淺談大體積混凝土在水工建筑中的施工技術方法

摘要：在施工上，結構整體性要求高，一般要求整體澆筑，不留施工縫。為確保結構安全，水利工程大體積混凝土的施工質量控制成為當代工程建設人員所面臨的重要課題。為此本文以基礎理論為依據以實踐經驗為依托淺談水利工程大體積混凝土施工方法與質量控制的一些要點。

關鍵詞：水利工程；大體積混凝土；質量控制

一、水利工程大體積混凝土的界定與特點

（一）水利工程大體積混凝土的界定

“結構斷面最小厚度在80cm以上，同時水化熱引起混凝土內部的最高溫度與外界氣溫之差預計超過25℃的混凝土，稱為水利工程大體積混凝土”。

混凝土結構物實體最小幾何尺寸不小于1m3的大體量混凝土，或預計會因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導致有害裂縫產生的混凝土。

（二）水利工程大體積混凝土的特點

結構厚實，混凝土量大，工程條件復雜（一般都是地下現澆鋼筋混凝土結構），施工技術要求高，水泥水化熱較大（預計超過25度），易使結構物產生溫度變形。水利工程大體積混凝土除了最小斷面和內外溫度有一定的規定外，對平面尺寸也有一定限制。因為平面尺寸過大，約束作用所產生的溫度力也愈大，如采取控制溫度措施不當，溫度應力超過混凝土所能承受的拉力極限值時，則易產生裂裂縫。

二、水利工程大體積混凝土的施工方法

根據一般要求，對基礎底板混凝土進行溫度檢測；基礎底板混凝土中部中心點的溫升高峰值，該溫升值一般略小于絕熱溫升值。一般在混凝土澆筑后3d左右產生，以后趨于穩定不在升溫，并且開始逐步降溫。規范規定，對水利工程大體積混凝土養護，應根據氣候條件采取控溫措施，并按需要測定澆筑后的混凝土表面和內部溫度，將溫差控制在設計要求的范圍內；當設計無具體，要求時，溫差不宜超過25度；若工程設計無具體要求，即按規范執行。表面溫度的控制可采取調整保溫層的厚度。

三、水利工程大體積混凝土的質量控制

（一）水利工程大體積混凝土施工的主要問題

1.泌水現象

由于混凝土分層分段澆筑，使混凝土上下澆筑層施工間隔時間較長，各分層之間產生泌水層，導致混凝土層間粘結力降低。

2.干燥收縮裂縫

混凝土硬化后，內部的游離水會由表及里逐漸蒸發，導致混凝土相應地產生干燥收縮。在約束條件下，收縮變形導致的收縮應力大于混凝土的抗拉強度時，混凝土就會出現由表及里的干燥收縮裂縫，影響結構的耐久性和承載能力。

3.溫度裂縫

水泥水化過程中產生大量的熱量，每克水泥放出502J的熱量，如果以水泥用量350—550kg/m3來計算，每m3混凝土將放出17500—27500kJ的熱量，從而使混凝土內部溫度升高，在澆筑溫度的基礎上，通常升高35℃左右，如果澆筑溫度為28℃，則混凝土內部溫度將達到65℃左右。如沒有降溫措施或澆筑溫度過高，混凝土內部的溫度還會更高。混凝土內部的最高溫度大約發生在澆筑后的3—5d，因為混凝土內部和表面的散熱條件不同，所以混凝土中心溫度高，表面溫度低，形成溫度梯度，造成溫度變形和溫度應力，當這種溫度應力超過混凝土抗拉強度時，就會產生裂縫。

4.施工冷縫

因水利工程大體積混凝土的混凝土澆筑量大，在分層澆筑中，前后分層澆筑的間隔時期沒有控制在混凝土的初凝之前，遇到了停電、停水及其它惡劣氣候條件等因素的影響，致使混凝土不能連續澆筑而出現冷縫。

