从坝体面板原型观测看混凝土裂缝

从坝体混凝土面板原型观测看混凝土裂缝0前言混凝土面板坝的面板裂缝在目前一直是一个难以解决的问题，在我国昼夜温差较大和空气干燥的北方与西部地区问题更为突出。裂缝不仅要投入大量的资金进行裂缝处理，较大的裂缝甚至威胁到坝体的安全运行。在混凝土施工过程中虽对拌和、塌落度、振捣等工艺进行了严格的控制，但裂缝仍不可避免。鉴于以上原因，进一步了解裂缝产生的机理，揭示裂缝产生的规律，对裂缝进行综合预防研究非常必要。公伯峡大坝面板内部埋设有混凝土应变计、钢筋应力计，仪器全部完好，观测数值符合规律，为裂缝分析提供了可靠的观测资料。但由于篇幅所限，本文略去了各种资料的计算方法和计算公式，仅拿出观测分析成果来，供大家参考。1关键词解释混凝土总应变：由自生体积变形应变和外力共同引起的应变叫总应变。混凝土自生体积变形应变：由混凝土内部温度、湿度、水化反应引起的应变叫自生体积变形应变。混凝土应变：仅由外力作用如坡向自重下滑力、蓄水压力等引起的变形叫应变。应变在数值上等于混凝土总应变减去混凝土自生体积变形应变。混凝土单轴应变：混凝土内部任何质点的某一方向的实测应变都包含另外两个垂直于该方向的正应力产生的应变，由三个互相垂直的应变计算出只含有一个方向的应力产生的应变，这种由同一个方向的应力产生的应变叫单轴应变。2面板混凝土技术指标混凝土配合比设计参数见表1。实测结果见表2。3面板及面板内部观测仪器简介公伯峡面板堆石坝最大坝高132.2米，每块面板宽度12米，面板最大斜长218米，底部厚度70厘米，顶部厚度30厘米，面板下部为混凝土挤压墙垫层。分析与面板裂缝有关的观测仪器有三向混凝土应变计，共计78支，分为26组，每组三支应变计，配合一支无应力计。每组应变计方向分为坡表1配比设计尚设计标号战级配昆塌落度哲（财c辞m霸）序水灰比婆砂率坊（竭%腔）吃C25W草12爷F200限Ⅱ楼7蜻～约9糕0.4训34.5姓粉煤灰惨（浩%鞋）做外加剂案骨料比例森（小：中绘）番容重馅（贡Kg/m短3色）旱减水剂拣、压减缩剂翻、麻引气剂煤20殿5雷0墓：茎50旬2400裤水泥寄强度保证挥率转（文%沈）德砂细度模盾数筋永登中炉热琴505县#困90济FM=2标.8表2实测结果烘混凝土浇锻筑温度修（最℃摧）耳气温怜（您℃万）摩塌落度掩（毁c评m冰）兼含气量深（甲%吵）耻抗压强度拒（牺MP始a格）屑8古～林23颜3颠～谣29辞3.3庆～择9.5霞4眼～想8凳30咏～恰40向、45°、水平向三种。各组应变计水平间距25米，平面布置见图1；另有钢筋应力计42支，分24组，每组两支，每组方向分为坡向、水平向两种。每组钢筋计水平间距25米，平面布置见图2。4用观测资料分析面板裂缝的方法追查裂缝产生原因的工作人员分为三个工作小组，第一组人员每天巡视面板，检查裂缝产生的准确时间，第二组人员用全站仪配合测定裂缝位置，第三组人员每天对观测仪器进行日常观测。选取裂缝位置与仪器埋设位置在2米之内的裂缝资料与观测资料进行整合分析，绘制出相关过程图。5裂缝原因5.1表3为埋设应变计板块的实测极限拉伸应变平均值，供参考。冷表兴3薄刺实测极限垄拉应变廉值移挠识单位：坐με兵桩号愤0+05分2病0+11捞1朱0+15创9舒0+23碑2毙0+30籍4去实测极限势拉应变均弯值督100.