關(guān)于水利工程中大體積混凝土施工技術(shù)的研究

毛南飛 曾石峰

摘要：本文闡述了大體積混凝土的種類，分析了大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因，對大體積混凝土裂縫的預(yù)防及施工技術(shù)進行了具體的探討。

關(guān)鍵詞：水利工程；大體積混凝土；施工技術(shù)

1 大體積混凝土的種類

經(jīng)濟的快速發(fā)展帶動了基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)速度的加快，水利工程是與人們的生活息息相關(guān)的工程，因此在其施工過程中質(zhì)量的控制是十分關(guān)鍵的，水利工程的主要材料是鋼筋混凝土，隨著水利工程條件的復(fù)雜性及施工技術(shù)要求的越來越高，在其工程的關(guān)鍵部位均開始用大體積混凝土結(jié)構(gòu)，大體積混凝土施工技術(shù)質(zhì)量控制的好壞直接影響到水利建筑功能的實現(xiàn)。

1.1 表面裂縫

大體積混凝土結(jié)構(gòu)澆筑后，水泥在凝結(jié)硬化過程中釋放大量水化熱，熱量聚集在混凝土內(nèi)部不易散發(fā)，從而使混凝土內(nèi)部溫度急劇升高并與表面溫度產(chǎn)生溫差，形成溫度梯度。當溫差超過25～28℃時，會使結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，而表面產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力。混凝土是一種脆性材料，當表面拉應(yīng)力超過此時的混凝土極限抗拉強度時，就會在混凝土表面產(chǎn)生溫度裂縫。施工階段外界氣溫驟降也是影響表面裂縫產(chǎn)生的重要因素。

1.2 深層裂縫

表面裂縫的發(fā)展，形成深層裂縫。當表面裂縫形成以后，仍然長期暴露，比如上、下游面、或柱狀塊頂面或拆模后的側(cè)面，若混凝土內(nèi)部的溫度很高，則混凝土內(nèi)部繼續(xù)降溫，就會形成一種非線性溫度場，混凝土各單元之間變形不一致，形成一種約束（內(nèi)部熱混凝土約束外部冷混凝土收縮變形）也會產(chǎn)生溫度應(yīng)力，此種溫度應(yīng)力將在表面裂縫端部形成應(yīng)力集中，使表面裂縫向縱深發(fā)展。

1.3 貫穿裂縫

混凝土的貫穿裂縫主要是由于混凝土的降溫和收縮作用引起的。大體積混凝土澆筑初期，混凝土處于升溫階段及塑性狀態(tài)，彈性模量較小，從而變形引起的應(yīng)力較小，所以溫度應(yīng)力較小，一般可忽略不計。當混凝土開始降溫時，因散熱而產(chǎn)生收縮。加之混凝土硬化過程中，由于混凝土內(nèi)部拌和水的水化和蒸發(fā)，以及膠質(zhì)體的膠凝作用，促使混凝土硬化時收縮。

2 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

2.1 溫差導(dǎo)致混凝土裂縫

大體積混凝土在澆筑過程中中，由于水泥水化熱所引起的溫差會較大，在澆筑過程一般都是一次成型的，因此成型后的水泥水化熱后聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部無法散發(fā)出來，這樣混凝土內(nèi)部的溫度會高于外部的溫度，內(nèi)外溫差的影響會導(dǎo)致壓力產(chǎn)生膨脹力，當溫度比降低的時候則會出現(xiàn)較大的收縮力，極易導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生。

2.2 收縮導(dǎo)致混凝土裂縫

硬化的過程中的混凝土會出現(xiàn)散熱現(xiàn)象，這一現(xiàn)象的發(fā)生伴隨著其收縮應(yīng)力也相應(yīng)增大，特別是在大體積的混凝土構(gòu)造中，一旦混凝土的最大抗拉強度低于收縮應(yīng)力，結(jié)構(gòu)的表面就會不同程度的出現(xiàn)裂縫。大體積混凝土結(jié)構(gòu)中，即便是水灰比較高，結(jié)構(gòu)自身收縮不大的情況下，一旦與溫度產(chǎn)生的收縮力度疊加時，產(chǎn)生的收縮應(yīng)力是非常大的，如果不出現(xiàn)疊加時，一般不會出現(xiàn)裂縫，因此在大型工程中，混凝土自身的收縮量也被作為一個評定指標進行指導(dǎo)工程建設(shè)的標準進行考慮。

3 大體積混凝土裂縫的預(yù)防措施

3.1 對溫差裂縫的預(yù)防

由于溫差造成混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，主要是因為水氣化作用下，結(jié)構(gòu)的內(nèi)部和外部溫度出現(xiàn)差異過大造成的，引起水汽熱現(xiàn)象的主要原因是水與水泥的配置標準、外加劑及攙和劑的選擇以及單位用水量等，還有就是對施工過程中的控制。所以，對施工技術(shù)的控制也避免大體積混凝土構(gòu)造出現(xiàn)裂縫的有效辦法，在實際工作中應(yīng)該加以注意。

3.1.1 澆筑厚度與速度的控制

澆筑大體積混凝土結(jié)構(gòu)的方案一般可分為三類：全面分層、分段分層和斜面分層。對混凝土澆筑強度要求較大的是全面分層法，要求最小的是斜面分層法，在工程施工中，可以根據(jù)具體的搗實方法、尺寸與混凝土的供應(yīng)能力來選擇具體的澆筑方案，現(xiàn)在最常用的方法主要是斜面分層法。

