碾压混凝土产生裂缝分析及防裂控制措施

compactedconcreteandrelevantanti-crackingcontrolmeas-WANGChang，TANGHuaguo，FANGWenjie.Analysisoncrackingofroller-J］.WaterＲesourcesandHydropowerEngineering，2019，50（S2）：215-218.ures［

碾压混凝土产生裂缝分析及

防裂控制措施

王

121畅，汤华国，方文杰

（1.水利部建设管理与质量安全中心，北京100038；

2.中国水电七局成都水电建设工程有限公司，四川成都611130）

要：为研究碾压混凝土裂缝产生的原因及裂缝控制措施，结合浯溪口水电枢纽工程碾压混凝土重力坝施工过程，对碾压混凝土出现的裂缝原因进行了分析，并对碾压混凝土防裂施工技术进行了探摘

讨。研究成果对碾压混凝土大坝工程裂缝处理具有借鉴作用，可供碾压混凝土大坝施工参考。关键词：浯溪口水利枢纽工程；碾压混凝土坝；裂缝；防裂措施

doi：10.13928/j.cnki.wrahe.2019.S2.039中图分类号：TV2；TV698.23

文献标识码：A

文章编号：1000-0860（2019）增刊2-0215-04

Analysisoncrackingofroller-compactedconcreteandrelevantanti-crackingcontrolmeasures

WANGChang1，TANGHuaguo2，FANGWenjie1

（1.ConstructionManagementandQualitySafetyCenter，MinistryofWaterＲesources，Beijing100038，China；

2.ChengduHydroelectricityConstructionEngineeringCo.，Ltd.OfSinohydroBureauNo.7Company，Chengdu611130，Sichuan，China）

Abstract：Inordertostudythecrackingcausationofroller-compactedconcrete（ＲCC），theＲCCcrackingcausationisanalyzedhereinincombinationwiththeconstructionoftheＲCCgravitydamforWuxikouWaterControlProject，whiletherelevantcon-structiontechnologiesfortheanti-crackingcontrolmeasuresofＲCCarediscussedaswell.ThestudyresulthasareferentialroleforthecrackingtreatmentoftheconstructionofＲCCdamandcanprovideareferenceforＲCCdamconstruction.Keywords：WuxikouWaterControlProject；ＲCCdam；crack；anti-crackingmeasure

1工程概况

MW，工程建成后，可承担地区电网中的调峰任务，该枢纽工程等别为Ⅱ等大（2）型工程，枢纽采用混凝土重力（闸）坝及河床式厂房组合式布置方案，根据本工程等别，确定永久性建筑物为2级建筑物，厂房结构（非挡水部分）及其它建筑物为3级建筑物，临时建筑物为4级建筑物。大坝采用碾压混凝土重力坝、溢流坝及河床式厂房相结合的布置方案，坝轴线平面上呈折线，厂房及泄洪建筑物垂直于水流方向，

浯溪口水利枢纽工程位于景德镇市蛟潭镇境内，距景德镇40km，是一座以防洪为主，兼顾供水、发电等综合利用工程，水库正常蓄水位56m，死水位45m，防洪水位50m，防洪高水位62.30m，校核洪水位.30m（P=0.05%），总库容4.747×108m3，调节库容1.30×108m3，电站装机容量为32

收稿日期：2019-08-15作者简介：王

畅（1975—），女，高级工程师，学士，主要从事水利水电工程建设管理与质量安全工作。E－mail：910972465@qq.com

WaterＲesourcesandHydropowerEngineeringVol.50sup2

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王畅，等∥碾压混凝土产生裂缝分析及防裂控制措施左岸非溢流坝轴线折角6.0°，偏向下游，坝顶高程65.50m，最大坝高46.80m。上坝线枢纽总体布置沿轴线从左至右依次为：左岸碾压混凝土非溢流坝段（长163.72m）、表孔溢流坝段（5孔、长78.00m）、低孔溢流坝段（6孔、长108.00m）、厂房坝段（长43.10m）、右岸碾压混凝土非溢流坝段（长105.80m），坝轴线长度498.62m，碾压混凝土为其施工主要特征。

2工程地质条件

浯溪口水利工程坝区断裂构造不发育，工程建筑物范围内未发现较大的断裂构造，构造形迹主要表现为褶皱、断层、节理等。其中①褶皱：坝址岩层呈单斜，岩层走向基本呈NEE向，倾向NE或NW，倾角大于80°，褶皱主要表现为局部岩层挠曲、揉皱，致使岩层产状多变；②断层F1：为余新桥—樟树坞区域性断裂的一部分，穿越坝区北东角，距上坝线右坝肩约100m，产状为N30°—40°E/NW∠80°，在上坝线上游约300m河床出露，宽度约6m，构造岩硅质胶结良好，其上、下侧相对软弱岩石被水流冲刷剥蚀后，在地貌形态上表现为“岩墙”

