混凝土面板堆石坝是在其上游坝表设置以混凝土面板作为防渗材料并且以堆石体作为支撑材料的一种坝型。目前,堆石坝混凝土面板主要以强度作为控制指标,考虑坝体结构在荷载作用下的安全性和实用性,但是很少考虑由于环境因素的长期作用而引起材料结构本身安全性以及适用性的劣化。我国东北寒冷地区己建或在建工程实践表明,受东北地区特殊的气候、水文地质条件、施工等因素的影响,混凝土面板在运行期特别在施工期容易产生混凝土性能劣化、腐蚀问题,主要包括混凝土早期和后期的开裂、钢筋锈蚀、混凝土冻融、溶蚀、环境的化学侵蚀、碱骨料反应破坏等。诸多问题中,混凝土面板裂缝是降低混凝土耐久性和安全性的最重要的因素之一,其决定了混凝土渗透性,且裂缝与其他问题耦合作用,产生叠加效应,使混凝土面板性能劣化加快,以致加速破坏。因此,寒冷地区混凝土面板堆石坝如何提高混凝土面板耐久性和安全性,避免混凝土面板裂缝产生,是亟待解决的重要问题之一。混凝土面板裂缝成因诸多,如混凝土原材料自身因素、结构因素、施工因素、自然条件因素等。通过查阅相关文献,混凝土面板阻裂主要从优化混凝土配合比、加强面板施工质量管理、面板合理分缝及配筋、优化主堆石和下游堆石的分区、提高堆石填方的压实密度等几方面进行。鉴于此,根据黑龙江牡丹江地区气候、地理、水文、地质条件,考虑混凝土面板对温度以及干缩条件下变形的敏感性,从混凝土原材料角度出发,深入优化混凝土配合比,使混凝土具有低收缩性和自生体积变形,并采取表面喷涂技术对混凝土面板外表加以防护,以尽可能避免混凝土面板的开裂,是切实可行的混凝土面板阻裂技术。通过本项目研究,能够尽量减少因混凝土原材料自身因素而对混凝土面板开裂产生的影响,为混凝土面板优化设计、现场施工提供技术保证。论文主要研究内容和成果如下:(1)面板阻裂混凝土胶凝材料配合比设计研究基于水泥、粉煤灰和硅灰的粒度分析,并结合紧密堆积理论,计算得出一种高性能水泥基材料。当水泥、粉煤灰、硅灰三种球形颗粒材料在混合体系最大密实度达到95.83%时,高性能水泥基材料的最佳配比为:水泥80%、粉煤灰15%、硅灰5%。(2)减缩防裂微膨胀材料配制研究通过水泥基材料配合比设计及相关性能的试验研究,确定多组分复合多功能减缩防裂微膨胀的胶凝材料最佳组合掺量:水泥74.7%、粉煤灰15%、微硅粉5%、膨胀剂5.3%、0.6kg/m~3聚丙烯纤维。(3)防裂微膨胀面板混凝土配合比设计及性能研究经过胶凝材料紧密堆积理论的分析与试验、砂浆性能(力学性能、变形性能及微观性能等)及混凝土的调配与性能(新拌性能、力学性能、变形性能、抗冻性能、抗渗性能、抗溶蚀性能及微观性能等)试验分析,推荐出的多组分微膨胀阻裂面板混凝土配合比满足设计C40F400W10技术要求。