当前课程知识点：水工建筑物 > 2 重力坝 > 2.5 重力坝混凝土材料及温度控制 > 教学视频（1）
同学们好
本节课我们学习重力坝的材料
主要是混凝土材料的特性及其温度控制
首先我们对混凝土材料的性能
及其指标进行简要回顾
由于水工建筑物结构的工作条件复杂
对水工混凝土材料的要求也更高
除了强度之外
在抗渗、抗冻、抗冲刷、抗侵蚀
水化热、抗裂等方面都有不同的要求
1、强度方面
按照混凝土的立方体抗压强度标准值
《水工混凝土结构设计规范》
划定了C10、C15、C20
至C60共计11个强度等级
在坝体材料设计时
需根据各个部位的应力条件
及其功能要求进行选择
由于混凝土的强度与龄期有关
因此还需同时规定设计龄期
对于一般的重力坝
选择的材料等级通常为C10~C30
坝体混凝土设计龄期一般可选择90d
对于施工期较长的重力坝
也可采用180d
对于结构的受拉部位
还需考虑混凝土的抗拉强度
一般来说
混凝土的抗拉强度
为其抗压强度的8%~12%
混凝土的强度与水泥强度及水灰比
骨料种类及级配
养护条件
龄期
施工方法和施工质量等都有密切关系
因此
从材料的设计、浇筑施工
养护、运行管理等各方面
都需严格按照相关规范、规程进行
并保证其施工建造质量和运行管理水平
以确保材料的性能满足大坝安全的要求
2、抗渗性
混凝土的抗渗性通常用抗渗等级来表示
对于坝体混凝土
抗渗等级分为
W2、W4、W6、W8、W10
共5个等级
即28d龄期标准试件在标准试验方法下
所能承受的最大水压力为
0.2MPa、0.4 MPa、0.6 MPa
0.8 MPa及1.0MPa
混凝土的抗渗性能与水灰比
骨料级配、密实度、施工质量等因素相关
抗渗等级的具体选择需根据建筑物承受的水压力
渗透坡降、排水条件等来确定
显然
坝体的上游面部位及下游水位以下的坝面部位
是对混凝土抗渗性能要求较高的部位
需提高抗渗等级
3、抗冻性
抗冻性指混凝土在水饱和状态下
能经受多次冻融循环作用而不破坏
强度不严重降低的性能
抗冻等级通常以抗冻标号表示
通常为F50~F300
数字表示混凝土材料发生破坏
或强度有明显降低时
所需要的冻融循环次数
混凝土的抗冻性与水泥种类及强度等级
水灰比、外加剂、密实度、抗渗性等密切相关
抗冻性在一定程度上代表的是
混凝土材料抵抗温度变化
干湿循环变化等作用条件下的耐久性
因此
即使是不存在冰冻问题的温和地区
在水位变幅区以及位于外部的混凝土材料
也应提出抗冻等级
4、抗冲刷性
抗冲刷性指混凝土材料抵抗高速水流
或挟沙水流冲刷及磨损作用的性能
与混凝土的强度、骨料种类及级配
密实度、光滑度、耐磨性等密切相关
一般来说
由高标号水泥及质地坚硬的骨料
拌和而成的高强度等级混凝土
其抗冲刷能力较强
对于重力坝的溢流坝面及泄水孔壁面
是易产生冲刷磨蚀破坏的部位
一般要求混凝土的强度等级不低于C35
另外
拌制混凝土时
可以添加硅粉、钢纤维等材料
以提高混凝土材料的抗冲刷特性
或者在易发生冲刷破坏的部位
采用特殊材料如钢板衬砌
环氧树脂材料、聚脲材料等
以保护混凝土免受冲刷破坏
5、抗裂性能
混凝土重力坝属于大体积混凝土结构
由于温度变化引起的变形受到
外界约束产生温度应力
以及材料干缩、冷缩或体积收缩等
容易产生裂缝
对大坝安全产生不利影响
因此
在材料和坝体构造设计时
应选用低热水泥
掺入外加剂
减少水泥用量
以及做好温控措施
采用合理的分缝、分块构造措施等
提高混凝土的抗裂性能
减少混凝土裂缝的产生
以上是水工混凝土材料主要性能的几个方面
在进行具体材料设计及指标选定时
需根据混凝土所在的部位
工作条件及其承担的功能而定
为合理使用混凝土材料
通常将坝体按照不同部位
和不同工作条件进行分区
