CN107447763B - 一种防止裂缝产生的严寒地区混凝土坝快速施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防止裂缝产生的严寒地区混凝土坝快速施工方法，在坝体混凝土上游侧浇筑上游侧泡沫混凝土，上游侧泡沫混凝土与坝体混凝土之间设置上游侧临时模板，上游侧泡沫混凝土外侧设置上游侧主模板，聚脲涂刷在达到龄期拆模之后的上游侧泡沫混凝土表层，在坝体下游侧浇筑下游侧泡沫混凝土，下游侧泡沫混凝土与坝体混凝土之间设置下游侧临时模板，下游侧泡沫混凝土外侧设置下游侧主模板，砂浆喷涂在下游侧泡沫混凝土达到龄期拆模之后的上游侧泡沫混凝土表层。本发明具有实施费用低，工程进度快，操作简单，安全有保证，后期维护简单等优点。

Description

一种防止裂缝产生的严寒地区混凝土坝快速施工方法

技术领域

本发明涉及混凝土坝的施工方法，尤其是一种防止裂缝产生的严寒地区混凝土坝快速施工方法。

背景技术

混凝土大坝体积庞大，混凝土硬化过程中因水泥水化的发热导致块体内温度变化带来应变与应力变化，坝体常常产生危害性裂缝。混凝土产生裂缝是多种因素共同作用的结果，包括温度变化、混凝土自身体积收缩、失水干燥收缩及混凝土体积变形相关的其它收缩变形。其中温度变化起主导作用。水工大坝混凝土所产生的早期收缩裂缝中，绝大部分是表面裂缝，其中一部分会发展成深层裂缝或贯穿性裂缝。大坝混凝土表面裂缝主要是因为混凝土存在温度差、湿度差。较大的温度差使混凝土表面产生温度应力，而较大的湿度差会使混凝土表面产生干缩应力，这两种应力超过混凝土本身抗拉应力后，混凝土即产生表面裂缝乃至深层裂缝，而网状裂缝、劈头缝等的发展会给坝体的安全带来相当大的危害。在实际施工过程中，常常采用聚氨酯、聚苯板的保温结构对大坝进行保温保湿，采用冷却水管对坝体混凝土进行冷却，消减坝体混凝土绝热温升，以减小内外温差，降低温度应力，达到防止坝体裂缝的目的。但传统方法有以下不足：

(1)施工工序多,整个上游面完成设计方案需要有以下工序：

上游坝面处理—涂刷界面剂—喷涂聚脲—喷涂聚氨酯泡沫—聚氨酯表面处理—涂刷防老化漆，完成设计方案的施工需要经历6道工序，施工繁琐。

(2)施工难度大

1)上游坝面处理

基层表面不得有浮浆、起皮、疏松、杂质、孔洞、裂缝、灰尘、油污等。当基层不满足要求时，应进行打磨、除尘和修补。基层表面的孔洞和裂缝等缺陷需要采用环氧砂浆或环氧腻子进行修复，使基层表面平顺。

在基层干燥度(含水率<7％)检测合格后涂刷界面剂，如不合格还需要对坝体表面混凝土进行处理，以满足干燥度要求。(含水率>7％,如不处理，需采用潮湿基层处理剂)。

2)聚氨酯喷涂

在基层处理合格后，进行聚氨酯喷涂。聚氨酯喷涂有如下要求：

环境要求：环境温度应高于10℃、大风天气不宜进行喷涂，工程施工中遇冰雪低温严寒条件时，对被喷涂的表面和材料做升温处理。

喷涂设备：聚氨酯喷涂，坝址区有着风大、蒸发量大及环境恶劣的因素，其为黑白料的双组分材料按1:1的比例进行混合，对设备的精度要求高，一般应用进口设备，价格高；

人员：喷涂人员需要经验丰富，需经专业的聚氨酯喷涂工艺培训合格后，才能进行喷涂施工；

3)聚氨酯与聚脲粘结强度低

聚脲表面光滑，与聚氨酯粘结强度小，根据表1可知，二者粘结强度在0.28～0.35MPa之间，在春夏融冰时由于冰拔力的作用容易引起聚氨酯脱落。

表1聚氨酯与不同材料的粘结强度

基面	粘结强度(MPa)	基面	粘结强度(MPa)
				混凝土	0.31	瓷砖	0.28
水泥砂浆	0.335	钢板	0.35
				实心粘土砖	0.28	铝塑板	0.31