3.1.2 密實度的控制

為了使入模的混凝土成型和增加其密實度，就要對混凝土進行搗實作業(yè)。在混凝土進入到模內(nèi)后，應(yīng)該立刻進行充分的振搗，使模板的每個角落都充滿混凝土，并使氣體在振搗的過程中排出，這樣混凝土的密實度就大大提高，體積較大的混凝土構(gòu)造最好進行多次振搗技術(shù)，振搗次數(shù)越多，混凝土的強度就會越大，其抗裂縫的性能也就越強。

3.1.3 初始溫度的控制

為了避免由于太大的溫差導(dǎo)致混凝土裂縫的產(chǎn)生，可以在初始溫度上進行控制，在夏季高溫季節(jié)，在拌合物及出料口采用人工降溫的方式進行降溫，如冷水噴淋預(yù)冷骨料或加冰片等，同時還可以在混凝土內(nèi)部埋設(shè)冷水管對混凝土進行冷卻處理。

3.1.4 拆模時間控制

在混凝土硬化后才可進行拆模作業(yè)，通常情況下拆模的時間越晚越好，同時在拆模時要注意控制混凝土的表面溫度，與外界的溫度應(yīng)符合，不能有太大的溫差，以免產(chǎn)生裂縫。同時拆模對邊角部分不規(guī)整的地方要進行修整。

4 大體積混凝土施工技術(shù)

4.1 降低水泥水化熱

4.1.1 混凝土的熱量主要來自水泥水化熱，因此選用低水化熱的礦渣硅酸鹽水泥配制混凝土。

4.1.2 充分利用混凝土的后期強度，減少每立方米混凝土中的水泥用量。

4.1.3 使用粗骨料，施工中根據(jù)現(xiàn)場條件盡量選用粒徑較大，級配良好的粗骨料；采用摻加粉煤灰和減水劑的“雙摻”技術(shù)，改善了混凝土的和易性，降低水灰比，以達到減少水泥用量，降低水化熱的目的。

4.1.4 在施工中我們嚴格控制混凝土的塌落度，在現(xiàn)場設(shè)專人進行塌落度的測量工作，將混凝土的平均塌落度始終控制在120mm，對于塌落度大于130mm的混凝土杜絕使用。

4.1.5 在基礎(chǔ)內(nèi)部預(yù)埋冷卻水管，通循環(huán)冷卻水，強制降低混凝土水化熱溫度。

4.1.6 在閘墩基礎(chǔ)施工中，摻加10%～15%的大石塊，減少混凝土的用量，以達到節(jié)省水泥和降低水化熱的目的。施工中對石塊的材質(zhì)、粒徑，填充方法、間距等都作了詳細的規(guī)定。

4.2 降低混凝土入模溫度

4.2.1 當澆筑大體積混凝土時，應(yīng)選擇適宜的氣溫下進行，對于攪拌混凝土的用水可以選擇溫度較低的地下水，同時對于拌合物無論在運輸還是澆筑過程中都要進行降溫處理，這樣有利的控制拌和物的入模溫度，從而降低水化熱過程中的溫度差。

4.2.2 摻加相應(yīng)的緩凝型、減水劑。

4.2.3 在混凝上入模時，采取強制通風措施，加速模內(nèi)熱量的散發(fā)。

4.3 加強施工中的溫度控制

4.3.1 在混凝土澆筑之后，做好混凝土的保溫保濕養(yǎng)護，在夏季由于溫度較高，要做好澆筑過程中的降溫工作，同時要保證降溫過程要緩慢，不能驟降，這樣會有效的降低溫度應(yīng)力的產(chǎn)生。同時在冬季時要做好保溫工作，要采取必要的保暖措施，確保澆筑過程中溫度內(nèi)外溫度差過大，引起混凝土裂縫的產(chǎn)生。

4.3.2 采取長時間的養(yǎng)護，規(guī)定合理的拆模時間，延緩降溫時間和速度，充分發(fā)揮混凝土的“應(yīng)力松弛效應(yīng)”。

4.3.3 加強測溫和溫度監(jiān)測與管理，實行信息化控制。

4.3.4 合理安排施工程序，控制混凝土在澆筑過程中均勻上升，避免混凝土堆積過大高差。

4.4 改善約束條件，削減溫度應(yīng)力

在大體積混凝土基礎(chǔ)與墊層之間設(shè)置滑動層，施工時采用刷熱瀝青作為滑動層，以消除嵌固作用，釋放約束應(yīng)力。

5 結(jié)束語

近幾年來，自然災(zāi)害頻繁發(fā)生，水利工程建設(shè)可以有效的防治自然災(zāi)害對人們生命和財產(chǎn)的威脅，大量的水利工程建設(shè)不斷的開始建設(shè)，同時其施工技術(shù)也得到了較大的提高，特別是大體積混凝土的施工技術(shù)，在新技術(shù)的帶動下，對于控制大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生取得了顯著的提升，這對水利工程建設(shè)的快速發(fā)展起到了積極的推動作用。

參考文獻：

[1]混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S].中國建筑工業(yè)出版社.2011.

[2]水工混凝土研究與應(yīng)用[M].中國水利水電出版社.2010.