水利工程大體積混凝土施工技術(shù)研究

張廣盛

摘 要：隨著水利工程施工技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，大體積混凝土施工技術(shù)在水利工程施工建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用。由于大體積混凝土施工工藝復(fù)雜，容易出現(xiàn)裂縫而且施工質(zhì)量影響因素較多，因此已經(jīng)成為水利工程的整體施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵內(nèi)容。首先分析大體積混凝土裂縫的主要成因，進(jìn)而概述大體積混凝土施工工藝，可以為大體積混凝土施工管理提供合理的參考。

關(guān)鍵詞：水利工程 大體積混凝土 施工 裂縫

中圖分類(lèi)號(hào)：TV544 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-3973（2013）005-009-02

1 引言

大體積混凝土通常是指混凝土結(jié)構(gòu)中最小斷面也大于1m的混凝土結(jié)構(gòu)，大體積混凝土的特點(diǎn)在于混凝土的澆筑量較大，結(jié)構(gòu)尺寸較大，混凝土內(nèi)部的鋼筋布置較多，施工質(zhì)量影響因素較多。由于混凝土體積相對(duì)較大，因而在混凝土澆筑結(jié)束后，在水泥水化熱的作用下很容易由于溫度應(yīng)力以及混凝土的收縮特性出現(xiàn)裂縫。對(duì)于水利工程施工而言，在重力壩、涵洞、水槽以及水閘等項(xiàng)目施工中，通常存在著較多的大體積混凝土施工內(nèi)容。因此，為了提高水利工程施工質(zhì)量，確保水利工程建設(shè)項(xiàng)目的安全可靠，必須重視大體積混凝土施工管理，避免大體積混凝土裂縫的發(fā)生，保證混凝土施工質(zhì)量滿足使用要求。

2 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生原因分析

（1）水泥水化熱導(dǎo)致的混凝土溫度應(yīng)力。水泥水化過(guò)程中會(huì)釋放出大量的熱量，然而由于大體積混凝土的結(jié)構(gòu)尺寸較大，而且表面系數(shù)也較小不利于混凝土內(nèi)部水化熱量的散失，因此混凝土澆筑結(jié)束后，水化熱難以散失造成混凝土內(nèi)部溫度升高，混凝土的內(nèi)外溫差增大，根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究表明，混凝土內(nèi)外溫差能夠達(dá)到60-65℃左右，如果施工處理不當(dāng)，當(dāng)溫度應(yīng)力超過(guò)混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂。

（2）混凝土的收縮特性造成的開(kāi)裂。由于水泥混凝土在澆筑結(jié)束后，大部分的水分會(huì)蒸發(fā)，水分的蒸發(fā)則會(huì)導(dǎo)致混凝土的收縮，產(chǎn)生收縮變形，特別是對(duì)于大體積混凝土，收縮變形量較大，變形過(guò)大則會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部應(yīng)力產(chǎn)生致使混凝土開(kāi)裂。

（3）大體積混凝土內(nèi)部約束條件的影響?；炷恋臏囟茸冃位蛘呤腔炷恋氖湛s變形，都會(huì)受到一定的約束作用，在約束作用下混凝土內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生一定的應(yīng)力，當(dāng)約束條件導(dǎo)致的內(nèi)部應(yīng)力超過(guò)混凝土的極限承載時(shí)，便會(huì)造成混凝土出現(xiàn)裂縫。

3 大體積混凝土施工技術(shù)研究

3.1 優(yōu)化混凝土的配合比設(shè)計(jì)

（1）混凝土原材料的選用。對(duì)于水泥的選用，應(yīng)該選用水泥水化熱相對(duì)較低的低熱硅酸鹽水泥或低熱礦渣硅酸鹽水泥，而且應(yīng)該保證用于大體積混凝土施工的水泥水化熱低于270kJ/kg。對(duì)于外摻劑的選用，應(yīng)該結(jié)合水利工程具體情況通過(guò)水泥適應(yīng)性以及實(shí)際應(yīng)用效果選擇，外加劑可以選擇使用緩凝高效減水劑，盡可能的通過(guò)原材料的選擇降低混凝土的水化熱。

