葡萄牙第一座碾压混凝土坝

F．伏特加

葡萄牙东南部的Alentejo地区的阿尔克瓦拱坝最近就将要完工，它的主要作用是发电。该工程将与它下游23公里处的佩德罗冈碾压混凝土坝一起完工。这个工程是由葡萄牙的SA公司在2002年7月开始修建，聘请了Germany-based Fosce作为其碾压混凝土筑坝技术的顾问工程师。

佩德罗冈大坝的坝轴线为直线，全长450m，其中包括一个300m 长的开敞式自由溢流坝段。大坝高43m，总共的混凝土方量为40万立方。碾压混凝土部分共分为7个坝段，中间用垂直接头连接。左半部分由6个常态混凝土坝段组成，他们之间是相互独立工作的，将配套设施和探测系统布置在这一区域也更为方便。同时电站厂房和两个碾压混凝土坝段被布置在泄洪区的表面。

细部构造设计：

佩德罗冈大坝最初设计时全部采用碾压混凝土坝，设置自由开敞式溢流坝。但后来为了在左岸布置电站厂房和一个过鱼道，所以设计被改为采用一个复合结构，左岸坝段是25万方的常态混凝土坝，右岸坝段是15万方的碾压混凝土坝。碾压混凝土的胶凝材料为I-42.5型水泥和粉煤灰。其粉煤灰由锡尼什火电站提供。骨料是承包商从采沙区的河床上挖取。骨料的加工过程包括：两次破碎，使其最大粒径不大于38mm；然后进行筛分，选取两种粒径的骨料。一种是0～9.5mm，另一种是9.5～38mm。

碾压混凝土的拌和场是连续型的，容量至少要640吨/hr或270方/hr。具体的标准是要一次就能铺一层30cm厚的混凝土。振动碾压机械必须有不低于10吨的静态重量。

碾压混凝土的层与层之间的连接分类可分为两种，一种叫“冷接”，一种是“热接”，它是根据两层之间的铺筑时间间隔是否超过4小时来决定的。所有的“冷接面”在浇筑下一层碾压混凝土前都必须进行表面的混合处理。两个垂直接头之间要错开布置于每层碾压混凝土之中。结构伸缩缝布置于垂直面分开的两个相邻的基岩处。距离一般为40～60m要设置一个结构伸缩缝。诱导缝最大间距不得超过20m，中间设置一个聚乙烯板防渗。结构伸缩缝间设置一丙烯酸树脂进行止水。

在原来的设计中，上游面是采用你混凝土预制板进行防渗。连接碾压混凝土的廊道的表面要覆盖一层防渗材料聚氯乙烯膜，且最小厚度不得小于2毫米。再加上生产时要与一土工织物融合，其重量超过200g/m2在所有层的上游和下游地区都要设置一个组合层。另外，在每个转折点处施工时都要设置一从上游延伸至下游的预制板。

备选提案：

2003年3月，Mota-Engil提出了一项建议。他建议对大坝的某些方面进行修改。2003年6月份，业主方同意在这个夏季就针对他的这一提议在实验室进行模拟实验，然后在9月份进行决议。硬性碾压混凝土和其连接的实验取得了成功，其影响是巨大的。2004年一月份在佩德罗冈碾压混凝土大坝的下游溢洪道挑坎处开始应用碾压混凝土。其主要目的是提高碾压混凝土的性能以解决从前碾压混凝土的连接困难的问题，并且提高碾压混凝土的抗渗性能从而达到一定的抗渗要求。这样就使得在结构上可以避免使用上游防渗膜，减小了碾压混凝土的施工难度，降低大坝的造价。

骨料的改进：

Guadiana河的骨料来源中有许多粉状细小颗粒材料能够通过200号筛（0.075mm），而且在某些时候它们具有一定的可塑性。从一开始人们就清楚的知道制作混凝土的骨料必须进行冲洗。原定的规格中没有要求湿式筛分，所以这些粉状颗粒不能从0～9.5mm和9.5～38mm的粒径中分离出来。因此碾压混凝土材料的级配曲线是难以达到预期要求的。粒径大小的种类也因此增加到4：2粗骨料（5～19mm 和19～38mm）；细骨料（0～5mm）。在新设计的骨料厂中用石灰石填料所得的三种粒径的级配曲线。符合要求的新粗骨料和粉状材料经过水洗后都能被分离出来。最后得到的粗骨料就是一个良好的控制产品，而且经水洗后要减少百分之一。细骨料有一个最高百分比要低于200号筛约1%～4%，细骨料的质量也得到了保证，混凝土的强度也几乎增加一倍。

胶凝材料：

通常混凝土中水泥和粉煤灰所占平均比重为135kg/m3和23kg/m3，这个比例的水泥已经能够达到设计的强度和质量要求。要改善混凝土材料的强度，则要求初步实验的组合方案达到最佳结合材料为新的组合。此外，采用较高胶凝材料的水泥意在改善碾压混凝土的原位性能（包括抗渗性、强度、横向连接能力）。水泥与砂浆在混凝土中所占的最小比例为42%～55%。而且一种胶凝材料为200kg/m3(65%粉煤灰)很容易满足强度要求，同时也很经济。也就是说增加粉煤灰在混凝土中所占的比例会降低混凝土的成本。进一步的实验表明，加入具有缓凝作用的掺合料和加减水剂可以在不改变混凝土强度的基础上减少水泥用量。最后常态混凝土中水泥和粉煤灰的比例为55kg/m3 和165kg/m3。

其他优点：

增加粉煤灰用量减少水泥的用量还会带来很多的好处。例如，就温度应力来说，骨料的生产储存都应该在冬季进行。此外，在没有采取预冷技术下，碾压混凝土的施工应该在冬季。而新型碾压混凝土将不会被这些条件所限制（新型碾压混凝土的水化热低，28天的热量比以前要减少60%）。从而降低了温度对混凝土的限制，混凝土的凝结可以在夏季完成。现在就有两个临时碾压混凝土围堰即将在夏季完成。

它的另一个好处就是可以大大改善混凝土的工作性能。在达到一个相同强度时，这种新型的碾压混凝土可以减少20%的用水量。碾压混凝土在经过较长时间的运输后依然能够保持其良好的性能。

国际水力和大坝施工©2008