Page 86 - 2022年第53卷第6期

水 利 学 报

２０２２年 ６月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５３卷 第 ６期

文章编号：０５５９ － ９３５０（２０２２）０６ － ０７１２ － １１

高寒地区 ＲＣＣ坝越冬层碾压式导电混凝土电阻率细观分析

１
１
２
１
２
李明超 ，邓根华 ，于立新 ，张梦溪 ，张俊涛 ，贾 超 ２
（１．水利工程仿真与安全国家重点实验室 天津大学，天津 ３００３５０；
２．黄河勘测规划设计研究院有限公司，河南 郑州 ４５０００３）
摘要：高寒地区碾压混凝土重力坝越冬层的保温是坝体温控防裂的关注要点。不同于传统的外部保温措施，本文
提出一种用于 ＲＣＣ坝越冬层面的碾压式导电混凝土（ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅＲｏｌｌｅｒ － ＣｏｍｐａｃｔｅｄＣｏｎｃｒｅｔｅ，ＥＲＣＣ），可
通过自发热解决寒潮期坝体内外温差大的问题。ＥＲＣＣ的电热性能是区别于常规混凝土的主要特性，电阻率是其
关键参数。首先制备了不同粗骨料含量的 ＥＲＣＣ试件，测量不同龄期下电阻率的变化趋势，得出粗骨料含量对电
阻率的影响；进而建立 ＥＲＣＣ － ２Ｄ细观数值模型，分析了界面过渡区（ＩｎｔｅｒｆａｃｉａｌＴｒａｎｓｉｔｉｏｎＺｏｎｅ，ＩＴＺ）对混凝土电
阻率的影响，通过数值计算对 ＩＴＺ进行参数率定；最后通过耦合连续介质与非连续介质计算方法，建立出不同粗
骨料含量下的 ＥＲＣＣ － ３Ｄ细观数值模型，通过试验验证细观数值模拟的正确性。可以发现，混凝土中骨料含量增
加可显著增大 ＥＲＣＣ２８ｄ龄期的电阻率；ＩＴＺ的电阻率为砂浆电阻率 １．５倍，且 ＩＴＺ电阻率对混凝土电阻率几乎
无影响；为量化 ＥＲＣＣ电阻率与骨料含量和砂浆的关系，结合试验与细观数值模拟提出了 ＥＲＣＣ电阻率数学计算
模型；保持粗骨料体积分数不变，试件尺寸和级配的变化对 ＥＲＣＣ电阻率无影响。
关键词：碾压混凝土重力坝；ＥＲＣＣ；骨料含量；电阻率；细观分析
文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２１１０９４
中图分类号：ＴＶ４３１
１ 研究背景

近年来，我国大坝建设逐步向着高海拔、高纬度的西部高寒地区发展 ［１］ 。与气候温和的地区相
比，高寒地区环境具有温差大、极端气温低、冬歇期长、风力等级高、气候干燥等特点，特别是长历
时的冬歇期给混凝土坝越冬层保温防裂带来了严峻的考验，主要体现在以下三点：（１）遭遇冬季极端
寒潮气候时，由于冬季仓面保温被覆盖厚度不够或加拆时间不当，易造成内外温差过大产生裂缝；（２）
长时冬歇期使越冬仓面成为第二年新浇筑混凝土强约束面，带来较大的约束应力；（ ３）由于长间歇面
层间结合部位抗拉强度低于标准值，使得越冬面易产生水平层间缝 ［２］ 。多个工程由于温控防裂措施不
当导致坝体出现裂缝：辽宁观音阁碾压混凝土坝在 １９９１—１９９４年三个越冬层面的上下游产生水平裂
缝，裂缝长度几乎达到整个坝段 ［３］ ；新疆某碾压混凝土重力坝因揭被后遭受夜间低温和寒潮侵袭，致
使越冬层附近产生裂缝 ［４］ 。
为有效解决越冬层保温防裂的难题，近年来已开展了大量工作，提出了多种措施并应用于工程之
中，可以分为三种方式：（ １）覆盖保温材料，如保温被 ［５］ 、雪层 ［６］ 等表面防护措施，但混凝土坝越冬
仓面大、保温材料层数多 ［７］ ，增大施工成本、降低施工效率。此外，覆盖或揭被时间不当，导致坝体
遭受寒潮侵袭，坝体易产生裂缝 ［８］ ；（２）设置结构缝 ［９］ ，释放过大的温度应力，但此类缝无法承受拉
应力，破坏了大坝的整体性，还需在缝的上游侧设置止水、槽钢等结构 ［１０］ ；（３）采用微膨胀混凝土补

收稿日期：２０２１ － １２ － １３；网络首发时间：２０２２ － ０６ － ０６
网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ?ｄｅｔａｉｌ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２２０６０２．１６５５．００３．ｈｔｍｌ
基金项目：国家自然科学基金项目（５１８７９１８５）；国家大坝安全工程技术研究中心开放基金项目（ＣＸ２０１９Ｂ０２）
作者简介：李明超（１９７９ － ），教授，主要从事水利工程仿真与优化分析研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ＬＭＣ＠ｔｊｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
— ７ １ —
２