大体积混凝土抗裂技术在水利工程施工中的应用

2014-02-17郭大勇

水利技术监督 2014年5期

郭大勇

郭大勇

（宁夏回族自治区唐徕渠管理处，宁夏 750001）

大体积混凝土浇筑施工是水利工程建设过程中一个比较常见的施工内容，在进行大体积浇筑的过程中，常常会有裂缝产生，进而对其他水利设备的正常使用造成了一定程度的影响，因此混凝土的抗裂技术一直是水利工程建设中的一个重点。笔者对大体积混凝土抗裂技术在水利工程施工中的实际应用进行了探讨。

大体积混凝土；抗裂技术；水利工程施工；实际应用

在进行大体积混凝土施工的过程中，由于横截面非常大，一般不会在外力的作用下出现裂缝，但是混凝土在遇到水后温度会发生改变，在气化作用的影响下，会吸收四周的热量，导致温度降低，进而使得大体积混凝土的结构出现收缩。收缩力的大小和温度的降低幅度有直接的联系，如果温度降低的幅度过大，就会在大体积混凝土的结构上产生裂缝，影响水利工程的使用性能。

1 造成大体积混凝土出现裂缝的因素

1.1 收缩产生的裂缝

混凝土结构在硬化和散热时会有较大的收缩应力产生，尤其对于体积较大的混凝土结构来说，这种情况更加明显。当混凝土的最大抗拉强度小于收缩应力时，混凝土结构就会产生裂缝。对于体积较大的混凝土建筑物来说，即使在收缩量值和水灰比较低的情况下和温度发生叠加时，仍然会产生比较大的应力，在施工过程中，为了把收缩应力控制在一个合理的范围中，要对混凝土自身的收缩性能进行测试。

1.2 温度差造成的裂缝

在对大体积混凝土进行一次性的整体浇筑后，水泥水化过程中产生的热量散发困难，并且聚集在结构内部，进而导致混凝土结构内部的温度提高，并伴随着会有压应力出现，而混凝土结构表面的热量散发起来会比较快，出现拉应力，加大温度的差异化，当混凝土内部的极限抗拉强度低于表面拉应力时，混凝土表面就会出现裂缝。另外，使用的施工水泥的质量不合格时，会出现龟裂的情况，也需要注意。

2 水利工程施工中的混凝土抗裂技术

2.1 控制收缩裂缝的方法

在对混凝土进行配置时，使用的骨料、水泥、外加剂和掺合料都要符合施工的要求，确定出合理的水灰比例，以此来避免收缩裂缝产生，确保混凝土的质量。

（1）一般情况下，在大体积混凝土施工过程中，骨料占到总体积的81%～84%。在进行骨料的选择时，要尽可能选择岩石弹模较低、线膨胀系数小、级配良好、没有弱包裹层、表面干净的骨料。在选择砂石时，可以在符合骨料要求的基础上，根据实际情况增加细粉和石粉的含量，以此来提高混凝土的抗裂性、耐久性、密实性和工作性能。经试验证明，在砂子中，石粉的含量最好控制在16%～19%之间。

（2）在选择水泥材料时，要对水泥的品种进行控制，使用的水泥品种不能过多，认真检查送入到工地的水泥，保证水泥产品质量的合格，同时要进行混凝土试验，大坝的混凝土要尽可能使用低含碱期、低发热量、塑性好、强度高、初凝时间长的特制水泥。

（3）在混凝土凝固的过程中，外加剂是一个非常重要的材料，可以有效的提高混凝土的热学性能、力学性能，对新拌混凝土的工作度进行改善。

（4）在混凝土中掺入煤灰，主要是为了对混凝土的抗裂性能进行提升，选择时，要选择经过试验，符合相关规定要求的活性材料作为水泥掺合料，从而来确保混凝土的寿命和强度，粉煤灰的细度要和水泥颗粒的细度相同，碱的含量和硫的含量不可以过高。

