对混凝土面板裂缝的结构性裂缝和非结构性裂缝成因进行了探讨, 并提出了混凝土裂缝的应对措施以及处理方法。
关键词：混凝土面板堆石坝,混凝土,裂缝,措施
参考文献
[1]谢玉杰, 张光碧.混凝土面板堆石坝裂缝的成因及对策探讨[J].四川水力发电, 2007, 26 (5) :76-78.
[2]麻媛.堆石坝混凝土面板裂缝成因及防裂措施[J].建材技术与应用, 2007 (4) :36-38.
混凝土面板 篇5
水泥混凝土路面板底脱空区的处理措施
结合水泥混凝土路面工程,分析路面板底出现脱空区的`原因,寻求处理脱空区的方法,根据压浆补强原理,提出压浆材料的选用、压浆工艺以及压浆质量控制要求与检测方法.
作 者：王春玲 作者单位：河南路桥建设集团有限公司,河南,商丘,476000刊 名：中国科技博览英文刊名：ZHONGGUO BAOZHUANG KEJI BOLAN年，卷(期)：“”(7)分类号：U4关键词：桥头搭板 水泥砼路面板 脱空区 压浆技术
混凝土面板 篇6
关键词：砂砾石坝；挤压边墙；混凝土面板
中图分类号： TV544 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2015.08.029
砂砾石坝是土石坝的一种，在土石坝工程建设中，砂砾石坝是较为广泛的一种石坝类型。随着水资源环境对砂砾石坝的要求越来越高，如何提升砂砾石坝的建设质量，以提升其综合性能已经成为砂砾石坝建设的主要目标。为此挤压边墙技术得以研发，并迅速成为了砂砾石坝建设环节中的重要技术内容。由于挤压边墙会对坝体施加应力，因此做好挤压边墙对混凝土面板砂砾石坝的影响研究非常必要。
1 挤压边墙的特点
挤压边墙技术作为土石坝施工环节中的一种新型技术，之所以能够得到广泛应用，与其所具备的特点有着重要关系。挤压边墙技术的特点主要有以下几个方面：
1.1 施工速度快
挤压边墙施工速度能够达到40～60公里/小时，混凝土成型后2小时就可以进行垫层料的填筑，且两者可以实现同步提升。
1.2 施工安全性好
挤压边墙施工可以对坡缘产生限制作用，实现对垫层超填、斜坡碾压工艺的简化，提升施工安全性。
1.3 美观性好
边墙可以保证坡面的规则和平整度，提升坡面的美观度。
1.4 工艺简单
坡面施工可随垫层区的上升一次完成，这在施工工艺上也实现了进步。
1.5 质量好
挤压边墙能够为坡面形成一个坚实的支撑区域，保证坝体的质量。
1.6 施工周期无限制
在挤压边墙的支持下，坝体面板施工可安排在任意时段进行，这样可以延长面板浇筑前的沉降期，保证坝体工程建设质量。
1.7 度汛安全性好
挤压边墙能够对大型工程尤其是导流标准较高的工程提供一个可以低于冲刷面的上游坡面，这能大大提高砂砾石坝在导流和度汛环节的安全性。
2 挤压边墙施工方法及优势
2.1 挤压边墙施工方法
挤压变迁技术是借鉴道路工程中压路机对道沿的挤压滑膜工作原理，所创造出的一种混凝土面板堆石坝垫层料坝坡面施工方法。挤压边墙施工方法是在大坝垫层料填筑之前，在上游坡面上用挤压边墙机进行施工，使坝体上能够附着上一面形态与梯形相近的混凝土层，混凝土层凝结后，在其内侧填筑垫层料和过渡料，并进行整平和碾压，实现坝体质量的提升。施工过程中，每进行一次大坝垫层料填筑，就要进行一次挤压边墙施工技术。
2.2 挤压边墙技术优势分析
挤压边墙技术优势主要体现在以下几个方面：
成型速度快，可提升坝体施工进度；能够在度汛期保护坝体坡面上的垫层料，并能够在面板钢筋铺设和混凝土浇筑施工中提供便利；实现了对施工工序的简化，节约了施工成本；提升了上下交错作业的施工安全，降低了坡面滚石的出现几率；碾压方式为垂直碾压，有利于提升垫层压实质量，提高坝体的抗水压能力。
3 挤压边墙对混凝土面板砂砾石坝的影响
挤压边墙对混凝土面板的影响有很多方面，为了能够更为客观、严谨地分析挤压边墙技术对于混凝土面板沙砾石坝的影响，做好相关技术的影响分析至关重要。
3.1 对面板应力的影响
在对混凝土面板砂砾石坝的面板应力的影响方面，挤压边墙技术施工在混凝土面板砂砾石坝的应力分布规律与传统施工方法的应力分布规律保持一致，都具有科学性。在此基础上，挤压边墙技术对混凝土面板的压应力会比传统施工技术有所减小，减小幅度在15%左右。除此之外，混凝土面板所受到的拉应力也会有效减小，减小幅度在36%左右。由此，可以看出相比于传统施工技术而言，挤压边墙施工技术对混凝土面板砂砾石坝的应力分布更有利，同时还能实现对面板工作形态的有效改善。
3.2 对面板变形的影响
在对混凝土面板砂砾石坝的面板变形影响方面，挤压边墙施工技术的施工效果要比传统施工技术的施工效果好，实现了面板挠度的有效降低，其降低距离在20毫米左右。由此可以看出挤压边墙技术在混凝土面板砂砾石坝的施工应用，能够实现对面板位移的有效控制。从另一方面看，也证明了挤压边墙技术能够实现对坝体垫层工作状态的有效改善。挤压边墙技术之所以能够实现对混凝土面板位移的有效控制，是因为其弹性模量与垫层相比有所提高，并且变强的自由变形，可降低其对面板的局部挤压作用。
3.3 对堆石体的影响
在对混凝土面板砂砾石坝的堆石体影响方面，挤压边墙施工技术也能够实现对堆石体最大沉降量的减小，但堆石体的最大主应力分布和极值基本不变。由此可以看出挤压边墙对堆石体的最大主应力和沉降位移的影响偏小，可忽略不计。
4 结语
综上所述，从混凝土面板砂砾石坝的综合质量、功能性以及安全性角度分析，挤压边墙技术能够帮助混凝土面板砂砾石坝在这些方面有所提升，因此加大对挤压边墙技术在混凝土面板砂砾石坝施工中的应用具有一定的意义。但为了能够将挤压边墙技术的作用发挥到最佳，做好其对混凝土面板砂砾石坝影响的研究也是至关重要的。相信在业内人士的不断探索和研究下，挤压边墙施工技术的优势一定能够在混凝土面板砂砾石坝建设中得到更好的体现，并成为混凝土面板砂砾石坝施工中不可或缺的一部分。
参考文献
[1]刘思远，刘晓娟.挤压边墙式混凝土面板砂砾石坝应力变形分析[J].水资源与水工程学报，2013，（02）：192-195.
[2]董坤明，沈振中，荆玉翔，吴凌丞.挤压边墙对面板堆石坝结构性态的影响分析[J].水电能源科学，2012，（07）：73-75.
