分析水工建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量控制

王雁雪

（銅仁市萬山區(qū)水務(wù)局河道管理所 貴州銅仁 554300）

水利工程是重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，也是現(xiàn)階段快速發(fā)展的工程，大多數(shù)水利工程都采用混凝土結(jié)構(gòu)，無論是承受荷載還是防滲，都由混凝土結(jié)構(gòu)直接承擔(dān)?；诖耍仨毐ＷC混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量。對(duì)此，一方面要從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作入手，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可行性與合理性，為之后的結(jié)構(gòu)施工奠定良好基礎(chǔ)；另一方面則要在結(jié)構(gòu)施工中做好質(zhì)量控制，針對(duì)不同施工環(huán)節(jié)，明確相應(yīng)的質(zhì)量控制要點(diǎn)，避免質(zhì)量病害的發(fā)生，保證混凝土結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

對(duì)于水工建筑，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，除了要重視強(qiáng)度設(shè)計(jì)，還要充分考慮結(jié)構(gòu)受長時(shí)間水環(huán)境影響而使材料產(chǎn)生腐蝕導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性能降低，通過保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)性來延長結(jié)構(gòu)壽命。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，首先要嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)行各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，考慮結(jié)構(gòu)使用時(shí)各項(xiàng)檢測與維護(hù)需要，預(yù)留工作面為之后的工作奠定基礎(chǔ)。需要注意，結(jié)構(gòu)在使用中產(chǎn)生病害無法避免，只能盡可能降低病害水平[1]。基于此，設(shè)計(jì)中考慮了材料在復(fù)雜環(huán)境作用下產(chǎn)生性能變化以后，還要保證結(jié)構(gòu)自身具有良好穩(wěn)定性與安全性。

2 施工質(zhì)量控制

2.1 原材料選擇與檢驗(yàn)

混凝土結(jié)構(gòu)包含多種原材料，如水泥、碎石和砂等。在選擇材料前，應(yīng)對(duì)材料做系統(tǒng)的試驗(yàn)檢測，經(jīng)檢驗(yàn)確認(rèn)材料各項(xiàng)指標(biāo)都能達(dá)到要求后方可在施工中使用；如果碎石骨料當(dāng)中含有有害雜質(zhì)，則會(huì)對(duì)水泥正常水化造成影響，不僅降低結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度，而且還會(huì)減弱水泥和骨料之間的粘結(jié)?；炷僚渲茣r(shí)，質(zhì)量管控人員需要以現(xiàn)場實(shí)測結(jié)果為依據(jù)，對(duì)各類原材料配比做適當(dāng)調(diào)整。比如利用干砂法對(duì)砂實(shí)際含水率進(jìn)行測定，然后根據(jù)測定結(jié)果對(duì)配合比進(jìn)行調(diào)整，包括集料配比與用水量等[2]。

2.2 配合比確定

對(duì)混凝土配合比有影響的因素包括細(xì)集料實(shí)際含水率和含泥量與碎石材料中的含粉量。在配制混凝土的過程中，不同級(jí)配的碎石骨料都會(huì)含有超粒徑料，并且骨料實(shí)際含水量一般會(huì)高于飽和面。基于此，需要以實(shí)測粒徑結(jié)果為依據(jù)，結(jié)合砂石含水率，對(duì)混凝土的試驗(yàn)配合比進(jìn)行換算，以得到施工配合比。另外，因混凝土施工中會(huì)受到現(xiàn)場各類因素的影響，所以在實(shí)驗(yàn)室中通過試驗(yàn)得出的配合比，按其配制而成的混凝土，和易性很難和現(xiàn)場條件相適應(yīng)。對(duì)此，為保證合理性達(dá)到要求，需在不改變水灰比基礎(chǔ)上，調(diào)整用水量和含水率。

2.3 澆筑和振搗

對(duì)于水工建筑，大多屬于大體積混凝土。在混凝土澆筑開始前，應(yīng)先做好施組設(shè)計(jì)，按照適當(dāng)?shù)淖呦?、面積與順序進(jìn)行澆筑，期間注意不可留設(shè)施工縫。大體積混凝土澆筑應(yīng)分區(qū)和分層進(jìn)行，各層的實(shí)際澆筑厚度根據(jù)振搗深度確定，使下層混凝土在達(dá)到初凝之前完成對(duì)上層的澆筑，在大多數(shù)水工建筑工程中，澆筑分層厚度一般為30cm。對(duì)長條狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行澆筑時(shí)，也要做好分段與分層，具體的分段長度通常按10~15m控制。不論結(jié)構(gòu)類型如何，都要保證澆筑一次性完成，若澆筑間斷，且間斷時(shí)間超出混凝土初凝時(shí)間，則要按照施工縫對(duì)接縫進(jìn)行處理[3]。