（2）大體積混凝土配合比的設(shè)計(jì)。配合比的設(shè)計(jì)應(yīng)該以降低混凝土的水化熱、確?；炷恋氖┕ず鸵仔砸约疤峒胺€(wěn)定性作為設(shè)計(jì)目標(biāo)，經(jīng)過(guò)優(yōu)選綜合確定混凝土的配合比設(shè)計(jì)。1）在確保大體積混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級(jí)的前提下，應(yīng)該盡可能地降低水泥用量以及水膠比，降低水泥水化熱的產(chǎn)生。2）在保證大體積混凝土的施工和易性，能夠滿足混凝土泵送澆筑的前提下，盡可能減少砂率，盡可能地控制在35%-40%左右，以減小大體積混凝土的變形。3）盡可能地降低混凝土的用水量，對(duì)于沒(méi)有特殊要求的大體積混凝土應(yīng)該將緩凝時(shí)間控制在20小時(shí)左右。

（3）大體積混凝土的生產(chǎn)與運(yùn)輸。對(duì)于用于水利工程大體積混凝土的生產(chǎn)，應(yīng)該嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范要求，對(duì)滬寧圖進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，確?；炷恋膹?qiáng)度等級(jí)、坍落度、水化熱、收縮、泌水量、可泵性等指標(biāo)滿足大體積混凝土工程施工要求。混凝土的運(yùn)輸必須采用具有防風(fēng)、防曬、防雨與防寒功能的混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)運(yùn)輸，在運(yùn)輸過(guò)程中為了避免混凝土的離析以及初凝，應(yīng)該保持混凝土在運(yùn)輸過(guò)程中的攪拌。如果運(yùn)抵混凝土澆筑施工現(xiàn)場(chǎng)的坍落度不滿足使用要求或者是出現(xiàn)嚴(yán)重的離析，應(yīng)該停止用于大體積混凝土的澆筑改作他用，以免影響水利工程施工質(zhì)量。

3.2 大體積混凝土施工作業(yè)

（1）大體積混凝土施工技術(shù)準(zhǔn)備。在開(kāi)展大體積混凝土工程施工作業(yè)前，應(yīng)該根據(jù)規(guī)范規(guī)定的驗(yàn)算方法對(duì)大體積混凝土的溫度、溫度應(yīng)力及收縮應(yīng)力進(jìn)行驗(yàn)算，并通過(guò)計(jì)算明確大體積混凝土的升溫峰值，里表溫差及降溫速率的控制指標(biāo)，通過(guò)相應(yīng)的指標(biāo)制定完善的溫控技術(shù)措施。對(duì)于水利工程施工而言，通常情況下溫控指標(biāo)未 混凝土澆筑體在入模溫度基礎(chǔ)上的絕熱溫升值最大值為45℃，混凝土澆筑塊體的里表溫差（不含混凝土收縮的當(dāng)量溫度）為30℃，混凝土澆筑體的降溫速率為2.0℃/d。

（2）大體積混凝土模板工程施工。大體積混凝土模板工程施工過(guò)程中，出了應(yīng)該按照國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范進(jìn)行必要的穩(wěn)定性、強(qiáng)度以及剛度驗(yàn)算外，還應(yīng)該結(jié)合大體積混凝土對(duì)于保溫養(yǎng)生的要求設(shè)置必要的保溫措施。拆模的時(shí)間也不能僅僅以大體積混凝土的強(qiáng)度形成作為時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，而應(yīng)該綜合考慮溫度控制要求，在大體積混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度形成，而且內(nèi)外溫差滿足標(biāo)準(zhǔn)要求后方可拆模。

（3）大體積混凝土的澆筑。大體積混凝土的澆筑可以財(cái)務(wù)分層連續(xù)澆筑或者是推移式連續(xù)澆筑的方式進(jìn)行作業(yè)，分層澆筑又可以分為全面分層、分段分層以及斜向分層等幾種形式。無(wú)論采取那種澆筑方式，都應(yīng)該盡可能的縮短混凝土的澆筑間隔時(shí)間，并保證在混凝土初凝之前完成大體積混凝土的澆筑。通常情況下大體積混凝土的澆筑是按照由低到高的澆筑順序，沿著混凝土結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)邊一側(cè)向短邊一側(cè)澆筑，如果混凝土能夠確保持續(xù)供應(yīng)，也可以采取多點(diǎn)多邊同時(shí)澆筑的方式。為了保證大體積混凝土的施工質(zhì)量，應(yīng)該合理的控制混凝土的澆筑分層厚度，如果采用泵送混凝土，通常情況下需要控制分層厚度在60Cm左右，如果采用非泵送混凝土，則分層澆筑的厚度不應(yīng)該超過(guò)40cm，以免厚度過(guò)大造成混凝土的振搗效果難以達(dá)到。對(duì)于大體積混凝土的振搗，應(yīng)該采用二次振搗工藝，保證振搗的時(shí)間和位置，防止漏振、過(guò)振和欠振，避免振搗不足造成大體積混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足。