混凝土面板堆石坝发展综述 篇7
柯克先生的论文 (文献[1]) 对混凝土面板堆石坝的发展进行了全面的阐述。最初的抛投法填筑, 坝体渗水严重、变形大, 从而使混凝土面板承受过大的应力并导致压性缝开裂。
60年代初的欧洲, 随着振动碾的出现, 填筑方法由抛投法填筑转变为碾压填筑, 一些采用碾压填筑技术修建的混凝土/沥青面板坝应运而生并运行良好。
本文回顾了混凝土面板堆石坝从19世纪60年代到目前的发展史;阐述了压性缝方面的一些近期发现;论述了混凝土面板堆石坝的接缝设计并对此类型坝的未来发展提出了一些建议。
2 振动碾的发展
在振动碾出现前, 大部分混凝土面板堆石坝是采用分层抛投填筑修建的, 每层18cm~60cm, 并按照水:石=3:1 (体积比) 对抛填体进行灌水。
堆石变形大, 易造成面板开裂和表层剥落。尤其需要特别提出的是采用抛投填筑修建的混凝土面板堆石坝, 当坝高超过75m时, 将出现与趾板平行的裂缝、压性缝深度开裂。同时, 还观测到导致中部压性缝破坏的压应力和在坝肩附近产生的拉应力。
1960年Therzagui推荐使用碾压填筑技术, 这项技术的使用减小了填筑体的变形以及由于填筑体变形给面板造成的损害。50年代末期在欧洲采用碾压填筑技术修建的高、中型混凝土面板堆石坝都取得了很好的效果, 比较典型有:
然而, 振动碾是随着60年代混凝土面板坝数量的不断增加而发展起来的。振动碾开启了一扇提高堆石体密度和经济有效的使用不同材料的大门。
如今, 有不同型号的振动碾 (6t~15t) 。振动碾的定义指的是作用在光滑滚筒上面的荷载而不是指碾子本身的总重量。该荷载作用在滚筒上的力必须大于5t/m, 从而在1 400VPM~1 800VPM的振动范围之间可以得到要求的碾压密实度。
3 混凝土面板堆石高坝的发展
表1简要的概括了混凝土面板堆石高坝的发展, 从1971年澳大利亚建成的塞沙娜坝 (110m高) 到正在施工的中国的水布垭 (233m高, 2009年竣工) 。
塞沙娜坝和安奇卡亚坝的压缩模量较高 (分别在145MPa和135MPa之间) , 碾压充分、面板无损坏。
由于坝肩的几何形状比较特殊, 一些平行于趾板的裂缝出现在碾压坝体中。这些裂缝类似于抛投堆石坝体出现的裂缝。
堆石料级配对碾压坝的压缩模量至关重要。用级配均匀 (即粒径一致) 的玄武岩填筑的坝体, 空隙率很高、压缩模量低 (在30MPa~60MPa之间) 。
级配良好的堆石料, 空隙率低、压缩模量高, 压缩模量的范围在140MPa到400MPa之间, 如塞沙娜坝、安奇卡亚坝、阿瓜密尔巴坝和萨尔瓦兴娜坝。
砾石料通常级配良好、压缩模量高、面板变形小。
在确定填筑层厚, 碾压遍数, 加水量之前, 评估堆石料的压缩模量是非常重要的。
目前, 正在施工中的墨西哥的埃尔卡洪坝 (189m高) , 加水量 (>250 l/m3) , 填筑层厚0.80m~1.00m, 压缩模量为140MPa, 碾压遍数为6, 使用12t的振动碾。
4 挤压墙施工技术的使用
面板下面的过渡料——2B料 (见图3) 被詹姆斯谢拉德先生改为:最大粒径为0.08m~0.10m的破碎料、含砂率为35%~55%、通过200号筛的细颗粒为2%~10%。
使用振动碾水平碾压的2B料, 为了防止冲蚀, 沿坝体上游边坡方向需要进行额外碾压。
许多坝都受到了大雨或导流围堰可能发生的漫顶所造成的冲蚀的影响。因此, 需要用乳化沥青或喷混凝土对大坝上游面进行永久保护, 然而这样做, 既耗时、成本又高。
在巴西艾塔坝 (120m) 的修建过程中, 开发了挤压墙施工技术。挤压墙施工技术简化了混凝土面板堆石坝的施工, 具有很多优点。
现在很多国家的堆石坝都采用了这个技术, 即在过渡料上修建混凝土挤压墙 (见图4) 。这个方法的优点已被广泛的论证[4], 并在世界各地的高混凝土面板坝中得到广泛的应用。
5 压性缝的近期观察
具有低压缩模量的抛投堆石坝中出现的压性缝开裂和超应力同样在混凝土面板堆石高坝也出现了。首次压性缝开裂事件于2003年7月发生在中国天生桥一级面板堆石坝 (178m) 。2004年这条已修补过的施工缝再次开裂, 通过浇筑50mm厚的可压缩填料对裂缝进行了重新修补后, 目前没有该压性缝再次开裂的报道。第2次压性缝开裂事件于2005年9月发生在巴西的巴拉格兰德坝 (185m) 上。当时水库蓄水位已达最大水头的85%。
2005年10月, 类似的压性缝开裂也出现在巴西的坎普斯诺沃斯坝 (202m) 。裂缝损害延伸到大坝的底部, 并出现一些斜向的开裂。2006年2月, 非洲莱索托的莫哈勒坝 (145m) 也出现类似情况, 过大的压力破坏了混凝土, 直接影响了止水并导致渗漏增加。
对于高坝, 尤其是位于狭窄山谷的高坝, 如果压缩模量低, 那么面板变形将导致中部压性缝承受很高的压应力 (图5) 。
6 混凝土面板堆石高坝的设计标准
本文所讨论的设计标准指的是堆石坝的碾压标准、面板尺寸和接缝的选择标准。而对于边坡坡度的确定标准以及稳定性分析, 因为在国际研讨会上已被广泛的讨论, 因此就不在此阐述了。
6.1 堆石填筑
通常情况下, 都是按照图1中的通用体系进行堆石体的设计。2B区即垫层料区, 2B区可进行分层填筑, 层厚可根据振动碾的规格和大坝尺寸确定, 一般为0.30m, 0.40m和0.50m。如使用滚筒上静荷载$5t/m的10t振动碾, 通常的碾压遍数为4~6遍。3A区:层厚与2B料基本相同, 碾压方式同2B料相同。3B, 3C和T区的分层和碾压参数采用表2中的推荐值:
在A/H2#4的狭窄山谷建坝时, 必须加强碾压以达到高压缩模量。
A=面板的面积H=大坝的高度 (m)
6.2 混凝土面板面板
面板厚度和配筋
面板厚度按以下标准确定:
1) 堆石料级配良好、高度在120m以下的堆石坝:
采用的公式, 即:T=0.30+0.002Hm
T=厚度 (m) ;H=高度 (m)
当压缩模量低于100MPa, 建议采用公式:
T=0.30+0.003Hm
靠近坝肩区域采用双向配筋, 每个方向的配筋率均为0.5%;受压区也采用双向配筋, 每个方向的配筋率均为0.4%。