在做好混凝土澆筑的同時(shí)，還應(yīng)切實(shí)加強(qiáng)振搗，所有構(gòu)件都要充分振搗，避免漏振，在振搗的過程中，應(yīng)注重以下幾個(gè)方面：①當(dāng)采用插入式振搗的方法時(shí)，振搗棒實(shí)際插入深度應(yīng)控制在其有效半徑1.5倍以內(nèi)，同時(shí)要注意不能產(chǎn)生死角；②振搗棒要和模板之間保持50~100mm的距離，如果兩者發(fā)生接觸，將對(duì)振搗后的混凝土成型質(zhì)量造成很大影響；振搗上層時(shí)，需將振搗棒插入到下層50mm，確保兩層能夠形成整體；③如果混凝土振搗由平板振搗器完成，則需要在混凝土表面完全覆蓋；最后，振搗的位置與次序應(yīng)根據(jù)模板實(shí)際情況，并結(jié)合振搗器自身性能確定，開工前認(rèn)真做好試驗(yàn)檢測及調(diào)校。

另外，還要充分結(jié)合相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，確定振搗是否完全，當(dāng)出現(xiàn)以下幾種現(xiàn)象時(shí)，說明混凝土澆筑充分：混凝土表面實(shí)際高度保持穩(wěn)定，沒有明顯的變化；不再產(chǎn)生氣泡；混凝土表面開始泛，且保持平坦與光滑。

2.4 裂縫控制

裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)最常見的病害，施工中可從下列幾個(gè)方面入手嚴(yán)格控制：

（1）保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)性與合理性，在使結(jié)構(gòu)具有良好整體性的基礎(chǔ)上，設(shè)置適宜的變形縫；對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析計(jì)算的過程中，需做好斷面設(shè)計(jì)和分析驗(yàn)算，包括抗裂驗(yàn)算、超載驗(yàn)算、施工驗(yàn)算[4]。

（2）嚴(yán)格控制材料質(zhì)量。保證所選水泥的質(zhì)量與安定性，砂石要有良好的級(jí)配，且石粉比例與含泥量等都要處在允許的范圍之內(nèi)；配合比通過試驗(yàn)提出，然后根據(jù)實(shí)際的骨料情況來換算和調(diào)整；為避免混凝土產(chǎn)生溫度裂縫，尤其是大體積混凝土，還要對(duì)水泥水化熱進(jìn)行控制，使用水化熱能夠滿足實(shí)際要求的水泥產(chǎn)品。

（3）切實(shí)加強(qiáng)施工管理。配合比控制應(yīng)做到準(zhǔn)確無誤，混凝土澆筑應(yīng)均勻、充分。在大體積混凝土澆筑過程中，必須按照適當(dāng)?shù)捻樞蚍謪^(qū)、分段和分層實(shí)施，所選擇的具體澆筑方法和振搗方法應(yīng)合理可行，并對(duì)澆筑速度進(jìn)行嚴(yán)格控制。在澆搗完成后，立即開始養(yǎng)護(hù)，避免混凝土產(chǎn)生干裂與溫度裂縫[5]。

（4）如果水工建筑地基產(chǎn)生較大的沉降或不均勻沉降，也會(huì)使上部混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生開裂，甚至導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，因此施工中也要充分考慮地基沉降方面的問題。

（5）環(huán)境因素的持續(xù)影響，也有可能使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生早期裂縫，對(duì)此，現(xiàn)場技術(shù)人員要充分考慮環(huán)境條件，然后結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)對(duì)工程的技術(shù)方案進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以此確保混凝土結(jié)構(gòu)能夠良好適應(yīng)環(huán)境條件，減少或避免裂縫，保證結(jié)構(gòu)的完整性，并延長結(jié)構(gòu)使用壽命。

2.5 冬季施工注意事項(xiàng)

若水工建筑處在我國北方地區(qū)，則難免需要在冬季進(jìn)行混凝土施工，此時(shí)要根據(jù)氣溫條件做好防護(hù)；比如，當(dāng)環(huán)境氣溫在0℃以上時(shí)，僅做好常規(guī)保溫工作即可；而當(dāng)環(huán)境氣溫低于0℃時(shí)，必須高度重視防凍，采取以下防凍措施：①使用防凍劑，防凍劑的使用能有效降低拌和水冰點(diǎn)，以此避免水由于持續(xù)低溫而凍結(jié)，導(dǎo)致體積膨脹。通常情況下，添加適量的防凍劑不會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)自身性能造成太大影響，是一項(xiàng)合理有效的防凍措施；②加強(qiáng)保溫處理，冬季施工中，首先要使用具有良好密封性能與保溫性能的混凝土模板，其次要準(zhǔn)備充足的保溫材料，常用的有泡沫板與草簾，將其及時(shí)覆蓋于澆筑完成的混凝土表面，確?；炷翉?qiáng)度正常發(fā)展[6]。另外，在條件允許的情況下，還可以使用具有早強(qiáng)特性的水泥，以此縮短混凝土形成所需強(qiáng)度持續(xù)的時(shí)間。

3 結(jié)束語

綜上所述，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工是現(xiàn)階段水工建筑施工重要環(huán)節(jié)之一，也是關(guān)系到水工建筑整體質(zhì)量的關(guān)鍵。施工質(zhì)量控制，實(shí)際上就是對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工中不同環(huán)節(jié)進(jìn)行緊密的聯(lián)系，然后通過嚴(yán)格的檢驗(yàn)、適當(dāng)?shù)恼{(diào)整及重點(diǎn)控制，實(shí)現(xiàn)防患于未然，從根本上保證結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量。