探究水利水电工程中大体积混凝土施工养护要点

黄伟

水利水电工程作为经济、社会发展的基础工程之一，施工中的大体积混凝土的裂缝以及温度控制是重要内容，能够在保障大体积混凝土工程施工质量的同时，避免大体积混凝土裂缝问题的出现。本文基于水利水电工程中的大体积混凝土施工要点研究，简单分析了水利水电工程大体积混凝土施工养护工作的意义，结合水利水电工程大体积混凝土出现的具体裂缝问题分类以及背后的成因，分别从包括混凝土原料、配合比设计、浇筑温度控制等在内的施工环节以及后续的养护环节提出了有关水利水电工程大体积混凝土的施工养护具体策略。

作为在工程项目建设中体积、厚度数值较大的混凝土，大体积混凝土的实体尺寸通常都在一米以上。混凝土很有可能会因为胶凝材料水化反应的温度效应出现裂缝问题。与小体积的混凝土相比，大体积混凝土因其表面系数相对较小，水泥水化的热量释放相对较为集中，在混凝土内部和外部温度数值差距相对较大的情况下，很容易产生温度裂缝，对于混凝土结构的安全性以及工程质量都会产生明显的影响。本文通过研究水利水电工程大体积混凝土的施工养护工作要点，以便为今后水利水电工程的大体积混凝土施工、养护工作优化提供参考。

一、水利水电工程大体积混凝土施工养护控制的意义

第一，保障大体积混凝土的结构安全。大体积混凝土因为水泥水化热量释放十分集中，在与外部环境温度数值相差较大的情况下，很容易引发温度裂缝这类问题。大体积混凝体裂缝问题的出现很有可能会随着时间推移而逐渐扩张，必然会影响到大体积混凝土结构的工程施工质量。大体积混凝土施工养护工作的落实能够分别从混凝土的原材料质量、配合比数值设计等方面保障大体积混凝土浇筑各个工作环节符合相关标准的要求。后续养护工作的实施则能够在保障内外温度基本均衡以及缓慢收缩的情况下，降低大体积混凝土的裂缝问题发生概率。

第二，有利于提高施工企业的经济效益。大体积混凝土施工作为整个水利水电工程的重要组成部分，需要投入的资金、人力规模相对较大。在大体积混凝土施工和养护工作落实不到位的前提下，裂缝问题的发生概率将会明显增加。裂缝问题的出现意味着施工企业必须要在发掘背后原因的前提下，采取针对性的措施进行改进。返工问题的出现必然会带来工程时间、资金、人力投入方面的增加，尤其是施工工期会明显延误，这对于施工企业的经济效益将会带来明显的影响。大体积混凝土施工养护工作的落实可以督促施工企业严格遵循相关标准和工作流程的要求落实混凝土的搅拌、配比、浇筑以及养护各个工作环节，保障大体积混凝土部分的施工质量，减少返工问题带来的时间、人力和资金成本方面的投入，以最小的经济成本换取最大的经济利益。

二、水利水电工程大体积混凝土裂缝问题的分类及原因分析

1. 混凝土裂缝分类

从水利水电工程的大体积混凝土内部结构看来，其截面数据相对较大，因为外部荷载或者次应力影响出现裂缝问题的概率相对较小，但考虑到大体积混凝土的结构截面相对较大，并且水泥水化反应过程中释放的热量集中，导致混凝土内部和外部的温度差距相对较大，很容易产生温度方面的梯度收缩应力，从而带来大体积混凝土的裂缝问题。这种裂缝问题具体可以分为如下两种：第一，表面裂缝。在完成大体积混凝土浇筑工作之后，水泥会因为水化效应而产生大量的热量，导致内部混凝土结构的温度持续上升，最终形成一种混凝土结构从中心到表面温度逐渐下降的曲线。这种温度梯度应力方面的变化很容易带来混凝土结构内部的压应力，而表面会产生拉应力，在混凝土表面拉应力明显超过混凝土自身抗拉强度极限数值的情况下就会出现表面裂缝。第二，贯穿裂缝问题。在大体积混凝土浇筑工作的初级阶段，意味着混凝土内部温度处于一种逐渐上升的状态，并且具备良好的可塑性，弹性模量范围相对较小，因为形变所引发的应力数值较小，且温度应力一般可以忽略不计。但在浇筑完成之后的几天时间内，混凝土结构的温度会逐渐下降，温差降低会引发明显的形变问题。同时，混凝土内部多余水分在逐渐蒸发中也会明显出现体积收缩的现象。如果大体积混凝土结构在受到边界条件约束或者是地基工程结构影响的情况下，同样会出现拉应力，在拉应力数值超出混凝土抗拉强极限数值时，整个截面就会出现贯穿裂缝现象。