2) 堆石料级配良好、高度在120m以上的堆石坝, 采用公式:
对于高度在120m或以下的部分, T=0.30+0.002H
对于高度在120m以上的部分T=0.0045H
配筋率见1) 。
3) 堆石料级配均匀 (即粒径一致) , 高度在120m以下的堆石坝,
使用公式:T=0.30+0.003Hm
靠近坝肩区域采用双向配筋, 每个方向的配筋率均为0.5%;受压区也采用双向配筋, 每个方向的配筋率均为0.4%。
4) 堆石料级配均匀 (即粒径一致) , 高度在120m以上的堆石坝, 使用公式:
对于高度在120m或以下的部分T=0.30+0.003H
对于高度在120m以上的部分T=0.0045H
如果压缩模量低于100MPa时, 需增加中心面板厚度到:
对于高度在120m或以下的部分T=0.40m+0.003H
对于高度在120m以上的部分T=0.0063Hm
6.3 接缝
6.3.1 周边缝
使用常规周边缝, 图6是墨西哥埃尔卡洪坝 (189m) 采用的周边缝设计。
6.3.2 张性缝
采用带铜止水以及面板上部带胶粘剂的传统张性缝。
6.3.3 压性缝
采用的压性缝设计如下:
1) 保证砂浆垫层以上的理论厚度;
2) 在挤压墙内浇筑砂浆垫层;
3) 将铜止水的垂直翼檐高度减到2cm;
4) 在接缝中使用填充料, 木板或沥青板之类的填充料可减小过高的应力;
5) 取消上部V形槽或将V形槽深度减到2cm;
6) 安装防止面板开裂的钢筋;
7 结论
1) 随着碾压设备和新的施工技术 (如挤压墙) 的发展, 混凝土面板堆石坝施工技术被越来越多的应用, 它的成功应用也促进了堆石坝坝体各组成部分的创新设计;
2) 虽然混凝土面板堆石结构是安全的, 然后正如本文所建议的, 面板压性缝和中央面板的设计需要进行修改以克服近期在高坝中发现的较高的压应力;
3) 混凝土面板高坝应被整体充分碾压以增加压缩模量、减小面板变形。减小铺层厚度, 增加撒水量以及充分碾压将有助于增加堆石填筑体的密实度。
摘要：本文回顾了混凝土面板堆石坝从19世纪60年代到目前的发展史, 阐述了压性缝方面的一些近期发现, 论述了混凝土面板堆石坝的接缝设计并对此类型坝的未来发展提出了一些建议。
关键词：混凝土面板堆石坝,压性缝,接缝设计
参考文献
[1]Cooke J.Barry.美国加利福尼亚圣拉斐尔咨询工程师.混凝土面板堆石坝.编辑出版了专刊, 1984.
[2]Mendez Fidencio--埃尔卡洪坝.混凝土面板堆石坝的快速施工.水电站和大坝, 2005 (1) .
[3]Resende Fernando, Materón Bayardo.混凝土面板堆石坝过渡料区的施工技术.混凝土面板堆石坝北京国际研讨会汇编, 2000 (9) .
[4]Materón Bayardo--混凝土面板堆石坝高坝中的过渡料.水电站和大坝, 1998, 5 (6) .
[5]汇编.混凝土面板堆石坝.设计施工和运行.美国土木工程协会.底特律, 1985.
[6]汇编.高土石坝国际研讨会-混凝土面板堆石坝.北京, 1993.
[7]汇编.混凝土面板堆石坝第二次研讨会.巴西:巴西大坝委员会, 1999.
[8]2000年混凝土面板堆石坝.混凝土面板堆石坝国际研讨会汇编, 2000, 9.
混凝土面板裂缝控制与优化研究 篇8
关键词：混凝土面板,裂缝控制,优化
1 混凝土面板裂缝控制
1.1 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1:1.4左右的垫层坡面上的薄板, 面板裂缝受堆石体的位移、沉降影响较大, 特别是地基不均匀沉降或局部填筑密度不够而导致的不均匀沉降影响则更大。为避免裂缝的产生或控制裂缝的发展, 面板混凝土浇筑应在堆石体 (垫层区、过渡区、堆石区) 基本完成施工期的沉降量以后进行, 各种填筑料的填筑密度应不低于设计指标, 垫层坡面的平整度应达到规范要求。
1.2 面板混凝土强度等级设计
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, 而混凝土强度等级的高低与抗拉强度及极限拉伸值呈正比例关系。因此, 面板混凝土强度等级, 宜高不宜低, 低坝混凝土标号也应设计成C20为宜。
1.3 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是面板裂缝控制的主要措施之一。混凝土原材料的优劣及其配合比的优选, 对面板的抗裂性能影响较大。因此, 必须从面板混凝土原材料选择方面作大量的对比试验研究。
1.3.1 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。由于极限拉伸值的增高, 而弹模及千缩率的降低, 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有较大差别。所以, 在混凝土面板施工以前, 应结合设计、施工对面板混凝土的要求, 选用多个品牌的外加剂进行配合比试验研究, 从中选出满足设计和施工以及对面板抗裂最为有利的外加剂。笔者认为, 不管坝的高低, 面板混凝土均应采用高效减水剂配制。
1.3.2 水泥的选择
面板混凝土应选用于缩小、水化热低的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥, 这是大家公认的事实。但有些普通硅酸盐水泥用于面板混凝土浇筑, 对面板的抗裂不太有利。普硅1水泥中硅酸三钙和铝酸三钙含量均高于普硅2水泥, 说明普硅l水泥的水化热高于普硅2水泥。但普硅1水泥掺有12%的矿渣, 此值已接近掺活性混合材料时不得超过15%的国家标准, 普通硅酸盐水泥中掺矿渣较其他活性材料的干缩要大, 这就是用普硅1P.042.5强度等级的普通硅酸盐水泥较用普硅2P.042.5强度等级的普通硅酸盐水泥配制的面板混凝土干缩大的原因所在。
