一种采用微膨胀混凝土取代碾压混凝土坝冷却水管的方法.pdfVIP

中国水利水电科学研究院 第12届青年学术交流会论文 文章编号： 一种采用微膨胀混凝土取代碾压混凝土坝冷却水管的方法 周秋景，张国新 (中国水利水电科学研究院 结构材料所，北京 100038) 摘要：通水冷却措施会干扰碾压混凝土施工进度，并可能由于水管渗漏使层间抗剪能力减小对坝体安全不利。通 过分析碾压混凝土坝温度控制的特点，提出可以通过氧化镁微膨胀混凝土补偿温降应力取代通水冷却措施的整体 思路。总结了氧化镁混凝土的变形性能，指出用外掺氧化镁的方式代替碾压混凝土坝中的冷却水管是可行的。提 出了碾压混凝土重力坝外掺氧化镁取代冷却水管的详细补偿设计方法，给出了具体步骤。采用提出的方法对一实 际碾压重力坝工程进行了外掺氧化镁取代冷却水管设计，验证了整体思路和设计方法的可行性。该方法在今后的 碾压混凝土坝工程中有良好的应用前景。 关键词：氧化镁（MgO）；碾压混凝土（RCC）；重力坝；温控措施；冷却水管 中图分类号： 文献标识码：A 1 前言 碾压混凝土（RCC）筑坝技术引入我国已有近30年的历史。RCC筑坝技术有两大优点：一是可以采 用大型机械设备进行碾压施工；二是由于RCC水泥用量少、发热量小，可以简化温控。这个两个优点使 RCC筑坝技术简化，节省材料，加快速度。我国近期和未来修建混凝土大部分采用RCC技术。 早期有观点认为，RCC坝胶凝材料用量少，胶材中掺了大量的粉煤灰，水泥实际用量不足常态混凝 土的一半，甚至是常态混凝土的1/3～1/4，因此水化热温升低，温度控制措施甚至分缝措施都可以取 消。如早期建成的美国上静水坝 （Upper still water dam）、柳溪坝，我国的坑口坝、龙门滩坝等均 [1] 未采取温控措施 ，其中坝顶长度达814m的上静水坝未设横缝，这些坝建成后都不同程度的出现了一 些裂缝。日本的RCD坝（Roller Compacted Dam—Conrete工法）则采取了相对较严格的温控和分缝措 [2] 施，所以裂缝较少 。随着经验的累积和认识的深入，逐步认识到温度控制对RCC的重要性。朱伯芳院 士经总结分析提出，RCC坝同样要进行温控设计，确定合适的温控标准并采取温控措施，同时分缝也应 [3] 与常态混凝土相近 。我国2000年前后建成的大朝山、棉花滩、江垭等坝基本是采用低温季节多浇筑 混凝土，特别是基础约束部位混凝土，次高温季节浇筑上部混凝土，高温季节停浇的控温方式，其中 次高温季节浇筑的混凝土（尤其是基础约束区）采用预冷的方式降低浇筑温度。分缝方面，横缝间距 逐步向20～40m的长度发展。大朝山围堰施工中试验成功了塑料水管的通水冷却，沙牌时进行了塑料水 管冷却的成功应用，随后的RCC坝施工中均采用了混凝土预冷和通水冷却的温控方式，并成功实现了全 年施工。目前常态混凝土采用的三个温控措施：混凝土预冷、通水冷却和表面保温均成为RCC坝的基本 温控措施。 收稿日期： 论文已发表于2013年《堆石坝建设和水电开发的技术进展》。 基金项目：973科研项目 (2013CB036406，2013CB035904)，中国水科院专项，十二五科技支撑项目（2013BAB06B02）,流域水循环 模拟与调控国家重点实验室项目 作者简介：周秋景（1979-），男，山东鄄城人，高级工程师，硕士生导师，主要从事复杂混凝土结构温控防裂、结构安全非线性分析 的研究工作。E_mail: zhouqj@ 对RCC进行严格的温度控制，确实起到了良好的防裂效果，但是也给施工带来了干扰，尤其是通水 冷却措施中水管的铺设等工序与碾压相互干扰，影响了 施工进度，有时还会因振动碾压碾坏水管引起层间的渗透破坏和渗漏，减小了层间抗剪能力。为 此，有人对目前RCC坝温控措施提出疑义，认为RCC的温控措施过于复杂，影响了RCC优势的发挥，提议 简化RCC的温度控制。 [4] 混凝土坝的温度控制主要防止三类裂缝 ，第一类是基础约束裂缝，即发生于约束区上下游表面 的顺河向裂缝和坝内坝轴向裂缝。顺河向裂缝可以通过分横缝的方式解决，常态混凝土坝的坝轴向裂 缝可以通过设纵缝的方式解决，但设纵缝就要进行二期冷却、