碾压混凝土筑坝技术在世界的发展

1、论文参考资料碾压混凝土筑坝技术在世界的发展李丽摘要碾压混凝土筑坝技术经过30多年的发展，目前在设计、施工工艺又有新创新。碾压混凝土筑坝技术以其自身的优点，在新世纪中将获得进一步的发展。关键词碾压混凝土坝设计施工工艺一、碾压混凝土坝的发展概况碾压混凝土坝具有温控措施简单、施工快、水泥用量少、投资省等优点。碾压混凝土技术应用于大坝建筑，始于70年代初，1986年，全世界建成的碾压混凝土坝有15座，我国的坑口水电站碾压混凝土重力坝就是其中之一。从1985年至1995年的10年间，碾压混凝土坝的数量增加不多，但筑坝技术得到稳步发展和提高，坝型也突破了单纯重力坝的局限，出现了重力拱坝、拱坝、硬填坝等。从

2、1995年开始，特别是近3年中，碾压混凝土坝的规模迅速增大，目前世界各国在建的碾压混凝土坝平均坝高达到8090m，平均方量达到40万50万m3。目前碾压混凝土坝浇筑方量最大的是阿尔及利亚的BENIHAROUN坝，总方量为196万m3，但这一记录将被今年开工的泰国THADAN坝刷新。中国水利电力对外公司参加了THA DAN坝的投标，该坝的碾压混凝土方量达540万m3。现在世界上最高的碾压混凝土坝是刚开工的哥伦比亚MIEL坝，坝高188m。而这些记录很快将被我国龙滩碾压混凝土坝改写，其坝高达到217m，一、二期碾压混凝土总方量达到750万m3。迄今全世界完建和在建的坝高超过15m的碾压混凝土坝已超

3、过210座，它们分布在5大洲的28个国家中，其中亚洲数量最多占总数的40%，其他地区分布比较平均。中国已建成的和在建的碾压混凝土坝共有40多座，数量和规模均居世界之首。在碾压混凝土坝工建设中，规模、数量和技术居于世界领先地位的几个国家分别是中国、日本、美国、西班牙和巴西。二、碾压混凝土坝设计的发展趋势碾压混凝土坝的设计思想，原创于在允许的条件下，采用土石坝的施工方法进行干硬性混凝土的运输、摊铺、碾压，以达到快速施工的目的。随着实践经验的积累，碾压混凝土坝的设计原理不断获得新的发展。1.碾压混凝土配合比碾压混凝土的配合比是借助于经验并根据施工条件通过现场实验来决定的。早期的碾压混凝土坝大多采用胶

4、凝材料用量较低的贫浆碾压混凝土水泥活性掺和料在100kg/m3以下，现在大多采用胶凝材料用量较高的富浆碾压混凝土水泥活性掺和料在150kg/m3以上。富浆碾压混凝土坝是当今世界上比较流行的趋势。综合世界上已建成的碾压混凝土坝的平均水平，胶凝材料用量在150kg/m3以上的碾压混凝土坝占45%左右，胶凝材料低于100kg/m3的碾压混凝土坝不足13%。中国碾压混凝土坝的平均胶凝材料用量是173kg/m3，其中水泥79kg/m3、活性掺和料94kg/m3。近年来胶凝材料的概念也出现了新的变化。过去人们认为胶凝材料是指水泥加活性掺和料，最早使用的活性掺和料多为粉煤灰。随后人们发现了更多有价值的掺和料

5、，并认识到了适当的石粉掺量7.5%左右对提高碾压混凝土强度的作用。最近出现了由多种活性掺和料混合而成的胶凝材料，其中可以完全没有水泥成分，而且世界上已有7座碾压混凝土坝使用了这项新技术。.上游面的防渗控制碾压混凝土浇筑层间的水平缝是大坝渗水的主要通道，必须采取相应的措施，增加上游面的不透水性和耐久性。世界上大多数碾压混凝土坝约占57%采用与碾压混凝土同步上升的常规混凝土做护面防渗；约有10%的坝直接使用碾压混凝土防渗，具体做法是在碾压混凝土中掺入较高含量的无黏性细粉来提高碾压混凝土的可靠性，这种防渗形式在西班牙比较普遍；还有少数约5%采用常规混凝土预制面板加PVC膜防渗；近年来采用变态混凝土防