面板混凝土所用水泥除选用硅酸盐水泥外, 应优先选用水化热低且不掺或少掺矿渣活性材料的普通硅酸盐水泥为好。水泥标号的选用宜高不宜低。因在配制相同强度等级的混凝土时, 用高标号比用低标号要少用水泥, 对混凝土减少干缩有利。SL49—94 (混凝土面板堆石坝施工规范) 规定;面板混凝土用水泥强度等级应不低于32.5。故对有条件的工程, 特别是高坝应尽量选用P.042.5强度等级的水泥或更高强度等级水泥来配制面板混凝土。
1.3.3 掺加优质粉煤灰
优质粉煤灰中含有大量微珠颗粒, 掺入混凝土中能减少水泥的需水量, 除使混凝土面板抗渗性能大幅度提高外, 还可减少干缩。既节约了水泥, 又提高了面板的抗渗性, 从而提高抗裂性能。早期修建的工程在面板混凝土中掺粉煤灰的实例较少, 随着认识的不断深入, 加之粉煤灰收集工艺的提高, 现在在面板混凝土中掺入适量的优质粉煤灰已较为普遍。
1.3.4 关于面板混凝土中掺加膨胀剂及化学纤维
面板与基岩或趾板接触的板块处于约束区, 因面板本身的变形而较易引起开裂。为解决混凝土面板裂缝问题, 在国内的已建工程中已有采用在混凝土产生收缩的同时, 用人为产生等量膨胀的方法, 防止混凝土面板裂缝或降低裂缝程度的尝试。目前这类外加剂品种主要是以钙钒石为膨胀源及以氧化镁为膨胀源的产品, 适用于低中型面板混凝土坝。在面板与基岩或基岩与趾板接触的板块混凝土中掺入适量氧化镁或UEA膨胀剂, 对面板抗裂有利。
聚丙烯、聚乙烯纤维由于抗拉强度均较高, 适量掺入混凝土中能提高混凝土的抗拉强度并降低混凝土干缩而改善其抗裂性能, 现已普遍用于道路工程。水利工程中的防洪堤、灌溉渠以及抗冲磨混凝土也有应用实例。浙江白溪水库就在每立方米面板混凝土中掺入0.9kg聚丙烯纤维的应用实例, 其28d、60d、90d的干缩率分别降低了2.7%、5.5%和7.4%。
2 面板施工的质量控制
2.1 面板施工时段的选择
面板施工时段的选择实际上是面板浇筑时环境温度和湿度的选择。由于模板漏水, 骨料的吸水或者蒸发等使未凝固的面板混凝土脱水, 引起与脱水容积大体相等的收缩, 同时, 这种收缩又受到基础、模板、钢筋等的约束而产生拉应力, 此时, 混凝土的抗拉强度几乎为零而易于产生裂缝。由于蒸发速度对塑性收缩裂缝的产生起重要作用, 国外有专家提出产生裂缝的极限蒸发量为1-1.5kg/m2。面板浇筑时环境温度高导致混凝土温度高, 使表面水分急剧蒸发。为减少未凝固混凝土水分过多地蒸发, 防止面板开裂, 面板的最佳施工温度应控制在22℃左右, 湿度应控制在70%以上。
2.2 面板混凝土生产、运输、浇筑的质量控制
除了原材料质量控制和最优的配合比外, 原材料配料准确与否是面板裂缝控制的又一重要环节。骨料入斗允许误差±2%, 加水量允许误差±1%, 施工单位应严格过磅称量原材料。超出误差范围的配料状态下, 生产出的混凝土质量是极不稳定的。因此, 对面板混凝土生产中原材料称量这一环节的质量控制必须加强。任何用途的混凝土都要求拌和均匀, 而面板混凝土则更应强调拌和的均匀性, 以保证其面板有较高的延伸性, 提高抗裂性能。为保证混凝土在运送过程中不致发生分离、漏浆、严重泌水或过多降低坍落度, 就应尽量减少转运次数和时间, 以便生产的混凝土在最短的时间内入仓浇筑。入仓混凝土及时振捣, 以使混凝土密实并紧贴垫层。铺料间隙时间要符合要求, 应无初凝现象, 以免造成施工冷缝而留下产生裂缝隐患。
3 新浇面板混凝土裂缝的控制
面板的养护, 特别是面板的早期养护, 对防止面板裂缝尤为重要。养护好的混凝土面板, 除强度增长较快外, 还可降低因干缩产生裂缝的程度。
养护湿度为70%的混凝土较养护湿度为90%的混凝土所测各龄期干缩大, 其平均值前者是后者的近两倍。从而说明混凝土早期的精心养护对减少混凝土干缩, 防止面板开裂有利。在一些面板坝所在地, 气温骤变时有发生, 有时连续35℃以上高温, 或突降暴雨使气温骤降至20℃左右或更低;白天40℃左右、晚上降至10℃左右 (如新疆乌鲁瓦提面板堆石坝坝址区, 5～7月份最高气温41℃, 日最低气温12℃) , 白天20℃以上, 晚上降至0℃左右就更常见了。在气温骤变的情况下, 面板承受较大的温度梯度, 使面板产生拉应力。
处于水中的面板混凝土较暴露于空气中的面板混凝土胀缩变形小得多。其23℃骤变至0℃时, 前者仅是后者的1/3。0℃骤变至23℃时, 前者小于后者32%。这是试件龄期达300天后的试验数据。可以推断, 混凝土龄期越短, 上述变化将越明显。说明硬化中或硬化后的混凝土面板如果能避免直接暴露于空气中, 对防止裂缝极为有利。
水泥混凝土面板早期病害防治探讨 篇9
水泥混凝土路面施工, 采用滑模摊铺机作业, 机械化程度高、施工连续且速度快, 质量有保证。但由于施工速度快, 必须连续作业, 在混合料供应、拌和设备和运输能力与摊铺机保持一定速度上, 对用料相匹配、下承层准备、施工环境条件、现场施工管理提出更高的要求。在参与施工管理的某城市Ⅱ级主干道, 建设中的小城镇主要配套道路, 全长5.0Km。水泥混凝土路面双向四车道2×7.5m。滑模施工作业, 为保证质量达到《公路工程质量检验评定标准》 (JTG F80/1-2004) 的要求。外观坚定指出:“ (1) 混凝土板的断裂块数:高速公路和一级公路不得超过评定路段混凝土板的0.2%, 对于裂板断板应采用适当措施予以处理; (2) 混凝土板表面的脱皮、印痕、裂缝和缺边掉脚现象, 对于高速和一级公路, 有上述缺陷的面积不得超过受检面积的0.2%”。条文说明指出:“ (1) 混凝土板的断裂层路面质量不合格问题, 是不允许出现的, 多数施工单位均做返工处理。但据国外资料显示, 个别断板尚难以避免, 故列为允许0.2%和0.4%板块断裂, 超过则要扣分”。据上述要求, 针对工程施工中可能导致早期产生的裂纹、裂缝和断板的多种因素, 本文就预防措施和处置方法进行探讨。
2 滑模摊铺早期病害现象和原因
早期病害主要有裂纹、裂缝和断板:
2.1 早期病害现象
2.1.1 裂纹 (龟裂)
混凝土路面表面产生网状、浅且细的发丝裂纹, 呈类似六角形裂纹, 深度5~10mm。
2.1.2 裂缝
沿着与道路中线大致相垂直或平行或斜交的方向产生裂缝, 在行车荷载与温度应力的作用下, 逐渐扩展, 最终贯穿板厚。
2.1.3 断板