谅3写80.2迟68真43.5伙78.3瓦设计要求弃配合比极镜限拉伸应搬变值窑100家5.2帖滴腹图裕3孕为混凝土绝内部坡向傲和水平向拍应变比较分图（单轴呜应变图与竿此应变图楚曲线非常畏接近，故腥也可以认薯为皆图肆3庭就是单轴碑应变图）洒的典型曲萌线，从图驶中可以看辩出，在蓄溪水前同一窜时间的坡瓜向应变与肃水平向籍应变存在膨差值，坡蓝向应变明砍显的偏向碎了拉应变舞区（上方们），这是瑞面板产生屯水平裂缝歼的原因。昼蓄水后应拉变进入压蛙应变区。著各点位在颠混凝土浇宣筑后听第百5合～躲1逮1乐天之间（个裂缝高发包时段）的培坡向和水谅平向应变拆差值见黑表谦3劝。夫表竖3车古坡向和水仆平向应变勺差值表炮单位：梨με另轴距沸0+05霸2专剖面议0+11辩1镜剖面缸0+15达9催剖面蓄0+23梁2洒剖面充0+30仇4颠剖面骗上买20粥95依25草40丈30记40蹦上址45党60掏60踏30收45禾45替上辛70黑68答30除30朵50兽100强上裤95飞55钟80颂85池75耽38老上成120呀50择55举-15澡40耳上酒145春125浸10叮上张162遥50庭注敬：汁处1隙）淘表外3牙中正值表旱示坡向拉抖应变大于喉水平向拉底应变，值甜表示水平警向拉应变匹大于坡向建拉应变税。秩2仪）朱με—尖—开微应素变汤(蛾1岸μ盖ε搭=1×1残0雅-6灿ε跌)宾5.3洗准根据对观蚕测资料的蠢分析把裂券缝分为两园类：一类本发生在面批板水化热首完成后混号凝土内温揭度下降的琴最低点（全定义为谷纷点），此裤时混凝土桌内部大量叼水分发生熟了水化反拿应后生成么了新的物某质，游离翅水分的减漫少使混凝丛土也发生行了干缩变学形，温降来和干缩共吓同作用，着使混凝土愚拉应变达森到峰值最已大点，在团峰值最大难点附近前稻后均有可级能发生裂搏缝，这类童裂缝典型魂曲线参见槽图茎4尼，裂缝分顿布时间大坐约在混凝走土浇筑母后桌5枪～运1赞1与天之间，太此时混凝每土抗压强看度大约是杰标准强度科的窝0.45询～蛮0.7财5导倍，对应炎的抗压强势度执在非16擦～锤26MP琴a烦之间。拉文应变大，损抗压强度代低，抗拉翻强度则更稠低追（逼1央～葱3MP蚀a警），这些谁因素共同贯决定了这既一时段属玉于混凝土壤裂缝的高在发期，约于占裂缝总区量城的铅70每%妹左右。酷从属70渡%溉这个比例煤的意义来理看，裂缝分的多少与够面板长短出视乎关系彻并不是很裁大。各点婶位拉应变仁峰值干、延混凝土水估化屑热温度峰车值、入仓朗温度见竟表箭4虑。从放表饰4颂看出，每挥组混土应萝变计坡向怕拉应变峰牵值均大于虎水平向拉激应变峰值句；许多点能位坡向拉埋应变峰值脚超过了规户定极限拉尤应筝变讯8确5烘μ全ε冰；每个板昏块坡向最晚大拉应变恋发生位置朵在址板向太上第二个折测点处，摧距址板坡俩向距布离拦3蹄1脾米，无宁撑这些部位致也是裂缝振的高发区养；从珍表桐4煎还可以看裂出，混凝自土水化热漫的峰值温消度照、蕉入仓温度不、逐水化热峰棵值温度与企入仓温度汇之差均与糟混凝土峰崇值拉应变惠关系不明冠显。另外爆表箱4网中整个面稠板水化热岛温度平均驳值利为奖27.弊3惜℃陡，帝比窑1烛2等局预计的擦平拒均董24.咐4震℃偏高肤2.调9逼℃计。张表首5会为混凝土亡拉应变峰蹲值与水化灭热过后谷送点温度以态及两者之盛差。从呀表斧5脉中看出，烛峰值大小岸与峰值秃～淋谷点间温签差有对应势关系。看拍来，混凝窄土的坡向万峰值拉应抬变大小除寺了与坡向樱位置闭、外混凝土干未缩有关外辰，还与峰压值与水化呆热过后的盯谷点间温厕差有关。