水利施工中的大體積混凝土抗裂技術(shù)

許衍磊　陳祥明　葛均玲　魏書芹

【摘要】水利工程的設(shè)施建設(shè)需要以大體積混凝土為依托，而混凝土在與水接觸后易發(fā)生開裂等威脅水利工程的現(xiàn)象，因此這就需要我們在實際的工程施工中找出預防這類威脅因素發(fā)生的方法，本文主要分析了水利工程中大體積混凝土裂縫的原因及抗裂技術(shù)措施。

【關(guān)鍵詞】水利工程；大體積混凝土；抗裂技術(shù)

水利大壩時常涉及到大體積混凝土施工，大體積混凝土結(jié)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)截面大，水泥用量多，水泥水化所釋放的水化熱會產(chǎn)生較大的溫度變化和收縮作用，所以容易產(chǎn)生裂縫，影響到工程質(zhì)量。因此，在進行大體積混凝土的施工過程中，必須嚴格控制大體積混凝土的施工質(zhì)量。

一、水利工程大體積混凝土施工的特點

（1）水利工程承擔擋水、蓄水和泄水的任務，因而對水工建筑物的穩(wěn)定、承壓、防滲、抗沖、耐磨、抗凍、抗裂等性能都有特殊要求，需按照水利工程的技術(shù)規(guī)范，采取專門的施工方法和措施，確保工程質(zhì)量。

（2）水利工程對地基的要求比較嚴格，工程又常處于地質(zhì)條件比較復雜的地區(qū)和部位，地基處理不好就會留下隱患，事后難以補救，需要采取專門的地基處理措施。

（3）水利工程多在河道、湖泊、沿海及其他水域施工，需根據(jù)水流的自然條件及工程建設(shè)的要求進行施工導流、截流及水下作業(yè)。

二、水利大體積混凝土施工裂縫的形成原因

1、水泥水化熱

水化熱是指物質(zhì)與水化合時所放出的熱。水泥的水化熱是大體積混凝土內(nèi)部熱量的主要來源，由于大體積混凝土截面厚度大，水化熱聚集在混凝土內(nèi)部不易散失。水利工程大體積混凝土結(jié)構(gòu)中，由于結(jié)構(gòu)截面大，水泥用量多，水泥水化釋放的水化熱會產(chǎn)生較大的溫度變化和收縮作用。

混凝土澆筑初期，水泥水化產(chǎn)生大量水化熱，導致混凝土溫度急劇上升?；炷帘韺优c大氣接觸，具備相對較好的散熱條件，因此溫度上升相對較??；混凝土內(nèi)部由于不與大氣接觸，散熱條件相對較差，因為溫度上升相對較大。由于混凝土表層及內(nèi)部溫度上升構(gòu)成溫度差，混凝土表層產(chǎn)生拉應力，混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應力，當超過混凝土的抗拉強度時，混凝土表面即產(chǎn)生溫度裂縫。因此，水化熱高的水泥不得用在大體積混凝土工程中，否則會使混凝土內(nèi)部溫度大大超過外部，從而引起較大的溫度應力，使混凝土表面產(chǎn)生裂縫，嚴重影響混凝土的強度及其他性能。

2、外界氣溫濕度變化的影響

大體積混凝土結(jié)構(gòu)在施工期間，外界氣溫的變化對防止大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生起著很大的影響?；炷羶?nèi)部的溫度是由澆筑溫度、水泥水化熱的絕熱溫升和結(jié)構(gòu)的散熱溫度等各種溫度疊加之和組成。澆筑溫度與外界氣溫有著直接關(guān)系，外界氣溫愈高，混凝土的澆筑溫度也就會愈高；如果外界溫度降低則又會增加大體積混凝土的內(nèi)外溫度梯度。如果外界溫度的下降過快，會造成很大的溫度應力，極其容易引發(fā)混凝土的開裂。另外外界的濕度對混凝土的裂縫也有很大的影響，外界的濕度降低會加速混凝土的干縮，也會導致混凝土裂縫的產(chǎn)生。

