摘要：近年来，我国的水电资源的不断开发，混凝土面板堆石坝已经是一种适应性较强的经济坝型。混凝土面板堆石坝的主要问题是混凝土面板堆石坝出现面板裂缝，一般将裂缝分为结构性裂缝与非结构裂缝 。本文针对混凝土面板堆石坝面板裂缝的成因做出研究并采取相应的防止措施做出了讨论。
关键词：混凝土；堆石坝；面板裂缝；对策
一般的裂缝分成结构性裂缝与非结构性裂缝，产生这两种裂缝的原因分别是温度与干缩，外在的作用。依据不同的裂缝原因，本文提出了相对的防治措施。针对非结构性裂缝，主要是运用合理的面板混凝土原 料的配合比，为减小垫层的约束力，用来加强面板施工质量管理等方面。而结构性裂缝，则可以运用合理的面板裂缝和配合比，利用双层面板的技术，对面板裂缝做出相应的措施。
一、面板的裂缝分类
对堆石坝面板产生的裂缝来说，可以分成两类裂缝，即结构性裂缝和非结构性裂缝。结构性裂缝是因为坝体的不均匀变形导致的，而非结构性裂缝是因为混凝土本身的性能而形成[1]。
二、结构性裂缝的原因及其预防措施
1.结构性裂缝的原因
结构性裂缝形成是由于面板受外在环境的影响，外在环境主要包括坝体自重、施工期反向水压力以及其他的荷载压力等，外在环境的作用是使坝体产生不均匀的沉降，或者是横向位移，甚至会导致面板架空， 这些作用荷载就会形成裂缝。面板与堆石分别是刚性体与柔性体，面板的稳定性是根据堆石体的变形决定的，所以要保证面板和堆石体变形的协调性。针对受力角度来说，面板主要承担的荷载是水的压力，平 衡水的压力是挤压边墙的支持力和摩阻力。如果垫层上的挤压边墙产生应变是由于垫层、堆石的变形，那么就会导致面板内部的应力重组，从而会在一定程度上产生结构性裂缝。结构性裂缝是造成面板后期规 律性开裂的主要因素。
2.结构性裂缝的预防措施
造成面板结构性裂缝的发生基础在因为浇筑初期时产生的微小裂缝，其受坝体不均匀下降的影响，面板就会同坝体脱节，但由于面板的承受力度较大不会完全与坝体变形，但内部会发生应力重组，刚开始时细 小的裂缝可能会发展成贯穿性的裂缝。这对工程的质量影响要远远大于非结构性裂缝，所以应重点防治。
面板应合理分缝和配筋
因受压区与受拉区的面板分别使用宽型板与窄型板，所以要设置面板分缝，受压区要设置压性缝，受拉区要设置张性缝，压性缝间的填料要合理使用，要防止因为受压使面板上翘。除此之外，还应在面板受拉 区与受压区压应力较大的部位合理分配钢筋，以提高面板的整体强度，增强极限的抗裂强度。
使用双层面板技术
把面板设置成双层板，就能有效地释放层间变形，降低面板的拉应力，这就能实现抗裂防渗的效果了。理由就是因为层间设置了中间层使两层间的约束减弱，这样就实现功能分离的作用了。双层的混凝土面板 的组成一般分成沥青混凝土面板和普通混凝土面板。沥青混凝土面板主要是用来防渗抗裂的，其原因是因为沥青混凝土的极限拉应力比较大、渗透系数较小、变形性能较好，而且耐久易修；中间层的作用是用 来减小摩阻力的，它能使上下层间的约束得到消除，用来抵消变形；普通混凝土面板的作用使面板的整体硬度得到提升。
优化主堆石与下游堆石的分区
尽可能的防止主堆石和下游堆石间因变形导致的不均匀。优化的措施主要包括：第一，要扩大主堆石区的范围；第二，要做成倾向于下游的主堆石和下游堆石区的界面；第三，使两区尽量使用同一种料源和同 一种岩性材料，把两区合成一区[2]。
④提高堆石的压实密度
尽量提高堆石的压实密度，可利用重型压实机具来实现，从而能够使整体变形模量得到提高，可以减轻坝体的变形和基础的不均匀造成沉降。除此之外，下游的堆石区的压实密度标准应尽量接近主堆石区，使 区间能够均衡，两区的变形模量差距不要过大。
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⑤坝体要留有预沉降期
在进行面板的施工前，要留有一定的时间，使坝体提前进行一定的沉降，以减小后期的沉降，这种措施可以有效地减轻面板脱离问题，为避免后期沉降而引起的面板结构性裂缝。预沉降时间通常最少为90天。
⑥坝体填方全断面的均衡上升
在坝体填筑过程中，会出现坝体全断面的均衡上升，这可以有效地减少坝体因各部分的不均匀造成的变形，可以避免面板结构性裂缝的出现。
三、非结构性裂缝的原因及其预防措施
1.非结构性裂缝的原因