垒另一类裂狼缝发生在求混凝土面为板浇筑完容成后的夏捉季高温时降段，乃至前蓄水前，滴这类裂缝贯约占总裂封缝总量崖的迫30墓%摄。在此期酸间，面板寺内部温度粮上升似了谢1贩0驻℃岁，由此引贯起的钢筋晴压应变比脖混凝土堵大传2光0且μ扩ε嘉，在面板约混凝土粉莲煤灰掺量燥过多，极玩限拉应变小变偏低的斜情况下，板这帽2垫0吐μ仪ε芦是有可能君给面板增吧加新的裂坟缝的。掺举粉煤灰后举能降低水蛇化热后拉坡应变峰值最，但掺量困过多时，臭在峰值拉蹈应变较小垦时也可能趣发生裂缝旱，这两点董在大量观霸测图中视佩乎可以证睡实。睡5.4把阔蓄水后面降板是否还踪会发生裂暗缝，虽然迹没有现场妇检查资料盖，但从观未测资料来训看，面猫板笋90毕%著点位已进眨入了压应科变区。如观图西5歪所示的面四板应变分恩布图，除挠坝顶个别症点位处在蚊较小的拉落应变区外悟，其他点且位随着水榆深增加，相压应变也香随之增大幕，但是最受大压应变珠并不是发困生在面板剥最下端，松而是发生房在从下向泪上从凳塔表形4月勒坡向和水则平向受拉评总应变峰质值与混凝屯土温度峰孙值对照表迁轴距其方向弃0+05削2.贸5吃剖面盘0+11皆1.稀5祖剖面委0+15轨9.漫5柜剖面缝0+23好2.齐5侍剖面扣0+30宏4.突5谈剖面趋拉应变峰钻值思με忠混凝土温身度扛℃木拉应变峰价值漂με哑混凝土温康度秤℃玻拉应变峰文值喷με聪混凝土温洞度逗℃垦拉应变峰酱值洲με院混凝土温宁度稠℃延拉应变峰继值眼με则混凝土温萝度某℃陵上深20早坡向少151假26弄(止11.5径)烟(陕14.5嗽)赵61棚25面(晃19)拣(类6)辣45受26申(墨16.9课)添(烛9.1)桥63侵27格(轿18.3址)怪(如8.7)竖70暖30.4穗(缸19)刃(皆11.4蜓)笨水平宝28俭40兽24袖31轻29令上漠45抽坡向飘96询24.2揪(窗12.5肉)拜(咳11.7鸡)袜111元28均(甚13.6券)健(封14.4似)衔45及26初(栽19.7交)请(积6.3)巴50层30糊(孝20)折(合10)怪81闭33.4看(谢23)多(你10.4问)驻水平昂30旅45仰12昏10露45葬上顶70巧坡向振97便24寺(允14.5听)枯(凳9.5)偶70送30逮(枕20.8云)宫(乎9.2)孩61或26.1角(责15)怠(窜11.1吧)墨74水29.8宇(身21.3慎)垂(败8.5)卫112刘27.9毁(宋19.5社)猫(蹦8.4)衔水平做33礼63句30削30领15德上扫95伍坡向蜡68视23.3白(傲11.7丧)脖(平11.6禽)本100歉25栏(特14.7胞)裹(遇10.3垄)耽83禾28.6轰(堂20)仓(象8.6)雹102市27.2羡(稀16)壮(形11.2健)朝75发31蛾(蹲18.3终)缎(屡12.7辩)垦水平饮31寻55头2捕27坟36咳上蔬120扛坡向住80侍25.5腿(血15.5纵)录(病10)值104艰28.2垦(暗19)丈(否9.2)低28她28.2快(陡16.8碑)笔(轧11.4舒)恶水平钓42橡50田33筐上车145胞坡向吴144优25值(磁14.8就)吹(顽10.2菌)慈72及28.3及(胃15.9像)宁(挥12.4迫)识水平造39冠64镰上门162励坡向飞41膀22.8泊(朴9.2)与(域13.6律)号温度栏示固例献峰值温度肠(侧入仓砼温摘度猴)梢(纽峰值与入俯仓温度之脂差乏)蔬水平懂-6恨本块均值卷24.4否(末12.6奋)流(伶11.8百)尝25.9将(跌15.4贴)慈(此10.5与)辈27.2简(池17.8远)恒(围9.4)貌28.4犯(浙18.5厅)冰(土9.9)引30.7燥(祥20)仍(担10.7杆)禽表躲5痛丈坡向和水呼平向受拉持总应变与输混凝土谷该点温度表妥轴距虹方向返0+05厕2.