面板堆石坝钢筋砼防渗及溶钙量析出的检测

面板堆石坝钢筋砼防渗及溶钙量析出的检测

摘要：本文介绍了面板堆石坝砼面板防渗处理措施及析钙量的检测提出了自己的想法，借助现有已建工程的成功案例，希望能在以后的堆石坝混凝土面板建设中提供参考。

关键词：混凝土面板；防渗技术；溶钙量；检测

中图分类号：tu528.32文献标识码：a文章编号：

在水利工程中，常常会发现某些水工建筑物砼表面会有钙质析出现象，这将大大降低工程的使用寿命。试验证明，当钙析出量大于30%时，砼的强度将降低50%，而当钙析出量为50%时，砼变得疏松，从而强度丧失，导致建筑物失事。

混凝土面板堆石坝是堆石坝的一种型式。堆石坝是以堆石作为其结构主体，分心墙防渗及面层防渗。为保证面层砼不会因为钙质的析出而影响整个工程的使用年限，面层钢筋砼的防护显得尤为重要，面板混凝土应具有优良的和易性、抗裂性、抗渗性和耐久性。面板混凝土强度等级应不低于c25，抗渗等级应不低于w8，面板混凝土的抗冻等级应按照sl211-98《水工建筑物抗冰冻设计规范》的规定确定。面板混凝土宜采用#525硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。当采用其他品种水泥和标号时，应经行对比试验确定。这是因为面板砼中的水泥石是由水化铁酸钙，水化铝酸钙、水化硅酸钙、碳酸钙在液相氢氧化钙作用下维持平衡，保持稳定，在水中液相氢氧化钙不断使各种水化物钙质密实，从而使水泥石强度不断提高。若一旦有渗透水流作用，液相氢氧化钙与碳酸钙将不断流失，水化铁酸

钙、水化铝酸钙、水化硅酸钙、碳酸钙将失去固有的平衡体系，随着水泥石中钙质的流失，砼强度随之不断降低，从而使砼面板遭受破坏，使堆石坝主体面临无保护的裸露状态，有溃坝的隐患存在，所以砼结构物必须限制或最大限度降低渗透水流通过。

砼面板堆石坝的钢筋砼面板是很薄的，面板厚度的确定应满足下列要求：应能便于在其内布置钢筋和止水，其相应最小厚度为

0.30m，控制渗透水力梯度不超过200；在达到上述要求的前提下，应选用较薄的面板厚度，以提高面板柔性和节约材料，降低造价，面板的顶部厚度宜取0.30m，并向底部逐渐增加，在相应高度处的厚度可按下式确定：

t=0.30+（0.002~0.0035）h

式中：t-----面板厚度，m；

h ---计算断面至面板顶部的垂直距离，m。

中低坝可采用0.3~0.4m等厚面板。

当坝高100m时，顶部厚为0.3m，底部厚仅为0.65m，防渗厚度很小，因此，即使当面板砼受到微小的破坏时，渗透水流可以通过面板直接渗入垫层区、过渡区、以及主堆石区，再渗入地下，这对堆石坝的长期运行尤为不利，随着液相氢氧化钙与碳酸钙不断流失，面板析钙的量增多，水泥石的强度逐渐降低，而这种破坏使管理维护人员在没有特定的检测仪器是短期内观察不到其渗流现象

和钙质溶出现象。但当渗流达到一定程度，溶钙的危害就显得非常明显，这对工程的安全运行产生巨大的威胁。

而面板堆石坝的面板渗流现象与重力坝、拱坝渗流现象原理是一致的，危害也是相同的，但是拱坝与重力坝可以直接发现溶钙、析钙现象，比如吉林市丰满大坝下游坝体表面就有的析钙现象，也就是溶出钙质的水流在坝体表面蒸发遗留下来的氢氧化钙、碳酸钙。碳酸钙与水生氢氧化钙和二氧化碳：caco3+h2o=ca（oh）2+co2，二氧化碳进入空气，氢氧化钙则残留在结构表面，而从使我们看到析钙这种现象。而面板堆石坝本身混凝土量相对较少，当发现有大面积的析钙现象时，面板砼亦变得疏松，抗裂、抗渗及耐久性均明显下降，大大的减少工程的正常运行年限，因此，防止或减少面板的析钙是保证面板堆石坝安全运行的基础。

面对这个问题，我个人认为在面板堆石坝的砼面板表面应加防渗膜，这样可以有效防止渗透水流进入砼面板而破坏水泥石固有的稳定体系，确保解决堆石坝的防渗问题，不致渗水析钙，从而保证面板砼的耐久性。在引进国外技术及总结国内经验的基础上，取得了较大进步，对基础覆盖层较厚又缺乏合适防渗上料的地区，具有很大的实用价值。此办法在1995年由吉林水利水电勘测设计研究院设计的西藏楚松水库面板堆石坝的面板就采用了其表面粘一层防渗膜的措施（三元乙丙防渗膜），该工程经过多年运行，面板砼完好无损，也没有检测出面板有析钙现象，因此在面板加防渗膜的工艺是符合工程实际需要，也为工程的长期安全运行提供了保证。在实际工程运行中，我们应定期对面板砼渗水溶钙进行检测和分析，以便为工程的安全运行提供基础的基本资料。其实渗水溶钙量

的检测方法很简单，首先在坝下排水沟内取出渗水，再用蒸发皿进行蒸发，钙质就会留在皿壁与皿底（主要在皿底），再取库水试验，二者钙质相差量即溶钙量，为了试验的准确性，可以采集多组试样经行测验，然后求出溶钙的平均值，再按钙的水中含量，按渗透流量推算溶出钙质。从溶钙量的多少分析可知面板砼的渗流量，从而为工程安全检测提供依据。

吉林市丰满大坝在70年代的10年就溶出钙质大约9000t，渗漏流量大约16.6m3/s，丰满电站大坝为砼重力坝，混凝土方量大，渗出9000t钙尚不致发生大问题。而对于砼较少的面板坝，这个数据就显得非常可怕，因此，对面板堆石坝这种工程一定要做好面板防渗，最大限度的控制渗流量。当然各工程渗流量与水中含钙量不相同，对工程造成的危害也不相同，本文仅可做参考。但面板堆石坝砼面板厚度很小，溶钙是非常危险的，故在工程中加强坝面板防渗处理是十分必要的。

面板堆石坝防渗完全依靠钢筋砼面板，设计规范和有关资料中都提到其防渗标号要提高，也提到加防渗剂等措施。我认为最好的方法是在面板表面铺设防渗膜，或对面板表层进行聚合物浸渍，这将大大提高钢筋砼面板防渗性能。这种做法施工相对简单，工程投资相对其他防渗方式相对少，且粘膜后基本不会有渗流通过面板，这对提高面板寿命十分必要。

参考文献：

dl/t5016-1999《混凝土面板坝设计规范》.

dlt5128-2001《混凝土面板堆石坝施工规范》.

国际大坝委员会编，《混凝土面板堆石坝设计与施工概念》，中国水利水电出版社; 第1版 (2010).

丛霭森，等.深基坑防渗体的设计施工与应用.知识产权出版社，2012.

郦能惠. 高混凝土面板堆石坝新技术.水利水电出版社，2007. 曹克明，等. 混凝土面板堆石坝(坝工丛书).水利水电出版社，2008.