（4）特殊氣候條件下的大體積混凝土施工。對(duì)于酷熱、低溫或者是大風(fēng)等特殊天氣條件下進(jìn)行大體積混凝土施工作業(yè)時(shí)，必須采取特殊的技術(shù)措施來(lái)確保大體積混凝土施工質(zhì)量合格?？釤崽鞖鈩t應(yīng)該主要是采取降溫措施，通過(guò)風(fēng)冷、加冰等一系列措施降低混凝土原材料的澆筑溫度，盡可能的降低降低混凝土入模溫度，并嚴(yán)格控制在30℃以下。低溫天氣條件下，則應(yīng)該采取熱水拌合、加熱集料等措施來(lái)提高大體積混凝土的入模溫度，并保證溫度不得低于規(guī)范規(guī)定的最低溫度5℃，在大體積混凝土澆筑結(jié)束后立即用塑料薄膜及保溫材料進(jìn)行保濕保溫養(yǎng)護(hù)。大風(fēng)天氣開(kāi)展大體積混凝土作業(yè)，則應(yīng)該采取妥善的防風(fēng)措施，并通過(guò)增加混凝土表面的抹壓次數(shù)，及時(shí)覆蓋塑料薄膜和保溫材料等措施來(lái)保持混凝土表面濕潤(rùn)，防止風(fēng)干。

3.3 大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)

為了避免大體積混凝土出現(xiàn)裂縫，養(yǎng)護(hù)應(yīng)該采取保溫保濕養(yǎng)護(hù)的方式。混凝土的保溫養(yǎng)護(hù)通常采用塑料薄膜、麻袋、阻燃保溫被覆蓋在已經(jīng)澆筑完成的混凝土之上，也可以采取擋風(fēng)保溫棚或遮陽(yáng)降溫棚作為大體積混凝土的保溫措施。在混凝土澆筑施工前，在混凝土內(nèi)部設(shè)置溫度傳感器或者是測(cè)溫管，及時(shí)監(jiān)測(cè)混凝土的內(nèi)外溫差，確保大體積混凝土的里表溫差及降溫速率滿足大體積混凝土對(duì)于溫控指標(biāo)的要求，當(dāng)大體積混凝土的表面溫度與環(huán)境溫差小于30℃時(shí)，可以拆除保溫養(yǎng)護(hù)措施。對(duì)于混凝土的保濕養(yǎng)護(hù)，通常情況下保濕養(yǎng)生時(shí)間不少于兩周，在養(yǎng)生的過(guò)程中定期的對(duì)塑料薄膜或養(yǎng)護(hù)劑的完整情況進(jìn)行檢查，確保大體積混凝土的表面處于濕潤(rùn)狀態(tài)。

4 結(jié)語(yǔ)

在水利工程項(xiàng)目建設(shè)施工過(guò)程中，大體積混凝土施工作為混凝土工程的重要內(nèi)容，對(duì)于水利工程的施工質(zhì)量也具有重要的影響作用。因此，必須優(yōu)化大體積混凝土施工技術(shù)，控制大體積混凝土裂縫的發(fā)生發(fā)展。同時(shí)，應(yīng)該不斷借助新的施工工藝與施工材料，并完善大體積混凝土施工質(zhì)量驗(yàn)收環(huán)節(jié)，以進(jìn)一步提高大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量，確保水利工程施工質(zhì)量的可靠。

參考文獻(xiàn)：

[1] 井向陽(yáng)，周偉，劉俊，等.高碾壓混凝土壩快速施工過(guò)程中的溫度控制措施[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2013（01）.

[2] 李華祥.淺談水利水電工程大體積混凝土裂縫成因及溫度控制措施[J].經(jīng)營(yíng)管理者，2010（09）.

[3] 馮建春.巴家咀水庫(kù)新建溢洪道工程大體積混凝土溫度控制措施[J].農(nóng)業(yè)科技與信息，2009（22）.

[4] 黃宗敏.論水工建筑混凝土施工裂縫的產(chǎn)生及處理[J].廣東水利水電，2007（S1）.