2. 混凝土裂缝成因

结合大体积混凝土在浇筑温度和具体施工过程中的特点看来，导致其出现裂缝问题的原因总结如下。

第一，混凝土的原料问题。混凝土作为一种包含了多种施工建材的混合材料，需要施工企业在正式施工之前将水泥、骨料、添加剂等按照固定的比例进行混合。在水泥和水分混合时，部分热量会被释放，但绝大部分热量会在混凝土内部直接产生作用，在外部环境温度出现变化的情况下，混凝土很容易因为向内的压应力和表面拉应力的共同影响出现裂缝。

第二，混凝土结构浇筑完成之后的收缩现象。混凝土结构收缩是导致其出现裂缝的主要原因，沉降和干燥收缩是混凝土浇筑完成之后两种主要的收缩形式。在混凝土浇注的初级阶段，混凝土出现明显的水化热现象，因为混凝土本身的热度传导性相对较低。大体积混凝土的表面系数数值相对较小，水泥水化热会在混凝土结构的内部逐渐聚集，从而形成较大的内外环境温度差值。在混凝土凝固的初级阶段，如果其内外部环境的温差数值明显较大，裂缝问题的发生概率明显增加。在水利水电工程施工、建造的过程中。混凝土浇筑部分的水量通常超过水泥需水量的三倍左右，带来了数量较多的游离水，这些水分在浇筑完成之后会随着外界温度的增加快速蒸发，从而带来收缩现象。

第三，后期的养护工程落实不到位。养护工作的有效实施对于水利水电工程的运营而言有着十分重要的作用。养护工作的定期实施能够在有效地防止裂缝问题发生的同时，延长水利水电工程的使用寿命。在完成混凝土浇筑工作之后，混凝土的表面将会释放出数量较多的水化热，随后逐渐硬化，在水化热释放时，混凝土表面的水会直接蒸发，如果覆盖和湿润工作实施不到位，就会形变问题。

三、水利水电工程大体积混凝土部分的施工控制要点

1. 混凝土原料的质量控制

混凝土的原材料作为导致裂缝问题出现的主要原因，在今后大体积混凝土施工质量控制的过程中，需要施工企业针对原材料的质量进行科学控制。大体积混凝土的施工浇筑环节中，水化热反应的存在将会导致混凝土内部结构温度的持续快速升高，从而引发对应的温度裂缝现象。在混凝土生产过程中所用的水泥品种以及具体数量，需要相关人员在综合考虑其强度指标的同时，选择热量较低的水泥材料。骨料作为混凝土生产的基础原材料之一，粗骨料的最大直径不仅需要满足混凝土生产中的性能指标要求，并且需要综合考虑结构的尺寸、钢筋间距等多种因素，石子的直径最佳数值为80毫米或者是150毫米。细骨料的细度模数最佳数值为2.98。在粗细骨料内部泥沙含量较大的情况下，不仅会进一步加快混凝土的收缩，并且混凝土最终凝固之后的结构耐久性和抗裂性也会受到一定的削弱。故此，在混凝土生产环节中的粗骨料和细骨料的含泥量需要分别≤1%和≤2%。粉煤灰及磨细矿渣作为混凝土生产过程中的主要掺合料，带有明显的形态效应和微集料效应，能够对混凝土本身的性能指标、和易性以及泌水性进行改善。为了保证混凝土自身的强度指标符合相关标准的要求，通常可以使用二级的粉煤灰作为掺合料，在替代部分水泥用量的同时降低水化热的数值，进一步提高混凝土的裂缝抵抗能力。