4)聚氨酯泡沫易燃性

聚氨酯燃点低，为260°～280°，防火性能差，遇明火或焊接时溅落的火星易燃着火，燃烧后有剧毒。

5)聚氨酯泡沫耐久性差

聚氨酯属于高分子材料，弹性体中由于有芳亚胺和氨基甲酸基团，当吸引波长在290～400mm紫外线时聚合物链断裂和交联，导致某些力学性能发生变化。同时，所形成的发色团，引起制品的颜色变深，用于工程时，如不做彩色或外加保护，颜色会由黄色变位深茶色，影响整体美观。

6)聚氨酯泡沫易老化性

聚氨酯材料在使用过程中易受到诸如热、氧、光辐射、水等环境因素的作用，导致化学组成和结构发生了一系列变化，物理性能也会相应变坏，变硬、发黏、变脆、变色、失去强度等一系列老化现象随之产生，受环境因素的影响其导热性能会发生改变，尤其在某些高温环境中还会出现材料热分解、龟裂，甚至闭孔结构的破坏。聚氨酯材料受光照射(自然光、紫外光等)所引起的老化反应，当聚氨酯吸引波长一般在290～400mm之间的光后，聚合物中分子键断裂或链交联，放出CO₂，最终导致产品的物理性能被破坏。

施工过程中，坝体采用冷却水管降温，一般是间排距1.5～2.0m，分层布置在大坝施工仓面上，工序复杂，对坝体快速施工干扰大；在坝体进行固结灌浆时，如果将冷却水管打穿，则影响通水效果及坝体灌浆效果；如果冷却水温度控制不合适，可能照成人为冷激，引起坝体混凝土裂缝；冷却水制备系统、通水系统设备投资大，通水时间长，有一期通水、二期通水，甚至有的工程还需要三期通水冷却，费时、费工，费用较高；冷却水管供水管及出水管位于坝体上下游坝面，对坝体模板施工有干扰，影响施工进度。因此，如何解决碾压混凝土坝温控的措施成为急需解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种防止裂缝产生的严寒地区混凝土坝快速施工方法，施工方法简单、快速，便于后期维护、更换，使用成本低。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：一种防止裂缝产生的严寒地区混凝土坝快速施工方法，包括以下步骤：

(1)在混凝土坝分层施工中，按设计要求安装上游侧主模板和下游侧主模板，在距上游侧主模板里侧和下游侧主模板里侧一定距离分别安装上游侧临时模板和下游侧临时模板，在上游侧主模板与上游侧临时模板之间浇筑上游侧泡沫混凝土，在下游侧主模板与下游侧临时模板之间浇筑下游侧泡沫混凝土；

(2)待上游侧泡沫混凝土和下游侧泡沫混凝土初凝后，拆除上游侧临时模板和下游侧临时模板，在上游侧泡沫混凝土和下游侧泡沫混凝土之间浇筑坝体混凝土；

(3)重复上述步骤(1)和(2)，直至坝体施工完成。

还包括：上游侧泡沫混凝土达到龄期后，拆除上游侧主模板，在上游侧泡沫混凝土表层涂刷用于增加上游侧泡沫混凝土耐久性的聚脲表层；下游侧泡沫混凝土达到龄期后，拆除下游侧主模板，在下游侧泡沫混凝土表层涂刷用于增强下游侧泡沫混凝土的耐久性的砂浆表层。

所述聚脲表层厚度2mm，在水位变动区加厚至4mm；所述砂浆表层厚度为5cm～8cm。

所述上游侧泡沫混凝土和下游侧泡沫混凝土的厚度为50cm-100cm。

所述上游侧临时模板和下游侧临时模板竖直设置。

所述混凝土坝为碾压混凝土重力坝、碾压混凝土拱坝、常态混凝土重力坝、常态混凝土拱坝。

本发明的有益效果：利用泡沫混凝土对坝体混凝土进行保温保湿，施工过程中，因泡沫混凝土与坝体混凝土同时上升，隔绝了坝体混凝土与外界的温度及湿度交换，且坝体施工采用薄层连续上升，坝体仓面散热有限，坝体处于相对较高的温度场，坝体混凝土的温度梯度及湿度梯度较小，相应的温度应力及干缩应力较小，避免了裂缝的产生。可以取消传统的冷却水管，不需要对坝体混凝土进行冷却水管通冷水冷却，节省了投资，简化了施工程序，对混凝土坝快速施工提供了保证。并且因为取消了冷却水管，仓面暴露时间缩短，上层混凝土覆盖时间缩短，有利于混凝土之间层间结合，对坝体抗渗及层间抗滑有利。

附图说明

图1是采用本发明防止裂缝产生的严寒地区混凝土坝快速施工方法施工的坝体剖面图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