由裂缝发展而折断两块以上的水泥混凝土面板, 特征是裂缝贯通全板面。斜向裂缝虽垂直通底, 从角偶到断裂两端的距离等于或小于板长度的一半为板角断裂。水泥混凝土面板浇筑完成后, 未完全硬化和开放交通就出现的断板称为早期断板或施工断板。
本工程出现的早期病害主要出现在未开放交通前, 据此分析原因。
2.2 产生早期病害原因
2.2.1 原材料与配合比原因
⑴原材料不合格。水泥安定性差, 水泥的水化热高、收缩大;集料含泥量及有机质含量超标等。
⑵配合比不当, 拌和物和易性差, 单位水泥用量和砂率偏大, 水灰比偏大, 雨后未及时调整施工配合比, 用水量偏多;高温天气集料未做降温处理, 水分蒸发。
2.2.2 施工工艺原因
⑴拌和时间不足, 致混凝土强度降低, 由拌和能力不满足摊铺施工能力, 减少拌和时间所引起。
⑵混凝土浇筑不连续、间断。停电、机械故障、运输不畅、气候突变、停料等, 使浇筑作业中断。再浇筑时未按施工缝处理。新旧砼结合不良和收缩不一致, 形成一条不规则接缝。
⑶高温和风大时段浇筑, 砼表面未及时覆盖土工膜, 表面游离水分过快蒸发, 体积急剧收缩, 导致开裂。
⑷切缝不及时, 高温风大浇筑, 铺筑长度长, 温缩和干缩产生开裂;切缝过浅, 缩缝处应力没释放, 在临近缩缝处产生新的收缩缝。
⑸设备配套原因。混合料供应和摊铺分层管理, 协调配合不够, 供料不能满足连续作业。拌和设备多台, 时有因故未全投入使用, 不正常停机待料 (几分钟至个把小时) , 后又继续施工, 待料处砼水分不渗或被基层吸收, 砼强度降低成薄弱处, 易因温缩和平缩拉裂。
3 早期病害预防措施
针对工程主要存在因素:工期确定、施工气候不当, 设备不匹配, 施工管理工艺问题, 采取预防措施。
3.1 原材料和配合比
⑴使用合格的水泥、粗细集料、外渗物等。
⑵选择合适的配合比, 严格按配合比准确配料, 称量精准。控制好水灰比, 雨后及时调整用水量, 高温粗细集料洒水降温。
3.2 施工管理和工艺
⑴做好施工前准备, 浇注前基层表面湿润, 特别是高温和风大天气, 施工过程基层干燥时应及时洒水。
⑵铺筑因故中断, 再浇筑前按施工缝处理, 使新旧混凝土结合良好。
⑶根据水泥品种、气温确定最早和合适的切缝时间, 及时切缝, 缝深应符合要求。
3.3 气候条件
原则上气温30℃以上, 避开高温时段 (12:00-15:00) 。非施工时应有足够的遮阳棚, 及时覆盖, 保持表面湿润。
3.4 设备匹配
⑴确定最佳的摊铺速度, 据此配套有富余能力的拌和设备和运输车辆, 确保连续铺筑作业供料。
⑵混凝土供应单位派员到铺筑现场, 了解砼和易性和供料情况, 与铺筑方协调配合。
4 早起病害处置
按病害的不同程度, 采用不同的处理方式。
4.1 裂纹 (龟裂) 处置
⑴混凝土初凝前出现龟裂, 采用镘刀反复压抹来消除, 或用磨光机重新做面, 同时加强湿润养生。
⑵细微裂纹对结构强度无甚影响, 不必进行处置。
⑶裂纹深点用注浆法, 将表面层封闭, 具体按裂缝处置方法。
4.2 裂缝和断板的处置
处置方法:裂缝修补、局部修补、整板更换三种。
⑴裂缝修补。对于裂缝无剥落, 缝宽小于3mm, 采用灌入粘结剂方法。粘结剂材料为树脂工程材料。修补工艺:直接灌入法、喷嘴灌入法、钻孔灌浆法。具体视缝的深度和宽度确定采用何种办法。
⑵局部修补。沿裂缝两侧一定范围划出标线, 宽度不小于1.0m, 标线与中线垂直, 沿标线锯齐凿去混凝土。在两侧板厚中间, 间距30~40cm进行植筋, 布设间距15~20cm的钢筋网, 钢筋直径14~16mm, 使修补混凝土与旧混凝土成整体。
⑶整板更换。裂缝处严重剥落, 板被分割成3块以上、有错台或裂块已开始活动的板块, 将整块板挖除, 重新铺筑混凝土。
5 结束语
浅谈混凝土面板堆石坝设计 篇10
某工程水利大坝建筑物等级为1级, 洪水位为1 900.20 m, 正常的蓄水位为1 890 m, 死水位为1 884 m, 坝高的最大值为110 m, 水库的总容量为2.98亿m3。水电站装机的总容量是1 100 MW, 发电量平均每小时为33.94亿k W, 确保处理能够达到340.4 MW。该水利大坝的建设主要是为了能够促进河水库防洪得到提高、工业供水以及城市生活供水等, 同时还能够保证发电以及保证灌溉等。水客枢纽主要是通过电站、泄洪发电洞、泄洪道以及大坝等构成, 大坝主要的通过混凝土面板堆石坝进行拦河, 通过计算趾板底最低的位置到坝底的高度为90.2 m。
二、混凝土面板堆石坝设计
1. 工程地理环境
该工程的位置在某河道上游位置, 有着较为广阔的河谷, “U”型为河谷断面的情况, 工程的岩性主要是变粒岩以及花岗岩等性质, 而河床的主要覆盖层则为混合土卵石层以及卵石混合土等, 节理裂隙以及区内断层呈现发育状态[1]。由于该工程的地下水以及河水对混凝土结构没有存在腐蚀的现象, 因此, 确定水库工程不会出现永久性渗漏等情况, 左岸靠近坝库的位置或许会出现变质辉长岩、大理岩带以及接触带会出现渗漏等情况, 通过相关分析发现没有较大的渗漏量。坝基出现基岩风化以及沿覆盖层存在裂隙等情况, 而强风化基岩和坝基覆盖层的管涌结构存在变形渗透等情况, 工程的两岸均出现绕坝渗漏等情况。
2. 趾板结构的设计
通常情况下, 均是同时对基岩地质情况、水头大小以及地基结构渗流的允许值对趾板的宽度进行确定, 一般确定趾板的宽度为5.0 m, 厚度为0.7 m。不会将永久性的结构缝在趾板进行设置, 且分别通过按照顺序浇筑的方式进行, II序块的长度是1.5~2.5 m的范围内, I序块的长度为15.5~20.5 m的范围内。均选择钢筋混凝土C30等级作为混凝土趾板结构的施工材料, 有着F200的抗冻等级以及W10的抗渗等级。配置钢筋结构在趾板结构的设计时均根据单层双向的方式, 确保配筋纵向位置的直径为25 mm, 间距距离为18 cm, 配筋横向直径为28 mm, 间距距离为18 cm。要想促进地基与趾板的连接得到加强, 则要锚筋设置在趾板下, 同时设计锚筋与锚筋之间的距离为1.5 m, 长度为5 m, 直径为28 mm。如要将基岩结构的抗渗能力以及整体性有效提高, 则需要对混凝土趾板结构的地基岩石做帷幕灌浆以及固结等处理措施。将帷幕灌浆以单排的形式在趾板结构中进行布置, 且将孔距设置为2 m, 从河床位置往基岩部分深入50 m的深度, 在基岩结构位置分别往工程两岸深入30 m的深度, 而左岸上的帷幕灌浆则顺着溢洪道底板的位置向外部进行延伸大概35 m的距离。另外, 趾板结构上下游位置则将固结灌浆进行分别布置, 确保灌浆施工的深度能够满足12 m, 布置以梅花形的形状, 两者之间的孔距则是3.2 m。
