关于水利工程中大体积混凝土施工技术的研究

毛南飞 曾石峰

摘要：本文阐述了大体积混凝土的种类，分析了大体积混凝土裂缝产生的原因，对大体积混凝土裂缝的预防及施工技术进行了具体的探讨。

关键词：水利工程；大体积混凝土；施工技术

1 大体积混凝土的种类

经济的快速发展带动了基础设施的建设速度的加快，水利工程是与人们的生活息息相关的工程，因此在其施工过程中质量的控制是十分关键的，水利工程的主要材料是钢筋混凝土，随着水利工程条件的复杂性及施工技术要求的越来越高，在其工程的关键部位均开始用大体积混凝土结构，大体积混凝土施工技术质量控制的好坏直接影响到水利建筑功能的实现。

1.1 表面裂缝

大体积混凝土结构浇筑后，水泥在凝结硬化过程中释放大量水化热，热量聚集在混凝土内部不易散发，从而使混凝土内部温度急剧升高并与表面温度产生温差，形成温度梯度。当温差超过25～28℃时，会使结构内部产生压应力，而表面产生较大的拉应力。混凝土是一种脆性材料，当表面拉应力超过此时的混凝土极限抗拉强度时，就会在混凝土表面产生温度裂缝。施工阶段外界气温骤降也是影响表面裂缝产生的重要因素。

1.2 深层裂缝

表面裂缝的发展，形成深层裂缝。当表面裂缝形成以后，仍然长期暴露，比如上、下游面、或柱状块顶面或拆模后的侧面，若混凝土内部的温度很高，则混凝土内部继续降温，就会形成一种非线性温度场，混凝土各单元之间变形不一致，形成一种约束（内部热混凝土约束外部冷混凝土收缩变形）也会产生温度应力，此种温度应力将在表面裂缝端部形成应力集中，使表面裂缝向纵深发展。

1.3 贯穿裂缝

混凝土的贯穿裂缝主要是由于混凝土的降温和收缩作用引起的。大体积混凝土浇筑初期，混凝土处于升温阶段及塑性状态，弹性模量较小，从而变形引起的应力较小，所以温度应力较小，一般可忽略不计。当混凝土开始降温时，因散热而产生收缩。加之混凝土硬化过程中，由于混凝土内部拌和水的水化和蒸发，以及胶质体的胶凝作用，促使混凝土硬化时收缩。

2 大体积混凝土裂缝产生的原因

2.1 温差导致混凝土裂缝

大体积混凝土在浇筑过程中中，由于水泥水化热所引起的温差会较大，在浇筑过程一般都是一次成型的，因此成型后的水泥水化热后聚集在结构内部无法散发出来，这样混凝土内部的温度会高于外部的温度，内外温差的影响会导致压力产生膨胀力，当温度比降低的时候则会出现较大的收缩力，极易导致混凝土结构裂缝的产生。

2.2 收缩导致混凝土裂缝

硬化的过程中的混凝土会出现散热现象，这一现象的发生伴随着其收缩应力也相应增大，特别是在大体积的混凝土构造中，一旦混凝土的最大抗拉强度低于收缩应力，结构的表面就会不同程度的出现裂缝。大体积混凝土结构中，即便是水灰比较高，结构自身收缩不大的情况下，一旦与温度产生的收缩力度叠加时，产生的收缩应力是非常大的，如果不出现叠加时，一般不会出现裂缝，因此在大型工程中，混凝土自身的收缩量也被作为一个评定指标进行指导工程建设的标准进行考虑。

3 大体积混凝土裂缝的预防措施

3.1 对温差裂缝的预防

由于温差造成混凝土结构出现裂缝，主要是因为水气化作用下，结构的内部和外部温度出现差异过大造成的，引起水汽热现象的主要原因是水与水泥的配置标准、外加剂及搀和剂的选择以及单位用水量等，还有就是对施工过程中的控制。所以，对施工技术的控制也避免大体积混凝土构造出现裂缝的有效办法，在实际工作中应该加以注意。

3.1.1 浇筑厚度与速度的控制

浇筑大体积混凝土结构的方案一般可分为三类：全面分层、分段分层和斜面分层。对混凝土浇筑强度要求较大的是全面分层法，要求最小的是斜面分层法，在工程施工中，可以根据具体的捣实方法、尺寸与混凝土的供应能力来选择具体的浇筑方案，现在最常用的方法主要是斜面分层法。