6、渗坝面的做法也有所增加，具体做法是在碾压混凝土摊铺前或摊铺后，向碾压混凝土中注入水泥砂浆，使用插入式振捣棒振实。常规混凝土护面和变态混凝土护面是目前最为流行的两大技术趋势。碾压混凝土坝的防渗设计不应只依赖上游护面系统来解决，应使整个坝体形成一个挡水体。坝体渗漏完全可以通过合理的设计和施工加以控制，如采用恰当的配合比、控制摊铺碾压质量、层面处理以及排水、集水措施等。对于碾压混凝土层间的水平缝防渗处理，常见以下几种：有人提出了“成熟度”的概念，即浇筑时的表面华氏温度乘以两层之间覆盖间隔的小时数：T()(F)=2000这个乘积作为计算层间最大间隔时间的标准只是一个参考值，每个工程的环境条件不同，“成

7、熟度”有较大的变化范围。有专家认为：小于24h的层间缝是“热缝”，无需处理，只需除去表面碎屑、保持清洁湿润即可覆盖上层混凝土；而暴露2448h有人认为可达72h的层间缝，称为“准备缝”，需要用钢丝刷清扫、除去碎屑并保持湿润；超过48h或72h的层间缝即为“冷缝”，必须用高压水枪冲洗，除去碎屑并保持湿润。美国陆军工程师团对层间缝的设计要求是：所有需持续蓄水的大坝的层间缝的上游区必须进行砂浆或混凝土垫层处理；当层间需要一定胶结力时，层间缝应全面进行砂浆处理。起源于日本的RCD施工法与RCC施工法的层间缝处理方法不同。RCD施工法对层间缝的处理与常规混凝土几乎一样，需要凿毛、铺洒水泥砂浆，并且每隔1

8、5m设置横向收缩缝，因此RCD坝的造价一般高于RCC坝。3.横缝与抗裂碾压混凝土坝的横缝缝距设计没有统一的标准，早期的碾压混凝土坝甚至不设横缝，但目前绝大数都设置了横缝，而且分缝的间距和结构有了很大的改进。常用的坝体分缝有机械切缝、模板分缝和诱导成缝。缝间填充材料有镀锌钢板、合成缝板、沥青浸木板和灌浆等。只要有横缝，上游面就要设置止水。一般设两道止水，两者之间设排水孔与排水廊道相连。横缝虽然可以有效控制坝体裂缝的产生，但碾压混凝土浇筑过程中的温度控制同样是防止裂缝的关键。温度控制措施有控制温升、采用低热水泥、增加活性掺和料用量、使用保温措施、在适宜的气候下浇筑等。因碾压混凝土浇筑仓面大，受周围

9、气候的影响大，预冷却法的效果并不明显。目前大多数碾压混凝土施工技术规范中都认为碾压混凝土的最高气温为35。三、碾压混凝土施工工艺的技术创新碾压混凝土的拌和、运输、压实和养护等基本施工工艺，长期以来几乎没有发生大的变化，但施工工艺有创新，这在提高施工速度和降低工程造价方面起到了不容忽视的作用。1.浇筑强度和碾压混凝土拌和设备目前，世界上最高的碾压混凝土日浇筑强度已准备突破万m3大关。人们通常使用高效率的强制式拌和机生产碾压混凝土。近年来出现的连续式拌和机已可以拌制出质量接近于批式拌和机生产的混凝土。连续式拌和机能耗低、生产率高，降低了碾压混凝土成本。2.碾压混凝土的运输最常用的运输手段有自卸汽车

10、、深槽皮带机、倾斜升降机等。使用自卸汽车运送碾压混凝土时，在入仓前必须冲洗轮胎，以防杂质带入仓面。塔带机输送系统是方便快捷的运输手段，可直接从拌和楼将混凝土运至仓面，但造价贵，适用于大型碾压混凝土坝的施工。对于坝肩较陡的大坝，我国首创了负压真空溜槽法输送碾压混凝土，该项技术已在江垭碾压混凝土坝的施工中使用，并获得成功。3.碾压混凝土的模板碾压混凝土坝的施工可以采用常规移动模板，也可采用滑模。模板的高度多为层厚的倍数。近年来，吸取浇筑公路路缘的施工经验，出现了水平滑模机，可使层面从一边到另一边连续上升，避免形成冷缝。4.碾压混凝土的质量控制目前常用的几种主要质量控制手段是：在生产过程中，常用VeBe仪测定碾压混凝土的稠度，以控制配合比。在碾压过程中，可使用核子密度