3. 坝料分区以及坝体断面的设计
采用分区碾压以及分区填筑的方式进行坝体堆石的设计, 大坝结构断面分区以及横断面的具体情况详见图1。另外, 对大坝结构的垫层料的设计也要有一定的要求, 必须要确保设计的垫层料满足渗透稳定性较高、抗剪强度较高、压缩性较低以及透水性等要求, 同时还能够满足反滤的目的。首先应该进行连续级配, 严格控制垫层料粒径的最大值在85 mm内, 0.6 m为填筑层的厚度。要想确保大坝结构的施工进度得到有效保证, 则需要通过选择混凝土结构通过边墙挤压固坡的方式保护垫层的上游。垫层料结构受到过渡料的影响, 有着排水以及保护渗流等作用, 避免出现大孔隙受到主堆石垫层料冲蚀影响的情况, 对渗透的水流进行排泄。通过堆石料场对次堆石区、大坝结构进行开挖料的爆破处理, 将粒径的最大值控制在850 mm内, 连续级配, 填筑层的厚度则设计为0.8 m。
4. 面板结构的设计
一般均通过沿着顶部往底部进行逐渐增加厚度的方式对面板结构的厚度进行增加。面板底部的厚度为60 cm, 顶部的厚度为31 cm。要想促进面板结构抵抗拉力的能力得到有效增加, 则需要对面板结构的柔性采取相应的保护措施, 将双向单层的钢筋结构配置于面板之间, 面板顺坡的地方配置钢筋的结构的间距为16 cm, 直径为25 mm。水平方向配置钢筋结构的间距为16 cm, 直径为22 mm。另外, 将具有抵抗挤压能力的钢筋增设在接缝的位置, 钢筋结构配置的间距为16 cm, 直径为16 mm。
5. 基础结构处理的设计
(1) 通常情况下, 均是选择钻孔爆破的方法对趾板基础结构进行开挖施工, 在靠近趾板结构建筑基础面层的位置应该将保护层预留, 通过小炮爆破的方式进行开挖施工。
(2) 通过选择双排固结灌浆孔距对强风化层、节理密集带、陡坎、倒悬、反坡以及节理密集带进行加密处理, 将孔距从3 m的距离缩小到2 m的距离, 通过削坡的方式对陡坎、倒悬以及反坡进行处理设计, 确保坡度的比例能够满足1.5:1。采用混凝土对工程部门存在的陡坎、倒悬以及凹坑等情况进行回填处理。
(3) 一般均在弱风化岩体的部分进行坝体堆石的设计, 一旦出现深坑夹泥的情况时, 则通过混凝土材料进行回填处理。要挖除建筑工程高程标准下存在的细砂粉末, 直到露出基岩面以及砂砾石层结构才能给停止挖除。对挖除的物体通过砂砾石进行分层碾压以及回填的施工, 确保密度在压实施工后能给满足相应的需求。另外, 应该通过混凝土材料对工程两岸进行下部回填以及上部削坡等施工, 要确保在完成施工后坡度能给满足1.5:1的设计要求。
三、大坝工程施工设计要点
1. 大坝结构填筑施工设计要点
进行大坝工程的施工时对墙固坡通过混凝土挤压的方式进行边坡结构上游垫层料的施工, 通过挤压边墙进行处理能够促进坡面达到简化的目的。采用挤压机械进行施工, 不但能够促进上游表面的垫层料出现损失散落以及分离等情况得到减少, 还能够在很大程度上对防剥落以及防冲蚀起到保护的目的。为了确保能够整洁的施工, 可直接在面板以及钢筋铺设时进行坡面结构的施工, 这样不但是混凝土超填的情况得到减少, 还提高施工工作效率, 使施工进度得到有效保障。另外, 应该通过拌合站对挤压边墙所需混凝土结构进行生产, 将速凝剂、石子、沙子、水以及水泥等材料根据配合比例进行配置施工, 通常情况下, 首先要对挤压边墙进行施工, 垫层料的填筑需要挤压边墙的施工完成的1 h后, 而碾压施工则需要在4h后。在进行挤压边墙的施工时应该要重视对垫层料边缘结构主要平整度等方面进行控制。图2为该工程大坝填筑施工现场。
2. 混凝土面板以及趾板结构的施工设计要点
通常情况下, 均是通过小型运输设备将混凝土趾板结构运入河床位置, 采取输送泵将混凝土材料运输到工程两岸进行斜坡趾板结构的浇筑施工。在仓内的混凝土的上升速度维持在均匀状态, 确保每个建筑层的上升速度小于45 cm, 通过φ50振捣棒以及φ100的振捣棒进行混凝土的振捣施工, 通常在4~6 h的混凝土浇筑施工后。另外, 应该将宽缝设置在空间转向的位置, 避免混凝土结构出现裂缝的情况。因为同时进行趾板浇筑以及大坝填筑等方面的施工, 因此, 应该在后浇带的浇筑施工足够30 d后才能给进行趾板浇筑以及大坝填筑的施工。要想将大坝结构施工进度受到后浇带结构施工的影响等情况解决, 则应该采用分缝处理的方式对工程两岸的后浇带施工进行修改。工程两岸分缝的部分采用趾板以及垂直缝的交接位置进行错开处理, 避免与趾板结构转弯位置出现接触的情况, 通过钢筋断开分缝部门, 确保保护层结构对厚度的需求得到全面满足, 另外, 将止水带设置在分缝位置。
四、结语
通过对该工程混凝土面板堆石坝的设计以及施工得知, 在河床的卵石混合土以及河床的岩基上直接坐落大坝坝体, 防渗系统则是通过面板、趾板以及帷幕灌浆等构成, 通过应用挤压边墙技术于大坝上游的施工中, 防止上游面出现垫层料出现损失、散落以及分离等情况, 不仅能够促进工作效率得到提高, 还使施工进度得到有效保障。本工程将反向排水系统为大坝设计的主要模式, 能够有效防止面板、趾板受到水位抬高破坏等情况。
参考文献
[1]杨建学, 查林义.德泽电站混凝土面板堆石坝设计[J].人民珠江, 2009 (01) .
[2]张礼智.小河水电站砼面板堆石坝坝体结构设计[J].湖南农机, 2009 (01) .
[3]徐泽平.堆石压实标准及结构分区对混凝土面板堆石坝应力变形影响的研究综述[J].中国水利水电科学研究院学报, 2009 (02) .
[4]王汝军, 高红民.白沙面板堆石坝剖面优化设计[J].湖北水力发电, 2009 (05) .