（5）在配置混凝土的过程中，为了配置出可以进行浇筑的合格混凝土，要在保证水泥保水性、黏聚性和流动性的基础上，尽可能的降低单位用水量和水泥的使用量，如表1所示。

表1 水工混凝土水泥的最小使用量和最大水灰比

2.2 控制温差裂缝的方法

在控制温差裂缝的过程中，不仅要提高混凝土浇筑的施工技术，还要对混凝土配置过程中的各种因素进行考虑。下面是几个主要的裂缝控制方法。

（1）提升混凝土的振捣浇灌和密实度。混凝土浇筑入模后，要尽快进行振捣施工，可以使用两次振捣的技术对于体积比较大的混凝土进行施工，以此来保证混凝土拌合物的均匀性和密实程度。

（2）降低浇筑层的厚度和浇筑速度。分段分层结构、全面分层结构和斜面分层结构是大体积混凝土的主要结构，在实际的施工过程中，要根据混凝土的供应能力、振捣的方法和实际的大小，选择出合理的浇筑方案。

（3）控制拆模的时间。要保证混凝土现场试块的强度符合规定的要求，在拆模时，要尽量延迟拆模的时间，混凝土在拆模后，表面温度降低要控制在15℃以内。

（4）使用综合措施对混凝土的初始温度进行控制。要对混凝土拌合物出料口的温度进行限制，以此来对混凝土的初始温度进行控制，要把冷水管预埋到坝体的混凝土中，并分别进行一、二期通水冷却。

2.3 控制安定性裂缝的方法

在对混凝土进行配料时，要对成分进行全面的检查，以此来防止因为水泥安定性不达标而出现的翘曲变形和膨胀性裂纹的情况。

3 混凝土的补强处理

在使用上面方法对大体积混凝土的裂缝进行处理后，仍然存在一些没有办法消除的裂缝，此时就需要对混凝土进行补强处理。

（1）进行灌浆处理。在对混凝土裂缝进行处理的过程中，补强灌浆是一个非常有效的处理方法，灌浆处理主要是对需要进行补强灌浆的混凝土进行钻孔灌浆。

（2）结构补强。在混凝土大坝有比较严重的质量问题出现时，要对结构进行处理。主要使用的结构补强方法有两种，一种是在坝体稳定后，顺着裂缝进行挖槽，槽的宽度要控制在1m左右，并把两面都凿成键槽的形状，然后使用质量良好的混凝土进行回填。另外一种是在进行小丰满补强时使用钢筋锚栓。其中第一种处理方法是效果较好的一种方法。

（3）对挖除的地方进行回填。在遇到混凝土强度不足、浇筑事故和裂缝事故时，单纯的使用水泥灌浆的方法是无法达到预期的效果的，即使使用补强措施也没有办法达到设计的效果，此时就需要对其进行挖除，并重新进行回填。

4 施工中的注意事项

4.1 对泌水进行处理

在进行大体积混凝土振捣和浇筑时，很容易出现泌水的情况，随着泌水情况的不断加剧，会对部分混凝土强度的指标造成影响，所以要使用相应的方法来对泌水的情况排除，通常情况下，向上涌出的浮浆和泌水会沿着混凝土浇筑的坡面流入到坑底，在施工的过程中，可以根据施工的流水，把大多数的分泌水排放到集水井坑和排水坑中，再使用潜水泵把水排掉，对于泌水量比较少的情况，可以使用海绵进行清除。

4.2 混凝土防裂技术的施工重点

（1）由于大体积混凝土施工的过程中，会在外界环境温度的影响下，导致混凝土内部和表面出现温度差，如果外界环境的温度突然降低，就会提高混凝土内部温度和表层温度差的梯度，在进行浇筑和振捣后，要立即使用长度为两米的括尺，清除掉多余的浮浆层，根据设定的标高控制点，对混凝土的表面进行括拍平整，使用混凝土对出现凹坑的位置进行填充，当混凝土收浆快要初凝的时候，在对混凝土面进行二次磨光，在混凝土凝固的过程中，禁止不相干的人员在未凝固好的混凝土表面走动，同时要使用保护层覆盖在混凝土的表面，对混凝土进行养护。

（2）在大体积混凝土经过振捣后，水泥浆一般会非常的厚，很容易有裂缝出现在表面，在对最上层的混凝土进行振捣时，为了防止在混凝土表层出现厚度过大的浮浆层，要对振捣的时间进行控制。