水利工程大体积混凝土施工技术探析

杨 立 新

(河南省水利第一工程局，河南 郑州　450000)



水利工程大体积混凝土施工技术探析

杨 立 新

(河南省水利第一工程局，河南 郑州450000)

摘要：针对水利工程中大体积混凝土开裂的原因，提出了具体的防治措施，并从混凝土配合比设计、生产运输、浇筑、振捣、养护等方面，阐述了大体积混凝土的施工技术，有利于保证水利工程的安全稳定性。

关键词：水利工程，大体积混凝土，抗拉强度，入模温度

0引言

河坝防护工程和南水北调工程的逐步实施，我国水利工程的建设速度大大加快，大体积混凝土因其结构稳定被广泛的应用到堤坝基础等水利工程的构筑物中，但是由于其自身体积庞大，在混凝土固化的过程中所释放的水化热也较多，这样就会导致混凝土内外部出现温差，容易造成混凝土开裂的状况，会影响到水利工程的质量，带来一定的安全隐患。

1大体积混凝土开裂的原因

1.1大体积混凝土简介

大体积混凝土是指体积比较庞大的混凝土结构，一般要求最短边的尺寸不能低于1 m，如图1所示为河坝大体积混凝土施工图。大体积混凝土的影响因素较多，结构也较为复杂，具有稳定性好、承压能力强、适用性强等特点，已经得到了较为广泛的应用。但由于其体积庞大，固化过程中释放的水化热既数量大而且还相对集中，会导致混凝土内外部出现温差，进而容易发生开裂的状况，所以要选用科学合理的大体积混凝土施工，并且要注意实施好后期的养护工作，保证混凝土施工的质量。

1.2大体积混凝土发生开裂的原因

1)水化热带来的影响。

围合适距离的混凝土柱上，先通过调整拉拽钢绳来控制倒锥体伞托结构的方向及位置，起吊到倒锥形顶点与钢管柱构件的变径节点相连时，用经纬仪检测底座正方形边杆件，确定和检测钢结构倒锥体伞托构件的精准位置，以四个角节点控制钢结构倒锥体伞托构件的标高。再通过拉拽钢绳来调整倒锥体伞托结构的位置，最后将钢结构倒锥体伞托构件通过变径节点与钢管柱焊接连接。

1.7构件校正固定焊接

倒锥形伞托构件通过变径节点与钢管柱连接，用经纬仪测量单体钢结构杆件和角节点，校正位置后焊接连接，焊接时先定位焊，再正式施焊，第一遍为打底焊，必须焊透，不允许有夹渣、气孔、裂纹等缺陷。经认真清理检查合格后，进行第二遍焊接。以后各遍程序相同，最后一遍为成型焊接。成型后的焊缝要求表面平整，宽度、焊波均匀，无夹渣、气孔、焊瘤、咬肉等缺陷，并符合二级焊缝的规定。构件固定前不得松开吊装索具，固定好后，摘除吊装机具。

1.8成品检测

当所有倒锥形伞托构件全部焊接完成后，进行成品检测，如有偏差，及时进行调整。

2施工特点

使用Tekla钢结构详图设计软件进行建模出图、深化设计，而在三维模型中操纵者很容易发现构件之间连接有无错误，所以它保证了钢结构详图深化设计中构件之间的正确性。

钢结构各构件按照详图在工厂加工制作，机械化生产，运至工地就位现场拼装，确保钢结构各部件的高规格和统一性，同时也提高了安装效率。

工程现场不设置塔吊，吊装设备主要选择汽车吊作业，辅助采用倒链进行配合，汽车吊作业机动性好，转移迅速，方便调控，提高工作效率。

单体构件造型复杂、不易独立安装，组拼成一个单元构件整体安装，减小了安装难度。

使用单体构件拼装再吊装的方法可以免去搭设脚手架，减去了高空作业，同时也降低了施工现场的操作难度，极大的降低了安全风险，节约了经济成本。

3结语

通过正装倒置、运用汽车吊和倒链的配合对大型复杂钢结构的安装进行多次的研究和试验论证，不但减少了高空作业的难度和工程量，还降低了施工作业难度，提高了工程效率，为大跨度、异形复杂性钢结构施工安装提供了方法。

大体积混凝土浇筑完成，在固化的过程中会产生大量的热量，由于体积较大，不利于热量的扩散，造成混凝土内部的温度迅速升高，导致了内外部之间的温差，这样就会形成比较大的温度应力，当应力的强度大于混凝土的抗拉强度时，就会出现表面开裂的状况。

2)混凝土收缩带来的影响。

混凝土收缩往往发生在混凝土固化的后期，混凝土中的含水量会逐渐的减少，最终导致混凝土的体积逐渐的变小，在变小的过程中，若是受到较大外力的约束，在混凝土的内部将会产生拉应力，拉应力增长到一定程度之后，就会有开裂状况出现。

3)其他因素带来的影响。

除了以上两种状况，水利工程基础发生不规则沉降也容易引起大体积混凝土产生开裂的状况，而且开裂的程度会随着沉降的加深而变大，最后趋于稳定。

2大体积混凝土防开裂措施

1)采取措施降低混凝土的水化热。

水泥水化热占混凝土固化释放热量的绝大部分，所以大体积混凝土施工中所选用的水泥要求是低水化热，而且可以根据工程的实际情况，选择优质的粗骨料，并添加适量的粉煤灰，对混凝土的性质进行改善，通过调整水灰比来降低水泥的用量；在施工过程中，要注意控制混凝土的坍落度，对于坍落度过高的混凝土要坚决禁止使用，同时可以在基础内部设置冷却管，通过循环冷却水来降低混凝土固化所带来的温升。