混凝土面板 篇11
关键词:高速公路;水泥砼路面;病害
中图分类号:TU528.37文献标识码:A文章编号:1006-8937(2009)08-0151-02
水泥砼路面是我国公路路面主要形式之一,在我国公路网构成中占有较大比重。在广西已开通的高速公路中,水泥混凝土路面的高速公路就占80%。笔者所在的广西桂柳高速公路也是水泥砼路面。水泥砼路面虽然具有强度高、刚度大、受温度影响小、使用寿命长等优点。但它接缝较多,对超载较为敏感,易发生脱空、唧泥、裂缝等先期病害,从而导致路面的破损。如何治理与预防脱空、唧泥等病害,搞好水泥砼路面的养护,延长公路的使用寿命,改善其通行能力,具有十分重要的意义。文章根据笔者日常工作经验总结分析,通过对旧水泥砼路面板脱空等砼路面主要病害的分析,并对脱空的确定、灌浆加固机理、实施等进行了较详细的介绍和分析。
1造成板底脱空的原因及确定
1.1高速公路水泥砼路面板板唧泥是造成板底脱空主要原因
1.1.1内在因素
内在因素是高速公路使用年限增加和基层本身的质量、组成以及砼面板接缝状况;
1.1.2外界因素
外界因素则是汽车荷载和气候变化。高速公路路面基层材料一般都选用稳定类集料,其模量远小于砼面层的模量。水泥砼路面在重车荷载的反复作用下,板下基层将产生累积塑性变形,使砼板的局部范围不再与基层保持连续接触,于是水泥砼路面板底与基层之间将出现微小的空隙,即出现了板下局部脱空,或称为原始脱空区。同时温度、湿度的变化,以及板内温度的非线形分布,引起板向上或向下的翘曲,加速了板与基础之间的分离,形成板底脱空。脱空的出现又为水的浸入创造了条件,当路面接缝或裂缝养护不及时,雨水从破损处侵入基层,渗入的水将在板下形成积水。积水与基层材料中的细料形成泥浆,并沿面板接缝缝隙处喷溅出来,形成唧泥。唧泥的出现进一步加剧了板底的脱空。
1.2脱空板确定方法
1.2.1脱空板可采用人工观察法
人工观察法是通过肉眼观察接缝、裂缝、唧泥等情况初步判定脱空。当重车行过,能感到砼板有竖直位移时,或下雨之后,有明显唧泥现象的板块,认为是脱空。
1.2.2弯沉测定法
弯沉测定法是测试板角弯沉,假如超过某一限值,即认为存在脱空。我国交通部行业标准《公路水泥砼路面养护技术规范》中也明确规定水泥砼面板脱空位置的确定可采用弯沉测定法。
采用弯沉指标来确定脱空板。首先选取水泥砼面板荷载最不利作用位置作为检测点,宜选取横缝及纵缝四周的点。采用两台5.4m长杆弯沉仪及BZZ-100标准轴载测定车。检测点分主点、副点。主点位于板横缝前10cm,加卸载。副点在横缝后10cm,无荷载。将一台弯沉仪置于主点,即测定车的轮隙中间;另一台弯沉仪置于副点处。分别测定主、副点弯沉。右轮处于纵缝30cm左右。根据我国公路修建状况和检测仪器的实际情况,有关专家推荐凡弯沉值超过0.2mm的,应确定为面板脱空。
2高速公路水泥混凝土路面板底脱空的处理措施
2.1处理机理
在现有砼路面设计理论中,我们把砼板看作是小挠度弹性薄板,其假定条件是面板与地基间完全接触。同时砼板是一种准脆性材料,抗压强度高、抗弯拉性能差。在正常情况下,面板均匀支承时,无论荷载作用位置,应力都较小。而一旦脱空,板角处由于基础支撑的丧失处于悬臂状态,板内将产生过大的应力、剪力,砼板很快达到极限寿命。水泥砼面板灌浆是通过注浆管,施加一定压力将浆液均匀注入板底空隙、板下基层中,以充填、渗透、挤密等方式,赶走板底、基层裂隙中的积水、空气后占据其位置,经人工控制一段时间后,浆液将原来的松散颗粒或裂隙胶结为整体,形成一个良好的“结石体”。灌浆改善了板底原有受力状态,恢复板体与地基的连续性。达到加固基础,治理病害的目的。
2.2浆液材料基本要求
常用的水泥浆材料包括:水泥、水、外加剂等,一般使用按水:水泥=1.2~1.4:1的比例配制的纯水泥浆,掺和减水剂可以提高浆液的可灌性,但不得添加速凝剂。将浆体制成7.07×7.07×7.07cm立方体试件,标准养护7d,其抗压强度应到5MPa以上。浆体应具有良好的可泵性、和易性、保水性,浆体过稠不能均匀布满板底空隙,浆体过稀,干缩性大。在施工中,为防止浆体的干缩,浆液中宜掺加一定量膨胀剂。流动度是影响可灌性的主要因素,一般流动度越高,可灌性就越好。对于不掺减水剂的水泥净浆,其流动度不应小于16s;掺减水剂的浆体可减小到12s;流动度最大应不大于26s。在施工中,浆体流动度不宜过小,控制在20-30s之间较好。否则会产生泌水现象。
2.3灌浆技术的实施
孔位布设一般为梅花状布设,孔数为3-5孔,应根据砼面板尺寸、裂缝状况以及灌浆机械等确定。采用不小于Φ30mm的钻进取芯机钻孔,钻孔深度为70cm,且穿透级配碎石基层(不允许钻不够深度后,用钢钎将孔深打到70cm)。灌浆顺序从沉降量大的地方开始,由远到近,由大到小。灌浆压力的控制应视砼板的损坏及脱空情况具体确定。当浆液从接缝处或另一注浆孔冒出,就可认为完成该孔注浆,即停止注浆,迅速移至另一注孔继续作业。压力一般控制在1MPa-4MPa之间,并停留3min-5min,效果较好。
2.4灌浆效果检验评定
{1}灌浆后,采用贝克曼梁检测弯沉值(每块板检测四个点),要求任意一点检测弯沉值≤8(单位:0.01mm)。并记录错台、裂缝、平整度和雨后唧泥等情况。
{2}注水试验:采用不小于Φ30mm的钻头钻孔取芯30cm深,孔内注满水后,进行60秒水位观测,水位不下降。
{3}底基层水泥浆检验:钻芯取样抽检的板块数量要求不少于完成板块数量的10%,且在其中的每一板块至少选一处进行取芯试验,距离灌灌浆孔不得小于60cm。取芯试验时,采用不小于Φ30mm钻头,分两步取芯:首先钻深30cm,要求芯样的砼面层与二灰碎石层间有饱满的水泥浆层或往孔中注水试验不渗水,然后再钻深至60cm(且钻入级配碎石底基层5~10cm),要求芯样的级配碎石底基层应有水泥浆体。
{4}复灌试验:取芯完后,使用按水:水泥=1.2~1.4:1的比例配制的纯水泥浆(可掺加减水剂,以提高浆液的可灌性,但不得添加速凝剂)对取芯孔进行复灌试验,要求试灌压力保持在2~5Mpa达60秒钟后进浆少于5升。
钻芯取样和复灌试验的板块合格率达100%以上,未达到要求则需要补灌至合格。实灌孔位距离原灌浆孔不得小于60 cm,不得浆原灌浆孔作为补灌孔位。
参考文献:
[1] JTG F30—2003.公路水泥混凝土路面施工技术规范[S].