椒5逆剖面牺0+11匙1.渠5诱剖面秆0+15郊9.厅5侨剖面波0+23惰2.帆5过剖面练0+30眯4.智5场剖面侨拉应变峰乘值营με束混凝土温颜度踏℃穗拉应变峰买值骂με虽混凝土温我度眨℃案拉应变峰竟值秆με酬混凝土温山度弊℃泉拉应变峰杰值渴με涝混凝土温拔度舰℃皱拉应变峰袭值乏με善混凝土温叠度耽℃脉上穴20构坡向愤151碑26代(年11)巨(迫15)夏61觉25权(笨14)神(扛11)锹45逢26粪(朝16.8殃)约(祖9.2)省63买27斜(灾17.5致)余(甘9.5)蚊70静30.4优(初16)劈(帆14.4滨)匠水平源28喇40赤24歌31钥29婆上遥45黎坡向式96宇24.2归(洪11)获(于13.2期)亚111魔28气(滥16.5瓦)捐(坚11.5页)始45王26掩(姓18.5司)贺(旷7.5)花50慰30麻(裂17.1捡)誓(耕12.9谈)引81武33.4贵(时17.7盘)燥(农15.7头)怎水平晕30择45杀12件10雾45帮续贡表宜5畅虏坡向和水雹平向受拉北总应变与剃混凝土谷堡点温度表敲上听70三坡向悄97志24质(塑14.5厦)巧(歪9.5)笼70绝30追(绘16.5箱)撇(坐13.5藏)耕61叨26.1责(格17.3器)绸(腿8.8)点74两29.8蛮(俱16.7巨)府(业13.1贤)易112售27.9裂(旅16)欺(拼11.9平)己水平堵33填63烫30迷30慕15脑上尘95钢坡向叙68茎23.3啊(诚15)廉(布8.3)诸100债25密(意15.5训)碑(陡9.5)隆83桨28.6后(病18.8铜)富(唉9.8)蓝102异27.2厦(砌16.4讽)凑(评10.8本)悟75购31罢(幸17.6嫂)种(召13.4突)旗水平哄31拆55厚2计27太36交上掩120萍坡向把80屿25.5缩(孝16.5嗽)惜(躲9)恒104雅28.2纳(脆16)傲(霉12.2至)寸28眠28.2清(蝴18.5豪)妹(分9.7)趣水平拘42阅50此33血上惹145裙坡向至144棍25门(饺16.8曾)绞(揪8.2)裳72例28.3胃(银19.5急)确(鸟8.8)筛水平聚39黑64澡上虏162烫坡向坦41榆22.8甘(圾17)在(滴5.8)床温度栏示彻例猴峰值温度斜(会谷点温业度状)最(遇峰值与谷小点温度之剂差殿)芒水平问-6财本块均值话24.4芽(12.电9)播(役11.5旷)疾25.9寒(注16.1压)量(雁9.8)胆27.2宵(冻17.8差)捡(维9.4)锡28.4印(判17.2须)祖(春11.2甩)寄30.7锋(忽16.8访)报(个13.9矛)灯的第二个陵测点处，脾即距址板睁下端斜脊长辰3炎1跑米处，与潮该块混凝桑土浇筑后呀拉应变峰均值最大处日位置相同奋。两者位扛置为何相命同尚待进贡一步论证供，但由此沈可以推论玻蓄水后面定板裂缝的团可能性很拿小。而5.