水布垭高性能面板混凝土的研究与应用（陈勇伦 胡纲祯 熊泽斌 李婧）

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1、水布垭高性能面板混凝土的研究与应用（陈勇伦胡纲祯熊泽斌李婧） 　　摘要:水布垭大坝为世界最高的面板堆石坝，面板混凝土对混凝土性能要求高。通过对国内外同类工程面板混凝土的分析及“九五”科技攻关取得的成果，设计单位大胆采用新材料，设计出具有高强度、高抗裂、低弹模、低收缩、耐久性强、工作性好的多功能的高性能混凝土。施工结果表明:各项指标能达到设计要求，浇筑的面板混凝土均未发现早期裂缝。 　　关键词:面板堆石坝;高性能混凝土;配合比;水布垭水利枢纽 　　中图分类号:TV641.4+3文献标识码:A 1混凝土面板结构特点 　　水布垭面板堆

2、石坝顶部高程405.0m，底部高程176.0m，最大坝高233.0m，是世界上最高的混凝土面板堆石坝。 　　大坝混凝土面板厚度由底部1.1m渐变至顶部0.3m，面板竖向共分58个条块。其中，两岸坝肩受拉区设15条张性缝，缝间距8m;其余受压区设压性缝，缝间距16m。面板混凝土分三期浇筑，在高程278.0m及340.0m处设有两条水平施工缝，钢筋穿过缝面。面板面积共13.84万m2，混凝土工程量8.66万m3。 　　水布垭大坝混凝土面板具有如下特点:①面板长，最大斜长392.0m，最大浇筑块斜长162.0m;②要求高，面板混凝土须

3、具有良好的工作性、抗裂性和耐久性;③应力复杂，三维有限元计算结果表明，面板大部份区域为受压区，受拉区分布在周边缝处和面板顶部较小区域，最大值压应力为11.82～22.74MPa，拉应力一般为2MPa。除采用合理的施工工艺和措施外，优质的混凝土配合比是满足混凝土面板上述特点的根本保证。 2面板混凝土实例及“九五”攻关成果 　　为了研制出适合水布垭工程需要的面板混凝土，设计及科研人员进行了长期的探索，并在国内外已建工程及“九五”国家科技攻关的基础上，进行了针对性的室内及现场试验。 2.1国内已建工程面板混凝土特点 　　国内已建典型的

4、混凝土面板堆石坝的面板混凝土配合比见表1。由表1及其它工程可知，面板混凝土配合比设计有以下特点: 　　不再采用矿渣硅酸盐水泥，而多采用42.5或32.5级普通硅酸盐水泥，有条件时，采用中热硅酸盐水泥。尤其是抚顺和贵州中热硅酸盐水泥具有微膨胀性。 　　采用适宜的掺和料。现在已越来越重视活性材料的掺用，一般掺用粉煤灰。黑泉等工程曾研究过掺用硅粉，后因干缩性大而弃用;白溪、公伯峡及洪家渡等工程研究过掺聚丙烯纤维，并在白溪、洪家渡面板混凝土中得到应用。 　　采用较小的水胶比，一般为0.35～0.55。珊溪面板混凝土水胶比小到0.338。

5、 　　坍落度较小。坍落度值一般为40～70mm。珊溪等近期实施工程的面板混凝土坍落度有尽量采用较小值的趋势，最小为30mm。 　　掺用减水剂和引气剂。早期使用的减水剂为木钙，后来使用的为萘系高效减水剂;引气剂早期使用的为松香热聚物，后来为DH9等，使含气量达到4%～6%。另外，珊溪采用了VF-Ⅱ防裂剂，洪家渡还外掺MgO。 　　面板混凝土骨料一般采用二级配，最大粒径40mm，小石∶中石=55∶45，有的甚至为60∶40;砂率范围为27%～41%，一般在40%左右。 2.2国外已建工程面板混凝土特点 　　国外已建工程面板混凝土水灰

6、比一般为0.40～0.55，水泥用量一般为300～370kg/m3，坍落度一般小于80mm。 2.3“九五”攻关成果 　　为了寻求高强、低弹模、低收缩、耐溶蚀的面板混凝土，中国水利水电科学研究院开展了“九五”科技攻关项目研究。采用多种原材料进行不同配合比试验，得出如下主要结论: 　　推荐水布垭面板混凝土同时掺用YM型多功能复合外加剂和优质粉煤灰，以达到高减水增强、降低水泥用量以及改善和提高混凝土性能的目的。 　　为了保证混凝土面板具有高抗裂性、低渗透性及优良的耐久性，建议水布垭面板混凝土采用以下各项设计指标:水灰比为0.4～0.

7、45、含气量4%～5%、坍落度4～7cm、28d强度等级C30或C25、抗渗等级W16或W12、抗冻等级F200或F300。 3面板高性能混凝土设计原则与研制对策 3.1设计原则 　　混凝土面板是大坝防渗体的重要组成部分，在施工期主要产生温度应力和混凝土干缩应力，在运行期主要承受水荷载和坝体不均匀沉陷引起的弯矩作用。此外，面板混凝土还受周围介质如水、大气、温度冲击和干湿循环作用，因此面板混凝土不仅要有一定的强度，还要具有适应较大变形的能力、较低的干缩率、较高的抗渗性能及优良的耐久性能，以抵抗干湿、冷热、冻融、碳化及钢筋锈蚀等的破

8、坏。 　　面板混凝土应具有高性能，确定其配合比设计原则为:①根据各期面板的特点，分期设计配合比;②配制高强度、高抗裂、低弹模、低收缩、耐久性强、工作性好的高性能混凝土。 3.2研制对策 　　根据水布垭面板混凝土要求的多种功能，应针对性地选用原材料。 　　高强度。