2)降低混凝土入模温度。

在进行大体积混凝土施工时，一般选择温度适宜的季节进行浇筑，过高或者过低的温度均会影响到混凝土的浇筑质量，可以在原料中加入适量的缓凝剂，并在浇筑的过程中，采取通风措施，加快模内热量的扩散。

3)强化温度监控。

在混凝土的固化过程中，要注意对混凝土内外温差的控制，在夏季时，要对混凝土的温湿度进行监控，减少混凝土在空气中暴露的时间，并要对混凝土进行适当的遮盖，避免水分的过度流失；在冬季时要注意对混凝土进行保温，采用保温材料进行遮盖，防止出现温度过低而影响水泥固化的状况，更好的保证工程的顺利进行。

应该采取合理的施工工序，保证大体积混凝土的温度上升的均匀性，避免出现温度骤升的状况，在对混凝土进行温度监控时，可以引进先进的技术和设备，实现温差控制的智能化管理。

4)提高混凝土抗拉强度。

混凝土的原材料种类比较多，而且各种添加剂也比较复杂，如果添加的量不合适，将会影响到混凝土的抗拉强度，给工程带来安全隐患，所以在进行混凝土的搅拌过程中，要注意把握好各种原材料及添加剂的配比及用量，确保混凝土具有较高的抗拉强度。在混凝土的浇筑过程中，可以采用适当的混度配筋，改善原有的应力分布，避免出现混凝土开裂的状况。在混凝土浇筑施工完成后，要及时进行混凝土的保养工作，适时合理的保养作业，可以增强混凝土的抗拉强度。

3水利工程大体积混凝土施工技术

3.1合理优化混凝土配合比

1)合理选择混凝土原材料。作为混凝土中最为重要的一种原材料，水泥的优劣将很大程度上影响着混凝土的抗拉强度，要保证施工过程中所使用的水泥各项指标满足工程的需求，在此基础上，要尽量选择水化热低的水泥，比如低热硅酸盐水泥等，这样可以减少混凝土固化过程中出现开裂的风险。

2)合理选择原材料的配合比。在进行原材料配合比的选择时，要从混凝土的水化热、抗拉强度、稳定性等多个方面进行综合考虑，要满足以下几方面的内容：第一，要在满足工程对混凝土强度要求的前提下，尽量的降低固化过程中的水化热；第二，要在满足混凝土强度和易性的基础上，减少砂子的用量，较少出现混凝土变形的风险；第三，合理的使用混凝剂，适当的减少混凝土的用水量。

3.2混凝土生产与运输

混凝土的生产要严格的按照相关的规程进行，在使用前，还需要进行混凝土各项指标的测试，使其能满足工程施工的需求，需要采用专门的运输车进行混凝土的运输，并且在运输过程中，一直处在搅拌的状态，保证混凝土处在最佳的备用状态，若是在现场发现混凝土已经不适合工程使用，则应立即停止使用，以免影响到水利工程的质量。

3.3混凝土的浇筑

在进行混凝土浇筑时，要按照一定的工序进行施工，一般采取分层浇筑的方式，传统的浇筑习惯为由低到高的顺序进行，并沿着混凝土结构长边一侧向短边一侧进行作业，如果能保证混凝土的供应量，也可以采取多侧同时浇筑的方式，这样可以显著的提高工作效率，为了保证施工的质量，需要控制好各层的浇筑厚度，一般控制在60 cm左右。也可以采取一次性浇筑的方式，但是要注意控制浇筑时间，因为如果浇筑时间过长，则会容易出现混凝土开裂的状况。若是有施工缝出现，则需要进行及时的振捣，并合理的控制振捣的力度，保证浇筑过程的连续性，使得施工缝能得到有效的修复。

若是遇到特殊的天气，例如低温、高温、大风等极端的天气情况，要采取相应的技术性措施来保证大体积混凝土施工的质量，过热的天气条件下，一般采用降温加水的方式来维持混凝土的温度，将其控制在30 ℃以下，而在低温的天气下，需要采取热水搅拌、加热集合材料的方式来提高混凝土的入模温度，要保证温度在5 ℃以上，在浇筑完成后，要立即使用塑料薄膜和恒温材料进行保温护理工作。若是在大风天气下进行作业，则需要采取防风措施，增加对混凝土的模压频率，并在浇筑结束后立即使用塑料薄膜进行覆盖，防止发生过快风干的状况。

3.4混凝土的振捣

要严格按照相应的规程进行混凝土的振捣，以免发生漏捣或者是振捣力度过大的现象，在实际的工程中，要根据实际情况，合理的控制振捣的力度，并注意选择适宜的位置，避免出现漏捣或者是钢筋等部件移位的状况，此处的钢筋相对集中，需要格外注意基梁的交叉部位的振捣，要按照相应的操作规程严格执行。

3.5混凝土找平

在进行找平施工时，可以先将附浆在某一处进行聚集，采取人工清除的方式进行去除，然后进行混凝土的初次找平，将平整度控制在合理的范围内，在混凝土完全固化之前进行二次找平，主

On right-handed inversion method for large-span special steel structure

Gong Yongsheng

(ShanxiLiujianGroupCo.,Ltd,Taiyuan030024,China)

Key words:large-span, steel structure, cone, welding

Abstract:Combining with the experience, the paper explores the right-handed inversion method of the large-span special steel structure from the acceptance of the material components of steel structures, establishment of the operation platform, welding of single components, and inversion of components, and sums up the technical features of the construction, so as to provide some reference for the special long-span steel structure construction.

文章编号：1009-6825(2016)14-0091-03

收稿日期：2016-03-03

作者简介：杨立新(1967- )，男，高级工程师

中图分类号：TU755

文献标识码：A