3、施工工序原因

一般情況下混凝土結(jié)構(gòu)物一般需要先支模，后綁鋼筋，再進行混凝土的澆筑，大型的水工結(jié)構(gòu)物混凝土澆筑需要分幾次進行澆筑，每次澆筑的混凝土量是需要控制的。在澆筑混凝土過程中，當澆筑完一次混凝土后，第二次再進行混凝土的澆筑時需要考慮時間因素，兩次澆筑的時間不能間隔太長，如果兩次澆筑的時間間隔太長，會使配制好的混凝土中水分損失，對混凝土的坍落度影響較大，會造成后期澆筑后混凝土產(chǎn)生不規(guī)則的裂縫；部分現(xiàn)場施工人員直接在混凝土中加水，又會影響配制好的混凝土的性質(zhì)。澆筑完后需對混凝土進行養(yǎng)護，然后進行模板拆除，但施工時，會出現(xiàn)拆模過早，而導致混凝土結(jié)構(gòu)達不到設(shè)計標準，不能滿足各種荷載組合，從而導致裂縫的產(chǎn)生。

三、水利工程大體積混凝土抗裂技術(shù)措施

1、大體積混凝土中水泥的品種及用量

水泥釋放溫度的大小及速度取決于水泥內(nèi)礦物成分的不同。水泥礦物中發(fā)熱速率最快和發(fā)熱量最大的是鋁酸三鈣（C3A），其他成分依次為硅酸三鈣（C3S）、硅酸二鈣（C2S）和鐵鋁酸四鈣（C4AF）。另外，水泥越細發(fā)熱速率越快，但是不影響最終發(fā)熱量。因此我們在大體積混凝土施工中應盡量使用礦渣硅酸鹽水泥、火山灰水泥。我們應該充分利用混凝土的后期強度，以減少水泥的用量。因為大體積混凝土施工期限長，不可能28d向混凝土施加設(shè)計荷載，因此將試驗混凝土標準強度的齡期向后推遲至56d 或者90d 是合理的。這是基于這一點，國內(nèi)外很多專家均提出類似的建議。這樣充分利用后期強度則可以每m3混凝土減少水泥40 Kg～70 Kg左右，混凝土內(nèi)部的溫度相應降低4℃～7℃.

2、大體積混凝土的施工工藝

對大體積混凝土，采取分層分塊澆筑方式施工，在第一層混凝土還未初凝前，澆筑上一層，振動棒應插入下一層50mm～100mm以消除裂縫，同時施工中要嚴格控制震動時間，防止石子下沉引起的混凝土結(jié)構(gòu)不均勻；施工中注意分散混凝土的放熱峰值。在混凝土初凝時粗抹面一次，在混凝土終凝前，進行第二次抹光，盡量消除混凝土表面的龜裂裂紋，防止建成后出現(xiàn)氣溫驟降而發(fā)生的開裂；施工現(xiàn)場應注意遮蔽，防止烈日暴曬混凝土表面；控制澆筑溫度，使新拌混凝土的溫度盡量控制在6℃以下，為達到溫度要求，可采取水中加碎冰的方式；另處施工現(xiàn)場還應預埋冷卻水管，用循環(huán)水進行人工導熱，降低混凝土的內(nèi)部溫度，以減少水化熱的釋放。

3、混凝土澆筑溫度的控制

混凝土從攪拌站出廠之后，通過混凝土攪拌車卸料、運輸、澆筑、振搗以及平倉過程后，處于混凝土表面以下50～100mm的溫度則稱之為混凝土的澆筑溫度。若混凝土澆筑溫度越低，則會有利于對混凝土溫度應力和內(nèi)外溫差的控制。一般當混凝土從屬性狀態(tài)向彈性狀態(tài)轉(zhuǎn)變時，混凝土溫度越低，產(chǎn)生的開裂現(xiàn)象就會越少。通常情況下，混凝土澆筑溫度的降低則是通過加冰拌和、預冷骨料以及冷卻拌合水等方法，使混凝土出機口的溫度得到有效降低。一般預冷石子的效果較好，其次，則是水和沙的預冷，相比而言，預冷水泥的施工效果不太顯著。

結(jié)語

綜上所述，建設(shè)工程大體積混凝土雖然容易出現(xiàn)裂縫，但只要根據(jù)工程的具體情況、施工環(huán)境等，控制混凝土施工裂縫就能很好的避免損失過大。混凝土裂縫的控制，是混凝土施工的重點。積極主動采取有效的措施對已經(jīng)產(chǎn)生的裂縫進行修復，預防混凝土裂縫的產(chǎn)生，保證混凝土施工的質(zhì)量，提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及耐久性的有效措施。

參考文獻：

[1]錢慧敏.水利工程大體積混凝土裂縫的成因與控制[J].交通標準化，2013.

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