温差值和约束条件直接影响非结构性裂缝，混凝土面板堆石坝受温度的影响而发生变形，外界与内部的各种约束将限制它的变形，若混凝土的抗裂强度低于承载力时就会产生裂缝，一般裂缝温差的影响包括： 昼夜的温差大。混凝土内部受温差的影响就会产生一定的温度值，其温度值会引起混凝土内部的各质点间的变形程度，而内部的承受力作用会导致表面裂缝，这种现象最常见的是在早期的混凝土强度较低时。 季节性的温差大。季节的性温差是指混凝土形成的温度和使用期间面板的最低温度差，其温差会引起混凝土面板的整体变形，由于面板和垫层的摩阻力而产生的裂缝。而混凝土凝结过程中会出现面板干缩裂缝 ，剩余的搅拌与用水量会逐渐脱离，造成混凝土的体积减小，这时混凝土会发生失水干缩，这一经过，会导致水泥中的各种矿物间微观结构发生改变，并且与面板内部结构，钢筋或者面板与垫层的摩阻力的相 互作用使面板内部各质点之间发生改变，最后造成表面的裂缝。
2.非结构性裂缝的预防措施
混凝土面板非结构性裂缝的预防措施是从材料与面板的施工技巧的角上来进行控制的。合理的配合比、科学的施工技巧、严格的施工管理都是避免非结构性裂缝的预防方法。
合理的利用面板混凝土的原料和配合比
第一，在固定水灰比和选定的坍落度范围内条件下选择用水量最小时所对应的砂率。为了防止混凝土在溜槽中产生骨料离析，减小模板在滑动过程中的阻力和避免面板混凝土表面产生蜂窝麻面和裂纹，通过小 石与中石的掺配试验利用最大密度法测算出每个配比的紧密堆积密度，以紧密堆积密度最大的石子组合作为最优比例。引用优化混凝土级配，使混凝土的弹性模量降低，这样混凝土的抗裂韧性就会得以提高， 从而就能提高混凝土的抗拉强度，并能有效地控制裂缝的发生。
第二，使用水化热较低、浓缩性较小的水泥或者是使用品质优良粉煤灰，用来减少水化热温升减缓面板内外温度的梯度，这样就能减轻内部的约束，使温度裂缝得到控制。
第三，降低面板混凝土的搅拌用水量，主要是采用利用混凝土减水剂，可以减少水泥用量，改善和易性、耐久性、不透水性和抗裂性，增加混凝土与钢筋的握裹强度，减少混凝土的干缩量，进一步的预防干缩 裂缝。
第四，要提高混凝土强度与韧性，就要利用使用掺纤维混凝土。搅拌时应加入适量的聚丙烯纤维或者是钢纤维，它能提高混凝土的初裂度、拉弯强度、韧性、以及抗冻的性能等，使产生的表面裂缝和发展都能 得到有效的控制。
适当的减小挤压边墙约束的作用力
挤压边墙的脱离检查要在面板混凝土浇筑前进行，并仔细处理脱离的部位，坡面的修整工作要到位，尽量使平整度达到施工的质量要求。想要使挤压边墙的摩擦系数小，那么就要减小挤压边墙对面板剪切力的 作用，应可能的避免面板钢筋插入挤压边墙，并且要在面板浇筑前喷涂乳化沥青，那么挤压边墙对面板的约束力就只有有限的摩阻力，这样面板的变形约束力就会随之减小[3]。
要加强面板施工的质量管理
第一，混凝土搅拌前现场测定砂子的含水量，并由工地试验室根据砂石的含水量、配合比以及气温情况，调整水、砂石的用量。采用混凝土拌合楼进行生产，确保混合料的均匀，计量秤严格控制混合料配合比 ，保证搅拌时间，在混凝土出机口和浇筑现场分别进行混凝土坍落度和含气量试验检测。
第二、避免混凝土的内部产生薄弱环节，施工中需掌握好脱模时间，并在脱模后及时抹面压平，消除表面可能伤痕；在混凝土浇筑中间不能停顿，交接班时也不能有间歇（或间歇过长），如因故造成冷缝，要 停下来按施工缝处理后再浇筑。
第三，适当的降低面板混凝土的进库温度，这样就能降低基础温差，尽可能的避免温度裂缝。除此之外，面板施工过程中，面板的保湿、保温、防风和养护的工作要加强控制，这样就能减小面板混凝土的干缩 与温度变形，有效的降低干缩应力值与温度梯度应力。
结语
混凝土面板产生裂缝的原因有很多，要针对产生裂缝的各种影响因素采取有效的措施。使用双层面板技术，优化主堆石与下游堆石的分区，适当的提高堆石的压实密度，合理的利用面板混凝土的原料和配合比 ，适当的减小垫层约束的作用力，最后还有加强面板施工的质量管理，这样混凝土面板产生裂缝就能得到有效的预防。
参考文献：
[1]马君寿.混凝土面板堆石坝面板发生裂缝问题刍议[J].大坝与安全，2010，（Z1）：1-6.
[2]蒋国澄.混凝土面板堆石坝的面板裂缝问题[J].水利管理技术，2009，（04）：10-15.
[3]谢玉杰，张光碧，冯锦德，黄泽明，高睿，李浩.混凝土面板堆石坝裂缝的成因及对策探讨[J].四川水力发电，2013，（05）：76-78+132.
论文作者:黄玉红
论文发表刊物:《基层建设》2015年8期
论文发表时间:2016/8/26
标签：裂缝论文; 面板论文; 混凝土论文; 结构性论文; 温差论文; 应力论文; 温度论文; 《基层建设》2015年8期论文;