2. 混凝土的配合比设计及搅拌控制

水利水电工程中的大体积混凝土施工，混凝土的配合比数值要严格遵循国家相关标准的要求。混凝土的坍落度需要在满足泵送工作要求时，选择最小的坍落度数值，以此控制混凝土收缩过程中的形变量。在拌制生产混凝土的环节中，相关人员需要严格执行已经确定的配合比数值，确保混凝土内部的原材料数量和水灰比与既定的数值保持一致。经过搅拌机处理生产之后，混凝土的坍落度需要控制在16～20cm的范围之内，并且其温度需要控制在32℃以下。用于水利水电工程建设的大体积混凝土初凝时间需要控制在3～4小时的范围内，混凝土再从搅拌机运送到施工现场的过程中，时长需要控制在30分钟之内，并且不允许在混凝土施工的过程中进行加水。在混凝土到达工程施工现场之后，需要相关人员进行取样分析确保到达施工现场的混凝土材料坍落度符合工程建设的具体要求。如若坍落度和工程实际要求之间存在着一定的差距，可以通过适当添加减水剂等措施改善混凝土材料的配合比。

3. 混凝土浇筑温度的有效控制

混凝土生产过程中的水化温度升高和浇筑过程中的温度数值有着密切的关联。如果大体积混凝土浇筑过程中温度过高，最高水化温度必然会明显增加，混凝土内外的温度差值也会进一步加大，出现温度裂缝现象。在混凝土浇筑温度控制的过程中，需要对混凝土的入模温度进行有效的控制。有关混凝土入模温度的控制工作，具体包括搅拌的原材料温度、搅拌和运输过程中的温度控制。在混凝土进入搅拌机生产之前，砂子和石子需要堆放在阴凉处避免接受阳光暴晒，同时需要尽可能地避免使用温度过高的热水泥。搅拌台以及运输混凝土的主要路线需要沿路建立凉棚，避免在运输过程中长时间地接受阳光暴晒。

四、水利水电工程大体积混凝土的养护工作质量控制

在完成水利水电工程大体积混凝土施工之后，需要施工单位安排专业人员结合工程具体状况落实养护工作，对混凝土结构内外的温度差值进行有效控制，降低温度应力的作用水平。相关人员需要结合附近的环境温度以及具体的混凝土完成施工时间科学确定拆模时间，并将养护时间适当延长，更好地发挥大体积混凝土浇筑完成之后的应力松弛效应。施工人员需要在其表面覆盖塑料薄膜、湿草带和干草带，形成完善的三层保温、保湿体系。在完成大体积混凝土的浇筑和振捣工作后的8～12小时内，需要覆盖麻袋在其上，适当地注入水分，确保整个注水深度不低于80毫米。大体积混凝土的养护工作周期需要控制在14天以上，并关注对于混凝土测温和温度调控方面的管理工作。在浇筑大体积混凝土之前，需要相关人员结合工程设计方案科学确定测温管的数量以及位置，保障能够及时对浇筑完成之后的大体积混凝土内部结构温度变化状况掌握，结合内部的温度变化数值进行覆盖物增减等方面的调整。在大体积混凝土养护工作环节中，养护工作人员需要结合大体积混凝土的实际温度，针对养护工作措施合理进行调整，保障结构的内外温度差值控制在25℃以内。

五、总结

总体而言，大体积混凝土施工和养护方面的质量控制，能够在降低大体积混凝土裂缝问题发生的同时，提高工程的施工建设质量以及效率。施工企业需要从混凝土的原材料、配合比设置、温度控制三方面入手，保障施工过程中的混凝土温度保持在合理的水平线上。养护工作则需要相关人员结合混凝土内部结构温度数值的变化，合理调整养护工作措施，确保混凝土结构的内外温度差值维持在合理的范围内。