状展布于河床，区域资料显示为左行平移逆断层，坝址断裂构造不发育，未发现较大的断层及软弱构造带，仅在钻孔中揭露三条小断层：f103、f104、f106小断层，胶结较好，规模小；③节理：NW向节理（产状N40°—60°W/SW∠70°—85°）、NNW向节理（产状N10°—30°W/SW∠60°—85°）、NNE向节理（产状N5°—25°E/SE∠60°—85°）。

坝址区未发现滑坡和泥石流等不良物理地质现象，坝区岩体风化主要受地形、岩性、构造、地下水等因素影响，总体上表现为自表至里、由强渐弱的分布规律，河床风化浅，两岸谷坡、构造较发育部位风化深。根据岩石颜色、结构构造、矿物蚀变、岩芯状况和锤击反应等地质特征，结合物探声波测试成果，本工程坝区岩体风化分带，划分为：全风化、强风化、弱风化上部、弱风化下部和微新岩体五个风化带。

3碾压混凝土裂缝产生情况

2014年11月，施工单位现场检查时发现20#坝段上游面出现两条裂缝，裂缝所在位置详见图1所示，其中裂缝①长22.00m，裂缝②长15.00m。建设单位对其开展持续跟踪巡视检查，并与2015年2月开展请监测单位利用超声波进行了裂缝深度测试，检测数据推测出在裂缝①缝深约3.5m以下，缝宽小

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于0.2mm，长时间观测无变化，基本趋向稳定；裂缝②缝深约0.5m以下，缝宽小于0.2mm，长时观测无变化，基本趋向稳定。截止2015年3月，其应力应变已经达到636.5με，且大部分应变计显示应变处于受拉状态，根据有关施工裂缝分类规定判断裂缝为非垂直缝，为Ⅱ类缝。

图120#

坝段裂缝分布示意（高程单位：m；尺寸单位：mm）

2015年1月，20#坝段第六组应变计测值发生了突变（监测仪器埋设如图2所示），由138.2με突增至336.5με，增量为198.3με，随后测值仍继续增大；针对数据异常分析判断存在与大体积碾压混凝土产生裂缝有直接关系的可能性。并将2015年1月1日和1月8日监测的数据进行了比较发现第6组仪器数据变化最大，一周增加了198.3με，根据数据异常判断该组仪器周边存在裂缝。

图2

20#坝段应变计埋设布置

（高程单位：m；尺寸单位：mm）

水利水电技术第50卷2019年增刊2研究人员将混凝土浇筑分仓情况、浇筑强度、浇

筑时间段及通冷却水的相关资料进行了综合分析，该数据异常情况出现的混凝土裂缝与碾压混凝土新老混凝土温差息息相关，针对出现的裂缝请设计单位根据裂缝具体情况进行处理，并要求采取有效措施控制由于碾压混凝土自身原因产生裂缝，从碾压混凝土的配合比、冷却水管的布置及新老混凝土浇筑的间歇时间等措施来控制。

该裂缝采用化学灌浆方式处理，灌浆材料为CW510系列高渗透改性环氧树脂，经处理后混凝土水试验透水率小于0.1Lu，满足设计要求，后期进行大坝混凝土取芯，进行了抗混凝土强度检测31组，劈裂强度检测3组，容重检测10组，检测结果均符合设计要求。

4

碾压混凝土施工要点及裂缝产生原因

4.1

碾压混凝土施工要点

（1）低胶凝材料用量，大量使用掺和料，如用粉

煤灰或天然火山灰，掺量为胶凝材料总量的30%～60%，节省材料成本；（2）超干硬性，拌和物的稠度值在20s左右；（3）不设纵横缝，但有的坝在一层碾压完毕进行横缝切缝，在切缝上游设置止水设施；（4）混凝土拌和可用自落式或强制式搅拌机，但用自落式搅拌机时，受大掺量掺和料的影响，需根据具体情况适当延长拌和时间，相应产量有所下降；（5）混凝土运输过程中，尽量减少倒运次数，以免产生分离；（6）混凝土的平仓与摊铺，可选用推土机和摊铺机，摊铺层厚度为15～25cm，铺料过程尽量控制水平；（7）混凝土的碾压，根据层厚不同采用不同性能的振动碾，一般铺料两层或三层后进行一次碾压，碾压遍数通过试验确定。4.2裂缝产生原因分析

（1）水化热低且释放缓慢。水泥水化是混凝土胶凝材料水化热的主要原因，由于碾压混凝土对于水泥用量减少，从而在很大程度上降低了水化热的产生；由于在碾压混凝土中对于粉煤灰的掺入量比较大，而粉煤灰的水化（二次水化）需要对水泥一次水化的产物Ca（OH）2进行充分地利用，因此，粉煤灰的水化总是滞后于水泥的水化，进而在一定程度上延长碾压混凝土的水化过程，使水化潜热的释放变得缓慢，与纯水泥相比，掺入粉煤灰的胶凝材料的水化热比较低，而且水化曲线温峰也较纯水泥的低，温峰出现的时间也较纯水泥的迟，同时，胶凝材料的水化热曲线降温的过程也是比较慢的，7d

