一、混凝土面板堆石坝裂缝产生的成因
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。
1、非结构性裂缝的产生成因
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)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。
(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。
2、结构性裂缝的产生成因
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)。
二、混凝土面板堆石坝裂缝对策
1、非结构性裂缝的防治
面板非结构性裂缝主要从材料和面板施工方法上进行控制。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来避免。
(1)优化面板混凝土原料及配合比
**、通过优化混凝土级配, 来降低混凝土弹性模量, 使混凝土抗裂韧性得以提高, 从而增强混凝土的极限抗拉强度, **防止裂缝的出现。
第二、选用水化热低的水泥或部分采用粉煤灰, 通过减少水化热温升来缓和面板内外温度梯度, 从而防止温度裂缝。
第三、通过采用混凝土减水剂来降低面板混凝土拌和用水量, 从而减少混凝土的干缩量, 以防止干缩裂缝。
(2)减小垫层约束作用力
在面板混凝土浇筑前必须进行垫层的脱空检查, 并认真处理脱空部位, 接着修整坡面, 达到满足施工质量要求的平整度。尽量避免面板钢筋插入垫层, 且在垫层上涂乳化沥青后再浇筑面板, 从而使垫层料的摩擦系数降低, 可起到减小垫层料对面板的剪切力的作用。此时垫层对面板的约束力可认为是摩阻力, 使面板变形时不至于约束力过大而产生裂缝。
2、面板混凝土结构性裂缝的防治
面板结构裂缝出现一般是在浇筑初期产生细小裂缝的基础上, 由于坝体不均匀沉降, 面板与坝体脱空, 过程中面板因刚度大不能随坝体变形, 内部应力重新分布而使初始细裂缝发展成为贯穿性裂缝。其对工程质量影响相对于非结构裂缝更为严重, 是防治的重点。
(1)面板合理分缝及配筋。受拉区面板应设计成窄型板, 受压区面板宜采用宽型板, 均设分缝, 受拉区设张性缝, 受压区设置压性缝。合理进行压性缝间填料, 防止因受压而产生面板升翘。此外, 在面板受拉区、压应力较大部位合理布置钢筋, 以提高面板整体强度, 尤其是抗拉强度。
(2)采用双层面板技术。将面板设为双层板, 层间设中间层使两层间约束减弱, 功能分离, 可以**地释放层间变形, 降低面板拉应力, 从而达到抗裂防渗的目的。双层混凝土面板一般由沥青混凝土面板和普通混凝土面板组成。沥青混凝土由于极限拉应力较大、渗漏系数小、变形性能良好、耐久易修, 沥青混凝土面板主要用来防渗抗裂; 中间层的作用是减小摩阻力, **上下层间的约束, 使变形抵消; 普通混凝土面板的作用主要是提高面板整体刚度。 |