浅析混凝土轻型坝面板病害及治理 篇12
1 大坝现状概述
在本文中所分析研究的混凝土轻型坝是在建国初期完成设计施工的, 当时的社会生产力水平较低, 水利工程施工技术也较为落后, 材料应用、人员管理、机械设备等各方面因素都不够完善, 因此其整体施工质量相对较差, 但在当时已经是较为先进的水利工程。在经过几十年的河流冲刷以及其他各种因素的影响下, 这座混凝土轻型坝的面板出现了不同程度的病害, 其中尤以裂缝现象最为严重, 使得面板的渗水现象频繁发生, 严重破坏了大坝的整体防渗能力, 且对坝体内部结构造成了一定的侵蚀作用, 这对于大坝的结构的稳定是非常不利的, 严重影响了大坝的正常安全稳定运行, 给下游地区人民的生命财产安全造成巨大安全隐患。
在以往的坝体维修养护工作中, 维修人员曾经对案例连拱坝的部分面板进行了修复加固, 但并不能从根本上解决大坝的面板危害。为此, 还需要进一步的采取加强措施来对大坝进行修复加固。与其他石坝面板相比, 混凝土轻型坝的面板背面是全部暴露在空气中的, 但其所能承受的荷载与其防渗能力却是相差无几的, 在维修加固工程中, 必须要注意结合轻型坝面板的特点, 制定最优的加固方案。
2 轻型坝面板的病害
本文中所研究的案例大坝为钢筋混凝土平板支墩坝, 最大坝高43m, 坝顶长137.7m, 由27个平板坝段和两岸重力坝段组成, 挡水面板顶部厚度为0.65m, 底部厚度约2m, 混凝土标号为200号, 抗渗标号为W8, 按单向钢筋混凝土简支板设计。该坝于1958年开始兴建, 1961年首次蓄水。环境水质经检测对混凝土具有中等溶出型侵蚀。
1990年坝龄为31年时, 曾对挡水面板背水面作过外观检查和强度检测, 发现多处有针孔状小孔洞, 有7个平板坝段共计18处渗白浆, 4个平板坝段渗水严重;2000年坝龄为41年时, 再次对挡水面板背水面进行外观检查和强度检测, 在27个平板坝段中20个平板坝段共计36处渗白浆, 8个平板坝段渗水严重, 1个平板坝段有明显水平向裂缝。与10年前相比, 渗水析钙现象明显加重, 并有裂缝产生, 面板整体强度由49.6MPa降为37.91MPa, 下降23.6%, 其中21～22号坝段三个不同高程的9个强度检测点中, 有的部位强度大幅度下降, 仅为设计强度的74%, 检查和检测结果表明, 面板的强度和抗渗能力已不能满足要求。2000年面板碳化深度检测表明, 平均碳化深度为11.8mm, 最大值为37.5mm, 而1990年面板碳化深度最大值只有15mm, 可见, 随着运行年限的增加, 碳化逐渐加深, 面板有效截面逐渐减小, 承载能力降低。上述面板碳化深度检测仅是背水面的情况, 迎水面由于蓄水无条件检测, 但1990年对溢流面面板检测结果, 其面板损害较严重, 部分骨料可用手剥下, 混凝土破坏已达20mm以上, 回弹检测平均强度仅有9.5MPa, 远低于设计强度。可见, 案例平板坝面板的主要病害是库水对混凝土溶出型侵蚀引起的混凝土溶蚀、渗漏、析钙、钢筋锈蚀和混凝土碳化。
3 轻型坝面板的病害治理措施
为了能够进一步提高大坝的性能, 防止面板出现渗水现象, 我们决定采取一定的治理措施。由于案例大坝的挡水板面在施工中设计的结构较为单薄, 再加上几十年的应用与运行, 使得面板受到严重的侵蚀, 远远不能满足大坝应有的挡水功能与结构强度需求, 再加上大坝的表面碳化现象较为严重, 因而我们在研究商议后, 决定对大坝的面板进行整体全面的防渗加固处理和防碳化处理, 继而再对整个大坝进行全面的加固维修。由于该坝无放空设施, 只能利用发电将库水位降至120m高程, 上游水深仍有25m左右, 而在水下对面板进行防渗处理和加固的难度较大, 因此主要采取在面板背水面进行防渗和加固的措施。工程包括:面板迎水面120m高程以上喷涂10mm厚的聚合物水泥砂浆, 喷浆面积2164m2;面板背水面120m高程以下环氧砂浆涂刷面板2164m2, 120m高程以上喷涂10mm厚的聚合物水泥砂浆, 喷浆面积2084m2, 对集中渗漏点采用聚氨酯钻孔灌浆490m。喷涂前, 对面板进行清理, 冲洗干净。对不渗水的裂缝、伸缩缝 (缝宽小于0.2mm) 用增厚型环氧涂料涂刷, 厚度为2mm。对渗水裂缝及缝宽大于0.2mm的裂缝, 采用水溶性聚氨脂化学灌浆。喷涂施工方法为:首先喷涂1mm厚的胶乳净浆, 然后分两次涂刷聚合物水泥沙浆, 厚度为9mm;在水泥初凝前再用胶乳净浆抹平;喷涂结束后, 洒水养护35h以上。
在完成了防渗加固处理方案后, 经过一段时间的试运行, 证明了这种加固方案与治理措施是一种非常有效的方法, 大坝的整体防渗性能良好。
4 小结
通过本文对上述案例大坝的分析, 笔者总结出了几点关于混凝土轻型坝面板的病害治理心得体会, 主要有以下几点:
4.1
案例连拱坝面板病害主要是裂缝引起的渗水、析钙和钢筋锈蚀。根据裂缝产生的机理, 对两边拱除进行防渗处理外, 尚需加强结构刚度, 采用钢纤维混凝土加固处理是合适的, 但应采用浇捣施工, 而不应采用喷射施工, 因为喷射施工混凝土的密实性不够, 达不到防渗要求。
4.2
平板支墩坝面板主要病害是混凝土溶蚀产生的渗漏、析钙和钢筋锈蚀以及混凝土碳化, 削弱了面板的强度和防渗能力。采用聚合物砂浆和环氧砂浆进行全面防渗处理效果较好。
4.3
混凝土面板堆石坝因投资省、工期短, 近十几年来发展很快, 虽然面板堆石坝面板的工作条件与轻型坝面板不完全一样, 但其承载和防渗的功能是一样的, 即使现在的施工设备、施工技术和混凝土质量较以前优良得多, 但这只能延长面板的正常使用年限, 而不能保证面板不需要大修。已运行的大多数面板堆石坝面板的裂缝较多, 另外面板混凝土也存在碳化问题, 这些病害的存在和发展, 最终将削弱面板的承载和防渗能力, 需引起注意。
4.4
要重视混凝土面板的耐久性问题。混凝土的抗冻标号是反映混凝土强度、抗冻和抗渗等性能的一个综合性指标, 设计要根据工程的重要性、运行环境和施工水平, 提出明确要求。施工时应重视混凝土原材料质量、配合比选择、混凝土浇筑的密实性、混凝土的养护和保温, 防止施工期裂缝的生产。运行期应加强对面板裂缝等缺陷的检查和修补, 严寒地区冬季还应限制最低水位运行。这对延长面板的正常使用年限有着重要意义。
参考文献
[1]邢林生.混凝土坝坝体溶蚀病害及治理[J].水力发电, 2006.