贝5调钢筋与面歇板裂缝是株否有关，片单从温度扶变形看，献钢筋线胀镜系数嫩是镜1.2×叛10游-5哄（努K尊-1跌）既,抹混凝土线印胀系数服是虽1.0×甩10奶-5佩（欲K贿-1圾）番,爬两者之差练为延0.2×扫10停-5叙（呜K贯-1考），即温凝度每变雄化号1砖℃龟，钢筋要稀多变洲化负0.2×吊10悟-5理（成2蜂μ梳ε滨）的应变滴量，有这踢个差值存效在，在温汽升和温降汇阶段钢筋壤对混凝土统的作用也尊是不一样究的。在温势升阶段，邮钢筋促使密混凝土向怨裂缝趋势爽发展；在壁温降阶段西，霞键钢筋限制疼混凝土向矛裂缝趋势她的发展。职例如，在晌混凝土浇妻筑后的水灾化热阶段钥，温度开飘始升高，妄但此时混路凝土还没饺有形成强管度，钢筋厕与混凝土嗓并不同步看变化，谈煤不上钢筋默促使混凝逆土向裂缝乞的趋势发谅展，而在迹水化热过碗后的温降盖阶段，钢捕筋则限制盐混凝土向组裂缝趋势存的发展。端图议6任是同一位纤置典型的食钢筋应变已与混凝土正应变过程赌线，其中呆钢筋应变潜是用钢铉爬式应力计蕉应力除以蹈钢筋弹模嚷计算得来黄的，混凝旬土应变是抢用差阻式住应变计直狸接测来的龄，从图中省看出，水乘化热后谷设点温度比丘峰值温度元低虫了满1眼2愿℃指，引起的涨钢筋与混糖凝土不均识匀应变差这理论贴为剖2具4印μ惹ε绑，实测抄为非20市～仪2末5眉μ丢ε匪，志这厦20米～却2孩5脱μ怜ε建对限制混惊凝土的裂弯缝还是有层一些作用判的。但是哲，辛在朱6欧月队1括日皇～此7班月摔8黎日的高温炊期间，混钥凝土内温羊度又上升晒了筹1切0骡℃啊，引起的抵钢筋与混参凝土不均哄匀应变差瞧为布2辈0符μ弦ε景，录这凤2怒0责μ侮ε彻又促进了清后期的混筛凝土裂缝束发展。拼5.6传磨面板下部招挤压墙的蹦不平整度丘与面板裂得缝相关性赚到底有多谋大，根据本现场不同炕部位施工录情况比较雕来看，挤择压墙的不朵平整度对妙裂缝的影蚁响不是很菠大，但是以不平整度垮太大时，松肯定会造能成面板应兄力集中现鼻象，促使奥裂缝的产疾生。恰6罩额预防裂缝兄的综合措富施逼归纳常用置的措施有惊：倾降低骨料收、锻拌合水温环度，从而伐降低水化朝热温度；跪采用中低废热水泥，循降低水化碑热温度，塞坚决不用宫早强水泥筛，以免水筑化热过程公过于集中略；减小水秆灰比，减味小干缩；便使用高标严号水泥设魄计配合比增，减少水适泥用量，粉降低水化掌热温度；榴添加外加农剂，减少拼用水量，查从而减少千水泥用量欺，降低水垦化热温度从；添加粉桃煤灰，减筹少干缩；鸟选取好的贡骨料级配船，降低混镰凝土收缩篇性；严格垒控制塌落仔度，减少你用水量，援从而减少伐混凝土的类干缩；提沃高面板下货部挤压墙兰的平整度膜，减少面肌板应力集抖中现象；焦加强振捣斧，提高密慢实度；采私用碎石混昆凝土，提银高抗拉能缺力；挤压宫墙面洒水究降温；面姨板混凝土慢及时洒水筑养护，降仙温保湿。眼根据观测倚结果，再钢补充几点顶供参考：晚1.繁模在水化热佣温度峰值崇之前，即升混凝土浇才筑谣后脊4芝8耐小时内，男加大洒水你降温力度烟，若板块肥过长，则男不要等到吗本板块混犹凝土浇筑请完毕后再打洒水养护仔，每浇纸完场1善5显米长的面则板立即进辫行养护，格以平抑峰犁值温度；奥在水化热甘温度峰值伍过后，不幸应该再用氧大量的冷柄水（甚至查是雪融水贤）来养护轧混凝土，部应该采用直间断的和财小剂量洒消水法，将吵重点转入建保温保湿概状态，特渗别是晚上格，更应该溪保温。如鲜观测资料撤中有些点循位混凝土谅水化热过傻后，温度朝降到了比削入仓温度伙更低的程挣度，有的邻点位谷点板温度比入果仓温度甚供至低秀了贷5简℃退，可能与取冷水过渡爆养