3.1.2 密实度的控制

为了使入模的混凝土成型和增加其密实度，就要对混凝土进行捣实作业。在混凝土进入到模内后，应该立刻进行充分的振捣，使模板的每个角落都充满混凝土，并使气体在振捣的过程中排出，这样混凝土的密实度就大大提高，体积较大的混凝土构造最好进行多次振捣技术，振捣次数越多，混凝土的强度就会越大，其抗裂缝的性能也就越强。

3.1.3 初始温度的控制

为了避免由于太大的温差导致混凝土裂缝的产生，可以在初始温度上进行控制，在夏季高温季节，在拌合物及出料口采用人工降温的方式进行降温，如冷水喷淋预冷骨料或加冰片等，同时还可以在混凝土内部埋设冷水管对混凝土进行冷却处理。

3.1.4 拆模时间控制

在混凝土硬化后才可进行拆模作业，通常情况下拆模的时间越晚越好，同时在拆模时要注意控制混凝土的表面温度，与外界的温度应符合，不能有太大的温差，以免产生裂缝。同时拆模对边角部分不规整的地方要进行修整。

4 大体积混凝土施工技术

4.1 降低水泥水化热

4.1.1 混凝土的热量主要来自水泥水化热，因此选用低水化热的矿渣硅酸盐水泥配制混凝土。

4.1.2 充分利用混凝土的后期强度，减少每立方米混凝土中的水泥用量。

4.1.3 使用粗骨料，施工中根据现场条件尽量选用粒径较大，级配良好的粗骨料；采用掺加粉煤灰和减水剂的“双掺”技术，改善了混凝土的和易性，降低水灰比，以达到减少水泥用量，降低水化热的目的。

4.1.4 在施工中我们严格控制混凝土的塌落度，在现场设专人进行塌落度的测量工作，将混凝土的平均塌落度始终控制在120mm，对于塌落度大于130mm的混凝土杜绝使用。

4.1.5 在基础内部预埋冷却水管，通循环冷却水，强制降低混凝土水化熱温度。

4.1.6 在闸墩基础施工中，掺加10%～15%的大石块，减少混凝土的用量，以达到节省水泥和降低水化热的目的。施工中对石块的材质、粒径，填充方法、间距等都作了详细的规定。

4.2 降低混凝土入模温度

4.2.1 当浇筑大体积混凝土时，应选择适宜的气温下进行，对于搅拌混凝土的用水可以选择温度较低的地下水，同时对于拌合物无论在运输还是浇筑过程中都要进行降温处理，这样有利的控制拌和物的入模温度，从而降低水化热过程中的温度差。

4.2.2 掺加相应的缓凝型、减水剂。

4.2.3 在混凝上入模时，采取强制通风措施，加速模内热量的散发。

4.3 加强施工中的温度控制

4.3.1 在混凝土浇筑之后，做好混凝土的保温保湿养护，在夏季由于温度较高，要做好浇筑过程中的降温工作，同时要保证降温过程要缓慢，不能骤降，这样会有效的降低温度应力的产生。同时在冬季时要做好保温工作，要采取必要的保暖措施，确保浇筑过程中温度内外温度差过大，引起混凝土裂缝的产生。

4.3.2 采取长时间的养护，规定合理的拆模时间，延缓降温时间和速度，充分发挥混凝土的“应力松弛效应”。

4.3.3 加强测温和温度监测与管理，实行信息化控制。

4.3.4 合理安排施工程序，控制混凝土在浇筑过程中均匀上升，避免混凝土堆积过大高差。

4.4 改善约束条件，削减温度应力

在大体积混凝土基础与垫层之间设置滑动层，施工时采用刷热沥青作为滑动层，以消除嵌固作用，释放约束应力。

5 结束语

近几年来，自然灾害频繁发生，水利工程建设可以有效的防治自然灾害对人们生命和财产的威胁，大量的水利工程建设不断的开始建设，同时其施工技术也得到了较大的提高，特别是大体积混凝土的施工技术，在新技术的带动下，对于控制大体积混凝土结构裂缝的产生取得了显著的提升，这对水利工程建设的快速发展起到了积极的推动作用。

参考文献：

[1]混凝土结构工程施工质量验收规范[S].中国建筑工业出版社.2011.

[2]水工混凝土研究与应用[M].中国水利水电出版社.2010.