[發明專利]一種采用超高韌性水泥基復合材料加固堆石壩混凝土面板的方法

有效

• 申請號: 201810119492.4
• 申請日: 2018-02-06
• 公開（公告）號: CN108316251B
• 公開（公告）日: 2019-11-19
• 發明（設計）人: 徐世烺;王振宇;李慶華
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: E02B7/06
• 分類號: E02B7/06;C04B28/06
• 代理公司: 33200 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 邱啟旺<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明公開了一種采用超高韌性水泥基復合材料(簡稱：UHTCC)加固堆石壩混凝土面板的方法，建立混凝土面板堆石壩的三維有限元模型，計算混凝土面板在設計運行水位下的應力分布；在有限元模型計算的基礎上，對于面板混凝土應變大于混凝土開裂應變的區域增加超高韌性水泥基復合材料加固層，通過不斷調整加固層的范圍和厚度，使面板混凝土計算的應變小于開裂應變，從而確定最優的超高韌性水泥基復合材料的加固范圍和加固厚度；在計算確定面板的加固范圍和加固層厚度后，采用噴射工藝對混凝土面板進行加固。本發明提出了一套先進的計算方法、采用超高韌性水泥基復合材料的噴射加固措施，能夠顯著提高復合面板的抗裂能力，具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬于水利工程、新型復合材料領域，涉及一種采用超高韌性水泥基復合材料加固堆石壩混凝土面板的方法。

背景技術

混凝土面板堆石壩是以堆石體為支承結構、并在其上游面設置混凝土面板作為防滲結構的一種壩型，混凝土面板堆石壩的建設和發展經歷了一個多世紀的歷程，自20世紀90年代開始，隨著面板壩技術的發展，壩高不斷增大，國內外相繼設計、建造了一批壩高大于150m的高面板堆石壩工程。我國面板壩的數量占世界50％以上，高混凝土面板堆石壩數量占世界60％左右。在強地震區、深覆蓋層、深厚風化層、巖溶等不良地質條件和在高陡邊坡、河道拐彎等不良地形條件下建造了高混凝土面板堆石壩，壩體變形控制和混凝土面板防裂是超高面板堆石壩的關鍵技術問題。

隨著壩高的增加，混凝土面板的長度也隨之增加，堆石體應力水平、壩體及面板承受的水壓力也越來越大。由于堆石體材料的高度非線性特征，其在高應力條件下的應力應變特性對壩體和面板的變形性態有著至關重要的影響，混凝土面板在高水壓和復雜運行環境荷載下的應力規律，也關系到壩體防滲體系的安全。目前，面板堆石壩常采用普通混凝土作為面板材料，常規混凝土面板具有抗拉強度低、韌性差和開裂后裂縫寬度難以控制等缺點。國內外有大量面板堆石壩出現混凝土面板開裂，造成水庫水滲漏，對鋼筋混凝土面板的耐久性造成不利影響，威脅大壩安全。

為了提高混凝土面板的抗裂能力，有學者和工程技術人員提出了一些方法，例如：在面板混凝土中添加聚丙烯纖維、提高混凝土的強度等級、加強養護防止混凝土硬化過程中產生早期裂縫等，這些方法一般應用于新建堆石壩的混凝土面板防裂。在對已建成的堆石壩面板進行加固時，目前常采用聚合物砂漿或高強混凝土。但是，現有的這些方法都未改變混凝土材料的準脆性材料特性，即：混凝土的極限拉應變很小，一般只有0.0001。混凝土的準脆性特性造成混凝土面板和加固材料只能承受很小的拉應力和拉應變，因此，現有的混凝土面板抗裂措施對抗裂能力的提升很有限，未能解決混凝土面板堆石壩的面板開裂問題。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提出一種采用超高韌性水泥基復合材料加固混凝土面板的方法；提出該復合面板應力應變的高精度數值模擬方法，準確地評估超高韌性水泥基復合材料對混凝土面板的應力改善狀況；通過對本發明的應用，不會對原有面板的混凝土和配筋造成重大改變和破損，可以有效提高面板的極限拉伸應變值，增強面板的適應變形能力，并在混凝土一旦發生初裂以后，通過表層的超高韌性水泥基材料限制混凝土的進一步開裂，提高復合面板的抗裂能力，從而顯著提高面板防滲性和耐久性。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案如下：一種采用超高韌性水泥基復合材料加固堆石壩混凝土面板的方法，該方法包括如下步驟：

步驟(1)進行壩面測量放樣，采用噴射法進行加固之前，先在面板上標識出擬噴射加強的范圍。

步驟(2)對混凝土面板進行鑿毛處理，鑿毛時應不損傷原面板結構的受力鋼筋。

步驟(3)采用高壓水槍進行混凝土面板沖洗，清洗掉鑿毛后的浮漿顆粒等。為保證界面粘結質量，采用界面劑進行打底處理。