面板混凝土抗裂效能试验研究

【摘要】 混凝土在约束状态下早期抗裂性能的试验方法，国内外研究综合起来分为三大类：平板法、圆环法和棱柱体法。本文结合青海黄南州扎毛水库工程，按照CECS13:2009《纤维混凝土试验方法标准》中“早龄期抗裂性对比试验”方法进行抗裂效能试验。通过采用四边约束的薄板模拟工程中钢筋限制混凝土的状态，反映收缩裂缝的形态及不同纤维掺量对混凝土的阻裂效果，同时为施工中预防混凝土早期裂缝提出措施供参考。

【关键词】混凝土； 抗裂效能； 试验

【 abstract 】 the constraint condition of concrete crack resistance of the early testing method, the domestic and foreign research comprehensive up into three types: flat method, circle method and the prism body method. This paper point in qinghai plunge hair reservoir project, according to the CECS13:2009 "fiber reinforced concrete test method standard" in "early age resistance to contrast test" method of crack performance test. Through the use of four constraints sheet of reinforcement in concrete engineering simulation limit state, reflect the shrinkage crack of morphological and different fiber contents of the resistance of concrete crack effect, at the same time for construction of the early concrete crack prevention measures put forward for reference.

【 keywords 】 concrete; Crack performance; test

中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：

0前言

混凝土面板堆石坝由于理论上“自身安全”的特点而具有较高的安全储备，现已成为世界上公认的一种比较经济适用的坝型，它是用堆石或砂砾石分层碾压填筑成坝体，并用混凝土面板作防渗体。

黄南藏族自治州位于青海省东南部，属高原亚寒带大陆性气候，气温较低，热量不足。年平均气温4～8℃，≥10℃的持续天气只有120～160天。夏季短促温凉，冬季漫长寒冷。扎毛水库总库容为4350万立方米，后式电站装机7500千瓦，年平均发电量3543万千瓦时。设计最大坝高74m，坝顶长度291.63m，坝顶宽7m，上游坝坡1:1.5，下游坝坡1：1.25，面板厚度为30～50cm。根据设计说明和当地环境条件，按照防冻、防裂的思路研究了该水库坝体面板混凝土配合比，并采用薄板进行混凝土抗裂效能试验，通过分析不同纤维掺量的抗裂性能，一方面验证纤维掺量的合理性，另一方面提出预防混凝土早期裂缝措施。

1扎毛水库面板坝面板混凝土要求

根据设计文件要求，青海黄南州扎毛水库面板混凝土的设计强度等级为C30；该区段常年气温较低，规定混凝土抗冻等级为F300；另外，为防止面板开裂和渗漏，对抗裂性和抗渗性也做了较高的要求。混凝土性能指标及技术要求如表1所示。

表1混凝土主要性能指标及技术要求

2 面板混凝土配合比

2.1原材料

水泥：采用祁连山P.O42.5水泥,检验结果均满足《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007）规范要求。28d抗压强度52.8MPa、抗折强度7.5 MPa；粉煤灰：采用甘肃全鑫F类Ⅱ级粉煤灰，检验各项指标均满足《水工混凝土掺用粉煤灰技术规范》（DL/T5055-2007）中F类Ⅱ级粉煤灰技术要求，细度21%，需水量比100%；细骨料和粗骨料：采用隆务河上游砂石料厂生产的天然河砂和卵石粗骨料，检验结果均满足《水工混凝土施工规范》DL/T 5144-2001中细骨料和粗骨料品质要求，其中砂细度模数为2.80，粗骨料为连续级配比例为5～20mm:20～40mm=60%:40%；外加剂：采用江苏博特JM-PCA(Ⅳ)聚羧酸减缩抗裂减水剂和GYQ(Ⅰ)高效引气剂，检验结果均满足《混凝土外加剂》（GB 8076—2008）中相应技术要求，其中减水剂减水率28.5%，掺量1.0%，引气剂掺量0.65/万；采用江苏博特润强丝(Ⅰ)聚丙烯纤维，掺量0.9kg/m3。

2.2 混凝土配合比

依据《水工混凝土配合比设计规程》（DL/T 5330-2005），面板混凝土设计强度为C30，取强度保证率为95%，概率度系数t取1.645，强度标准差σ取4.5，则配制强度fcu,o＝fcu,k+tσ=37.4MPa；采用体积法进行混凝土配合比设计，考虑到混凝土高耐久性指标要求，确定水胶比为0.42、粉煤灰掺量20%、控制含气量在4.5～5.5%之间。由于面板混凝土采用溜槽施工，确定砂率为36%。面板混凝土配合比参数见表2；混凝土拌和物、抗压强度及变形性能试验结果见表3；混凝土抗冻、抗渗性能试验结果见表4。

表2面板混凝土配合比参数

通过表3、表4试验结果可以看出混凝土的各项性能指标均满足设计和规范要求。但在进行拌和物性能试验过程中，混凝土含气量要保持在4.5%～5.5%的范围之内，引气剂的适宜掺量应在0.55/万～0.7/万之间。低于该范围，含气量达不到要求，抗冻性能得不到保证，高于该范围，含气量过大可能会对强度产生不利影响，建议施工中严格控制混凝土含气量；从变形试验结果看，极限拉伸试验结果为1.09×10-4拉伸性能较为理想；抗渗试验采用逐级加压法进行，抗冻试验采用快冻法进行。

3 早龄期收缩裂缝试验

3.1 试验装置

按照CECS13:2009《纤维混凝土试验方法标准》，“早龄期抗裂性对比试验”要求制作加工试验装置。其原理是采用四边约束的薄板模拟工程中钢筋限制混凝土的状态，反映收缩裂缝的形态。在模具制作中，应保证四边框有足够的刚度，并采用锚钉使受检试件四边受到足够的约束，同时底面应尽量平滑，以减少底模的摩阻力。试验装置见图1；另外，应配置能够保证试件表面中心处的风速不小于5m/s可调风速的风扇和测试风速的风速计（精度不应低于±0.5m/s）。

3.2 配合比

试验采用上述面板混凝土配合比进行纤维限裂效能试验，纤维混凝土试件按照编号为“ZM-8”确定的配合比制作，对比试件是将“ZM-8”配合比中的纤维去除，其他成分和用量不变。同时为更好的分析增加纤维掺量对混凝土拌和物和纤维限裂效能的影响，使对比混凝土出机性能基本接近，在拌制过程中调整了用水量和引气剂掺量。混凝土配合比主要参数及出机性能见表5。