水利水电技术第50卷2019年增刊2王畅，等∥碾压混凝土产生裂缝分析及防裂控制措施龄期残余水化热较高。（2）相比常态混凝土，碾压混凝土早期极限拉伸值低，后期增长比较快。碾压混凝土的极限拉伸值与常态混凝土是一样的，而且，容易受到胶凝材料用量，混凝土的抗拉强度、弹性模量以及混凝土的龄期等的影响，其中胶凝材料的用量与混凝土的抗拉强度是最相关的两个因素，当混凝土的抗拉强度相同时，其主要会受到胶凝材料的影响。相关数据表明，碾压混凝土由于掺入大量粉煤灰，在后期其拉伸应变能力会随着龄期的增长而提高，长龄期能够达到与常态混凝土相当的拉伸应变能力。（3）常温干缩率低。与常态混凝土相比，碾压混凝土用水量较小，胶凝材料用量也比较少，但是，有比较大比例的粉煤灰的掺入，因此，干缩率明显要小，在很大程度上引起干缩裂缝的出现。

5

防裂控制措施

5.1

严格控制原材料质量

碾压混凝土是由水泥、粉煤灰、砂、石、水组

成，有的还有掺合料和外加剂，工程质检人员及监理应加强对组成混凝土的原材料进行控制，使之符合试验室所取得的最优配合比的质量标准。

5.2优化碾压混凝土配合比，提高综合抗裂性能碾压混凝土配合比通过多次科学试验选择最为合理的配合比，不仅能够取得较好的经济效果，还能够有效的提高碾压混凝土综合抗裂性能，针对碾压混凝土配合比，应该从综合性能角度去优选，既要保证干贫混凝土的特点，又要随着混凝土强度的增加的同时减缓水化热的释放，同时要预防混凝土内部由于温升出现裂缝，包括对材料、配合比进行优选，使混凝土的绝热温升较小，抗拉强度增大，极限拉伸变性较大，减小收缩率。为了提高混凝土的抗裂和抗拉性可以添加外加剂，对于外加剂的掺合量应该结合水电站工程施工具体情况及相应的环境气候通过试验进行比选。5.3

加强温度监测

严格控制基础温差：由于碾压混凝土大坝不设纵缝，通常采用通仓浇筑，其底宽、基础约束的范围、坝体内的稳定温度场的温差均比较大，因此，基础温差应严格控制。

严格控制碾压混凝土内外温差：坝块内外温差控制设计的目的是求出混凝土内外温度差的最大允许值（通常需要通过现场试验来取得），保证在坝体出现最大内外温差时，表面拉应力不超过混凝土极限抗拉

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王畅，等∥碾压混凝土产生裂缝分析及防裂控制措施强度，不至于出现裂缝。

然而，由于内外部混凝土的不明确性和控制上的难度，可以采用安全系数及大数据自动化控制系统来控制碾压混凝土的内外温度差，如通过机械自动化控制碾压混凝土的冷却系统，准确掌握混凝土内部温度，适时调整温度，既减少了人为的影响，也可以降低成本。

6碾压混凝土的质量控制

为确保碾压混凝土施工质量，包括不出现裂缝，

需加强从原材料质量控制、配合比、拌合控制、仓面设计、浇筑过程控制、间歇期及后期通水冷却等过程的控制。同时质量过程控制中，尚应钻取一定数量的芯样，通过芯样的获得率来评价碾压混凝土的均质性；通过钻孔混凝土水试验来评定碾压混凝土的抗渗性；通过测试芯样的密度、抗混凝土强度、抗拉强度、抗剪强度、弹性模量和拉伸变形等性能评定碾压混凝土的均质性和结构强度；通过芯样外面描述评价碾压混凝土的均质性和密实性。

218

7结语

碾压混凝土的裂缝问题是一个常规性，也是一个综合性的问题，影响的因素较多，但裂缝的出现对水电站的大坝影响是致命的，因此加强对各影响因素的单独分析及综合分析就更为重要，尤其加强各影响因素的综合分析，选择合适的配合比，并且加强各工序质量控制，防止碾压混凝土产生裂缝，针对出现的裂缝要采取适宜的措施进行处理，保证大坝的安全运行。参考文献：

［1］中国电力企业联合会.水工碾混凝土混凝土施工规范：DL/T5112—2009［S］

.北京：中国电力出版社，2009.［2］上海勘测设计研究院有限公司.碾混凝土混凝土坝设计规范：SL314—2004［S］.北京：中国水利水电出版社，2005.［3］

田育功.碾混凝土混凝土快速筑坝技术［M］.北京：中国水利水电出版社，2010.

（责任编辑郭利娜）

水利水电技术第50卷2019年增刊2