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浙江宁波白溪水库首次采用CFRP混凝土加固坝面和溢洪道

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:白溪水库为不完全多年调节水库,大坝二期面板位于水位变动区,冬季经常受到寒流、大风等环境因素的作用,工作条件比较恶劣。表7.2纤维混凝土浇筑时温度、坍落度、含气量测试汇总表2)纤维均匀性检测。

浙江宁波白溪水库首次采用CFRP混凝土加固坝面和溢洪道

7.1.1.1 概述

浙江省白溪水库拦河坝为钢筋混凝土面板堆石坝,最大坝高124.4m,至2002年位居国内已建同类坝第四。坝顶高程177.4m,坝顶长398m,坝顶宽8m,坝上游坡度为1∶1.4;下游平均坝坡1∶1.52。

面板的最大斜长为203.3m,外侧坡比为1∶1.405。面板厚度在坝顶防浪墙底部为30cm,河床部位面板底部最大厚度为66cm,单层双向钢筋(ϕ20mm、ϕ22mm、ϕ25mm,间距20cm×20cm)布置在面板中部,纵横向配筋率为0.35%~0.4%。

面板分两期施工。一期面板混凝土强度等级C25,抗渗等级W12,抗冻等级F100;二期面板混凝土强度等级C25,抗渗标号W8,抗冻等级F100。

一期面板从高程54.0m浇筑至高程128.5m,最大斜长为125.0m,于1999年11月2日开始浇筑,至2000年1月10日完成,混凝土工程量12113m3

二期面板最大斜长为78.3m,面板厚度为30~43.5cm,于2000年9月20日开始浇筑,至2000年12月5日结束,混凝土工程量11000m3

一期面板施工完成后,经检查发现裂缝宽度超过0.15mm的裂缝共有21条,其中大于0.2mm的裂缝共8条,平均分布在95m高程左右。

在混凝土面板堆石坝工程中,防止面板裂缝和提高混凝土变形能力一直是设计和施工需要解决的主要技术问题。裂缝的产生不仅加大了大坝渗漏损失,降低了工程效益,而且使混凝土的耐久性降低、钢筋锈蚀、影响工程寿命。白溪水库为不完全多年调节水库,大坝二期面板位于水位变动区,冬季经常受到寒流、大风等环境因素的作用,工作条件比较恶劣。

为了提高白溪水库工程混凝土的质量和耐久性,参建各方共同研究决定结合工程建设开展对聚丙烯纤维混凝土在水利工程上的应用研究,以解决白溪水库二期面板防裂、限裂问题,填补聚丙烯纤维混凝土在水利水电工程上应用方面的空白。

7.1.1.2 施工

(1)面板CFRP混凝土配合比。根据工程要求,CFRP混凝土强度等级为C25,抗渗标号S8,抗冻标号D100,含气量4%~5%,机口坍落度6~8cm,二级配混凝土,最大骨料粒径小于40mm。施工用配合比见表7.1。

表7.1 聚丙烯混凝土设计配合比

(2)施工工艺。施工工艺流程如图7.1所示。

(3)聚丙烯纤维混凝土施工工艺要求。

1)袋装:根据混凝土拌和机容量确定每罐混凝土的聚丙烯纤维掺量,出厂时按此量袋装。

图7.1 单块面板施工工艺流程框图

2)拌和:聚丙烯纤维混凝土按湿拌5分钟考虑,但可根据实际情况作适当调整。

3)运输:混凝土拌和系统应布置在坝顶,运输道路平坦,从出机口至溜槽运输时间控制在5分钟以内,以尽量减少坍落度损失。

4)废料处理原则:发生下列情况之一者,应作废料处理:

a.出机口混凝土坍落度一旦小于3cm,不得入仓。

b.溜槽受料斗至仓面沿涂从溜槽顶部散落在溜槽两侧的混凝土,当面板浇至该部位发现该散料已结块时,应作废料处理。

c.在仓面振捣过程中一旦发现振捣困难并出现振捣棒拔出后形成孔洞时,应将该部位混凝土作废料处理。

5)交接班:交接班时间及用餐时间应控制在20分钟以内,并应事先将仓面内已入仓的混凝土振捣完毕。(www.xing528.com)

6)取样:(检查龄期均为28天)

a.力学性能检测:抗压试块每班取1组;抗拉试块每浇筑块取1组;抗渗、抗冻试块每2000m3取样1组。

b.坍落度检测:浇筑期间每2小时测定一次出机口混凝土坍落度,并根据气候情况随机在仓面取样测定坍落度。

(4)聚丙烯纤维混凝土检测

1)现场施工检测成果。施工阶段检测项目包括坍落度、温度、含气量,二期面板检测结果见表7.2。

表7.2 纤维混凝土浇筑时温度、坍落度、含气量测试汇总表

2)纤维均匀性检测。在3号试验块浇筑时对纤维均匀性作了检测,取混凝土样品重2310g,筛分后经烘干纤维秤重约0.89g,含量约为0.88kg/m3,从样品中观测纤维在混凝土中分布较均匀,但未做单位体积纤维根数测定:设计均匀性控制在-13%~7.5%范围之内,平均值为1.17kg/m3,误差为-2.5%。

3)混凝土力学性能检测。

a.试验块混凝土力学性能检测。在1号试验块用A-3调配合比做一组掺与不掺纤维的对比试验:试验结果见表7.3。由此可以看出,掺纤维后的混凝土力学性能指标明显好于不掺纤维的混凝土。

表7.3 1号块混凝土力学性能对比试验成果表

在28号块做了增加纤维掺量的试验,纤维掺量由0.9kg/m3增至1.2kg/m3,其力学性能指标见表7.4。

表7.4 28号块混凝土力学性能试验成果表

b.二期面板混凝土质量评定。二期混凝土质量评定结果见表7.5。

表7.5 II期面板混凝土质量评定结果

7.1.1.3 效果

实践表明,掺入聚丙烯纤维后能减少混凝土干缩约7%,开裂指数约60%,提高极限拉伸约8%,降低弹性模量约9%,提高弯曲韧性系数35%,抗冻等级从D100提高到D200。掺入改性聚丙烯特种纤维可以明显减少混凝土收缩和开裂,改善混凝土的变形性能并提高耐久性。

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