不同的分区采用不同性能的混凝土
如图所示为坝体混凝土分区示意图
对于不同的部位和分区
重点关注的混凝土材料性能有所不同
对于上游蓄水位以下的坝面
和下游水位以下的坝面
混凝土材料主要用以防渗
因此对混凝土材料的抗渗性要求较高
对于上下游水位升降变幅区
混凝土材料经常承受干湿循环
温度变化的影响
对其耐久性的影响较为强烈
在寒冷地区也可能产生冰冻
因此需要重视材料耐久性
即抗冻性指标的要求
对于坝体下部及内部混凝土
材料的强度、抗裂性能
以及温度控制是其重点关注的问题
而对于溢流面以及泄水孔洞的壁面
承受高速和挟沙水流的冲刷磨蚀
对其抗冲刷特性需要提出较高标准
上述是坝体不同分区
对混凝土材料性能的要求
那么
是否坝体都可以划分为多个分区
以及采用多种类型的混凝土呢
并非如此
在实际工程中
还需考虑施工的方便
为便于混凝土的统一配制、生产和运输
分区不宜过多
且尽量减少混凝土的种类
并与枢纽中其他建筑物的
混凝土强度等级尽量一致
在同一浇筑块中
混凝土的种类不宜超过2种
而相邻部位的混凝土强度等级不宜差别过大
以免由于变形不协调而产生应力集中或温度裂缝
本节课我们回顾了混凝土材料的性能
以及基于功能要求的重力坝分区和材料性能指标的选择
下节课中
我们将重点学习混凝土材料的温度应力及温度控制
-1.1 水问题与水利工程及本课程概述
--教学视频
-1.2 中国当前的水利工程建设概况
--教学视频
-1.3 水利枢纽与水工建筑物
--教学视频
-本章讨论
-本章测试
-2.1 概述
--教学视频
-2.2 重力坝的荷载及其组合
--教学视频
-2.3 重力坝的抗滑稳定分析
--教学视频（1）
--教学视频（2）
-2.4 重力坝的应力分析
--教学视频
-2.5 重力坝混凝土材料及温度控制
--教学视频（1）
--教学视频（2）
-2.6 重力坝的构造
--教学视频
-2.7 重力坝的基础处理
--教学视频
-2.8 泄水重力坝
--教学视频（1）
--教学视频（2）
--教学视频（3）
-2.9 其他型式的重力坝
--教学视频
-本章讨论
-本章测试
-3.1 概述
--教学视频
-3.2 拱坝的荷载及其组合
--教学视频
-3.3 拱坝的体型与布置
--教学视频
-3.4 拱坝的抗滑稳定分析
--教学视频
-3.5 拱坝的应力分析
--教学视频
-3.6 拱坝的材料与构造
--教学视频
-3.7 拱坝的坝基处理
--教学视频
-3.8 拱坝的坝身泄水
--教学视频
-本章讨论
-本章测试
-4.1 概述
--教学视频（1）
--教学视频（2）
--教学视频（3）
-4.2 土石坝的断面
--教学视频
-4.3 土石坝的材料与设计标准
--教学视频（1）
--教学视频（2）
-4.4 土石坝的渗流分析与渗透稳定
--教学视频
-4.5 土石坝的稳定分析
--教学视频（1）
--教学视频（2）
-4.6 土石坝的变形分析与变形控制
--教学视频
-4.7 土石坝的构造
--教学视频
-4.8 土石坝的坝基处理
--教学视频
-4.9 混凝土面板堆石坝
--教学视频
-本章讨论
-本章测试
-5.1 概述
--教学视频
-5.2 正槽溢洪道
--教学视频
-本章讨论
-本章测试
-6.1 概述
--教学视频
-6.2 水工隧洞的布置
--教学视频
-6.3 水工隧洞的进口段
--教学视频
-6.4 水工隧洞的洞身段及出口段
--教学视频
-6.5 地下洞室围岩稳定与支护
--教学视频
-本章讨论
-本章测试
-7.1 概述
--教学视频
-7.2 水闸的防渗排水设计
--教学视频
-7.3 水闸的消能防冲与闸室设计
--教学视频
-本章讨论
-本章测试
-教学视频
