对水工混凝土试验规程修编的两点建议：以李家峡大坝混凝土室内试验与现场混凝土裂缝对比为例

陈诗锦

（中国水电顾问集团西北勘测设计研究院，陕西西安 710054）

李家峡水电站是黄河上游大型梯级水电站之一，装机 2000MW，双曲薄拱坝坝高 155m，坝顶长438.417m，坝顶高程2185m，共分20个坝段，现浇混凝土，不分缝，通仓浇筑，总混凝土工程量 260万m3，其中大坝混凝土124万m3。大坝混凝土共分七区，各区混凝土标号要求如表1所示。

表1 李家峡坝体混凝土标号分区

为满足初步设计要求，1983年西北勘测设计研究院科研所承担李家峡大坝混凝土室内试验任务，严格按照《水工混凝土试验规程》规定，进行了混凝土原材料试验，混凝土配合比试验，混凝土强度试验，混凝土变形试验，混凝土热力学试验等。

试验首先在坝址附近直岗拉卡拉料场拉运砂石骨料，并购买甘肃永登水泥厂 525#中热硅酸水泥，西宁桥头电厂粉煤灰、比选了硅粉、外加剂及氧化镁等，进行原材料特性试验，通过交叉试验，在满足设计强度、抗渗、抗冻、抗酸及抗裂等指标要求下，推荐各分区混凝土配合比，再测定各推荐混凝土的力学特性、变形特性、热力学特性，为初步设计提供了相应基础数据。所推荐的各分区混凝土配合比如表2所示。

表2 李家峡大坝主要混凝土配合比

1993年李家峡工程开工，施工单位根据现场粗细骨料、外购材料等状况，并结合现场温控及实际工程进度等，通过现场试验，微调混凝土配合比。1998年完成大坝混凝土浇筑。检查发现大坝及基础廊道等部位混凝土有裂缝、蜂窝、麻面、狗洞、错台等施工缺陷。其中裂缝绝大部分发生于 1996年底水库下闸蓄水前，尤以 1994年冬季为多，多集中于9#～13#坝段，共发现各类裂缝157条，其中仓面缝128条，立面缝29条，平均每万方混凝土1.5条。立面缝深度小于3.0m，宽度小于0.5mm，76.4%的仓面缝未贯通坝块，属表面裂缝。2000年检查，发现裂缝有所发展，数量增加至194条，其中上游坝面12条，廊道部位36条，立面缝41条，仓面缝105条。

在这些裂缝中引人关注的是1994年10月发现11#～13#坝段裂缝，当时气温骤降15℃，在仓面清理过程中发现，2062～2066.7m高程仓面有一条基本平行坝轴线的裂缝，该裂缝位于坝块厚度 1/2～1/3部位，裂缝基本直立，贯穿3个坝段，总长约48m，最大缝宽 3mm，深 6.5～11.5m，贯通几个仓面。分析认为该裂缝距建基面约 30m，不属于基础不均沉陷和强约束范围的裂缝，产生的原因是当时混凝土内部温度为32℃，寒流侵袭，坝表面温度降低较快，内部温度梯度较大，引起温度裂缝。

根据上述结论笔者查阅相关资料认为：直岗拉卡料场骨料以青灰色变质砂岩为主，软弱颗粒含量超标，实际 90天龄期混凝土抗拉强度仅2.29MPa，低于设计要求 3.0MPa，不得不增加水泥用量，使每立方混凝土中胶凝材料实际用量从设计180kg/m3提高到200kg/m3，增大了水化热，也易促成坝体开裂。

图1 李家峡11#～13#坝段裂缝位置图

鉴于该裂缝贯通三个坝段，最大深度 11.5m，将严重影响大坝整体性。为此在该裂缝两测凿梯形槽，槽内铺设三层骑缝钢筋，预埋灌浆管，浇筑混凝土，待压重达 8～10m后进行裂缝化学灌浆，处理后经过 22个月观测，监测成果表明该裂缝再未发展，裂缝已经闭合，大坝的整体性得到了保证。同时施工单位还对其他混凝工质量缺陷和裂缝进行了相应处理，处理效果良好。

现场混凝土裂缝本属施工问题，与试验成果关系不大。作为初步设计阶段的混凝土试验，主要任是：按规程规定，进行混凝土原材料试验，混凝土配合比试验；推荐满足设计强度、抗渗、抗冻、抗裂等要求的主要配合比，并测定其相应力学、热力学、变形指标，供设计使用。

然而通过这一事件反思，我们看到试验骨料取样的代表性，以及室内试验和现场大型破碎、筛分系统的差异。工地实际使用骨料与室内试验使用骨料间往往会出现较大差距，再加上室内试验虽然提供了在标准条件下的混凝土基本热力学特性，但无法反映青藏高原实际悬殊的温差、寒潮袭击、强烈辐射、干燥等气候特点，更难反映实际施工中进度、养护、温控等状况。因而室内试验成果虽满足了初步设计要求，但与实际施工却存在着一定差距，较难防止出现相应的质量缺陷。

针对李家峡工程室内试验与实际工地条件的差距，以及由此而出现的质量缺陷，对水工混凝土试验规程修订提出下述两点建议。

（1）现场机口取样试验，虽能反映原材料的变化，但若为满足强度要求而调整混凝土配合比且水泥用量变化超过5%后，宜补充相应混凝土热力学特性试验，相应调整温控措施。

（2）混凝土养护期气温变化，特别是寒潮袭击是大坝混凝土产生裂缝主要原因之一，鉴于当前温控及防寒潮袭击研究现状，是否可适当开展混凝土抗击寒潮袭击室内试验研究工作，根据当地气温条件，施工状况，探索不同龄期混凝土抗寒潮的能力，优选抗裂性能优良的混凝土配合比，并对现场温控和防裂措施提出建议。

[1]水工混凝土试验规程DL/T5150,2001

[2]李家峡水电站混凝土试验报告.西北勘测设计研究院科研所.1985

[3]黄河李家峡水电站竣工安全鉴定报告.中国水电顾问有限公司.2001,12

[4]钱宁,薜振江.李家峡水电站主坝混凝土裂缝及缺陷处理.西北水电.2000,4

[5]王再芳等.李家峡水电站混凝土裂缝分析及处理.国内外水利水电工程混凝土裂缝及其防治技术研究.黄河水利出版社,2005