如图1所示，本发明的的防止裂缝产生的严寒地区混凝土坝快速施工方法，包括以下步骤：

(1)在混凝土坝分层施工中，按设计要求安装上游侧主模板2和下游侧主模板7，在距上游侧主模板2里侧和下游侧主模板7里侧一定距离分别安装上游侧临时模板4和下游侧临时模板5，在上游侧主模板2与上游侧临时模板4之间浇筑上游侧泡沫混凝土3，在下游侧主模板7与下游侧临时模板5之间浇筑下游侧泡沫混凝土6；

(2)待上游侧泡沫混凝土3和下游侧泡沫混凝土6初凝后，拆除上游侧临时模板4和下游侧临时模板5，在上游侧泡沫混凝土3和下游侧泡沫混凝土6之间浇筑坝体混凝土1；

(3)重复上述步骤(1)和(2)，直至坝体施工完成。

还包括：上游侧泡沫混凝土3达到龄期后，拆除上游侧主模板2，在上游侧泡沫混凝土3表层涂刷用于增加上游侧泡沫混凝土耐久性的聚脲表层8；下游侧泡沫混凝土6达到龄期后，拆除下游侧主模板7，在下游侧泡沫混凝土6表层涂刷用于增强下游侧泡沫混凝土的耐久性的砂浆表层9。

所述聚脲表层8厚度2mm，在水位变动区加厚至4mm；所述砂浆表层9厚度为5cm～8cm。

所述上游侧泡沫混凝土3和下游侧泡沫混凝土6的厚度为50cm～100cm。

所述上游侧临时模板4和下游侧临时模板5竖直设置。

所述混凝土坝为碾压混凝土重力坝、碾压混凝土拱坝、常态混凝土重力坝、常态混凝土拱坝。

传统温控措施为在混凝土配合比设计中，通过优先选用热膨胀系数较低的砂石料、控制混凝土水化热、控制混凝土自身体积变形等措施，采用聚氨酯、聚苯板等高分子材料进行大坝坝体保温保湿，施工过程中采用同冷却水管的方式进行冷却，干扰施工，影响施工进度，投资大，后期维护运行费用高。而本发明的温控措施保障，使坝体混凝土处于相对稳定的温度场，避免了混凝土坝裂缝的产生。

上述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。

Claims (6)

1.一种防止裂缝产生的严寒地区混凝土坝快速施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在混凝土坝分层施工中，按设计要求安装上游侧主模板(2)和下游侧主模板(7)，在距上游侧主模板(2)里侧和下游侧主模板(7)里侧一定距离分别安装上游侧临时模板(4)和下游侧临时模板(5)，在上游侧主模板(2)与上游侧临时模板(4)之间浇筑上游侧泡沫混凝土(3)，在下游侧主模板(7)与下游侧临时模板(5)之间浇筑下游侧泡沫混凝土(6)；

(2)待上游侧泡沫混凝土(3)和下游侧泡沫混凝土(6)初凝后，拆除上游侧临时模板(4)和下游侧临时模板(5)，在上游侧泡沫混凝土(3)和下游侧泡沫混凝土(6)之间浇筑坝体混凝土(1)；

(3)重复上述步骤(1)和(2)，直至坝体施工完成。

2.根据权利要求1所述防止裂缝产生的严寒地区混凝土坝快速施工方法，其特征在于，还包括：上游侧泡沫混凝土(3)达到龄期后，拆除上游侧主模板(2)，在上游侧泡沫混凝土(3)表层涂刷用于增加上游侧泡沫混凝土耐久性的聚脲表层(8)；下游侧泡沫混凝土(6)达到龄期后，拆除下游侧主模板(7)，在下游侧泡沫混凝土(6)表层涂刷用于增强下游侧泡沫混凝土的耐久性的砂浆表层(9)。

3.根据权利要求2所述防止裂缝产生的严寒地区混凝土坝快速施工方法，其特征在于，所述聚脲表层(8)厚度2mm，在水位变动区加厚至4mm；所述砂浆表层(9)厚度为5cm～8cm。

4.根据权利要求1所述防止裂缝产生的严寒地区混凝土坝快速施工方法，其特征在于，所述上游侧泡沫混凝土(3)和下游侧泡沫混凝土(6)的厚度为50cm-100cm。

5.根据权利要求1所述防止裂缝产生的严寒地区混凝土坝快速施工方法，其特征在于，所述上游侧临时模板(4)和下游侧临时模板(5)竖直设置。

6.根据权利要求1-5任一项所述防止裂缝产生的严寒地区混凝土坝快速施工方法，其特征在于，所述混凝土坝为碾压混凝土重力坝或碾压混凝土拱坝、常态混凝土重力坝、常态混凝土拱坝。