[发明专利]基于应变梯度控制基岩约束混凝土裂缝的方法

说明书

技术领域

 本发明属岩土工程技术领域，尤其是一种基于应变梯度控制基岩约束混凝土裂缝方法。

背景技术

在岩石与混凝土组成构建中，基岩上混凝土凝固后的温度变化(温降)和体积变化(收缩)产生的温度应力受岩基约束，会产生拉应力。混凝土的拉伸变形大于混凝土的极限拉伸值，混凝土产生裂缝。这种裂缝尤其是深层裂缝和贯穿裂缝，对大坝和其它水工建筑物的整体性、耐久性和防渗能力会产生严重危害，影响其安全运行。由于基岩所处位置较低，甚至埋没，基岩上混凝土出现裂缝时更难以修复。因此，解决基岩混凝土裂缝问题具有重大的经济和社会效益。

为克服基岩混凝土裂缝，通常在混凝土中加入纤维、有机胶结料等增韧材料。但是纤维的种类、几何尺寸、形状和表面状况等存在许多差异，对混凝土施工和后期的力学性能影响不同。目前比较常用的有钢纤维和聚丙烯纤维。钢纤维能够提高混凝土的韧性和抗拉强度，但钢纤维的造价高，限制了这种纤维在实际工程中的大面积推广应用。最近发展的以聚丙烯纤维为代表的低弹性模量纤维，造价相对较低。但聚丙烯纤维具有柔性大，易成团，需水量大、不易分散的缺点，也限制了这种纤维在实际工程中的应用。而且聚丙烯纤维对混凝土的塑性开裂起作用，但对混凝土的后期力学性能影响，是目前学术界和工程界争论的焦点。橡胶集料混凝土又称“弹性混凝土”，成本低，其最显著的特征是降低混凝土的脆性，增加韧性和延性，提高混凝土变形能力。橡胶集料混凝土的变形大小与其掺量有关。橡胶集料掺量大，混凝土应变大，变形性能增加。对基岩约束混凝土而言，距离基岩的不同位置，基岩对混凝土的约束能力不同，要求混凝土的变形性能不同。因此，沿垂直于基岩面方向设置具有不同应变梯度的橡胶集料混凝土，可有效解决基岩约束混凝土的裂缝问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基岩约束混凝土抗裂的方法。本发明主要技术路线是:沿垂直于基岩面方向设置具有不同应变梯度的橡胶集料混凝土，距离基岩面0-0.5m范围内，混凝土受基岩约束力大，要求混凝土应变大，每m³混凝土中橡胶集料掺量大；距离基岩面0.5m-1.0m范围内，混凝土受基岩约束力减小，要求混凝土应变减小，每m³混凝土中橡胶集料掺量适中午；远离基岩部位，混凝土受基岩约束力逐渐减小，要求混凝土应变逐渐减小，混凝土中橡胶集料逐渐减少。至混凝土顶部，基岩对混凝土基本没有约束力，混凝土中不再掺加橡胶集料，采用普通混凝土。基于上述分析，本发明的目的是这样实现的：橡胶集料采用20目~60目，其密度为细骨料（砂）的20%－30%。因此，相同体积的橡胶集料和细骨料（砂），橡胶集料的质量为细骨料（砂）的20%－30%。在距离基岩面0-0.5m范围内，每m³混凝土中掺加橡胶集料50kg-80kg，取代混凝土配合比中的砂的重量200kg-400kg，保持混凝土体积不变；在距离基岩面0.5m-1.0m范围内，每m³混凝土中掺加橡胶集料20kg-40kg，取代混凝土配合比中的砂的重量80kg-200kg；距离基岩面1.0m-1.5m范围内，每m³混凝土中掺加橡胶集料10kg-15kg，取代混凝土配合比中的砂的重量40kg-75kg；远离基岩1.5m以上至混凝土顶部，每超出0.5米，混凝土中掺加橡胶集料由每m³混凝土中掺加橡胶集料5 kg逐渐按30%递减，至混凝土顶部为0掺加，取代混凝土配合比中的砂的重量逐渐减少；以此类推，至混凝土顶部，无论混凝土的高低，混凝土顶部不再掺加橡胶集料，采用普通混凝土。

按照混凝土配合比的要求，将水泥、橡胶集料、砂、碎石和外加剂等混合搅拌而成。将掺有不同橡胶集料的混凝土分层浇筑在距离基岩不同的位置。首先在距离基岩0-0.5m范围内，浇筑每m³掺加橡胶集料50kg-80kg的混凝土，待浇筑完后，振捣混凝土。然后，在距离基岩0.5m-1.0m范围内，浇筑每m³掺加橡胶集料20kg-40kg的混凝土。振捣完毕后，在距离基岩1.0m-1.5m范围内，浇筑每m³掺加橡胶集料10kg-15kg的混凝土。以此类推，分层浇筑和振捣，直至混凝土顶部。

本发明与普通混凝土相比，基岩约束混凝土不出现裂缝。使用本发明技术，基岩约束混凝土的抗裂性能显著改善，大幅度提高基岩混凝土的耐久性。

具体实施方式