（二）水利工程大體積混凝土澆筑的溫度控制

1.測溫制度

在水利工程大體積混凝土工程施工前，應制定得力的溫控施工方案和技術保證措施，來確定澆筑塊體的升溫峰值、內外溫差及降溫速度的控制指標。

自混凝土開始澆筑起72h內，每2h讀取數據1次；澆筑后（47）d內，每4h讀取數據1次；以后則可根據測溫結果和外界環境溫度變化情況每天選取2次進行溫度觀測。

當混凝土內部溫度與表面溫度及混凝土表面溫度與外界環境溫度之差

2.混凝土出機溫度和澆筑溫度的控制。

混凝土拌和料中，影響混凝土出機溫度的主要因素是砂、石和水的溫度。在施工中，由于氣溫較高，我們要求混凝土攪拌站在砂石堆場搭設遮陽涼棚，以防太陽直接照射，并在使用前用冷水沖澆骨料，同時要求在水中加冰塊降低水溫。

（三）混凝土澆筑過程控制

混凝土運至現場后及時澆筑，混凝土失去流動性后澆筑困難時，不得二次加水拌合使用。澆筑水利工程大體積混凝土結構時，混凝土的入模溫度一般應控制在<15℃，夏季施工時≤25℃。澆筑在低溫或負溫下養護的混凝土結構時，混凝土的入模溫度一般應≥10℃；預應力橋梁混凝土的入模溫度≤30℃。普通混凝土結構施工時，混凝土拌合物運送至澆筑地點時的溫度≤35℃（夏期施工≤30℃），最低不超過10℃.

澆筑混凝土應分層進行，其分層厚度為2O～3Ocm，承臺混凝土澆筑必須是一層澆筑完后再繼續上層澆筑。澆筑梁體混凝土時，在全梁范圍內水平分層連續澆筑混凝土；承臺混凝土結構平面面積較大，采用斜向分段、水平分層的方法連續澆筑混凝土。混凝土澆筑連續進行，當因故間歇時，其間歇的時間根據環境溫度、水泥性能、水灰比和外加劑類型等條件通過試驗確定。當允許間歇時間已超過時，按澆筑中斷處理，同時留置施工縫，并作出記錄。施工縫的平面與結構的軸線相垂直，施工縫處應埋入適量的接茬片石、鋼筋或型鋼，并使其體積露出前層混凝土一半左右。澆筑施工縫上層的混凝土時，前層混凝土的抗壓強度應≥1.2MPa，并鑿除原混凝土表層的水泥砂漿薄膜、松動石子或松動混凝土層，將雜物清除干凈。混凝土接合面原混凝土溫度保持>2oC，先鋪抹一層約厚15mm并與混凝土灰砂比相同而水灰比略小的水泥砂漿，或鋪一層厚約30cm的混凝土，其粗骨料應比新澆混凝土減少10%，然后再繼續澆筑新層混凝土。

采用泵送混凝土澆筑時，將澆筑至表層產生的浮漿及時除去，并在混凝土初凝前進行混凝土表面的提漿、壓實、抹光工作。在初凝后，終凝之前進行二次壓抹，以減少混凝土表面的收縮。混凝土澆筑過程中，混凝土拌合物實測坍落度與要求坍落度之差的允許偏差符合以下規定：當坍落度≤40mm時，允許偏差為±10mm；當坍落度為50～90mm時，允許偏差為±20mm；當坍落度≥100mm時，允許偏差為±30mm.

（四）混凝土養護過程控制

為防止混凝土內外溫差過大，混凝土的養護應根據當時的施工情況和環境氣溫采取相應的措施。夏季混凝土的養護可采用蓄水法，或覆蓋草簾、塑料膜、水膜等方法。

冬季混凝土的養護可采用“夾心式”保溫措施，即一層塑料薄膜+兩層草墊+一層塑料薄膜，同時用塑料薄膜加草墊密封混凝土側模，外圍可用跳板或彩條布圍實保溫。養護期間應隨時向草墊中添加熱水以保證一定溫濕度，夜間低溫期間可以用碘鎢燈升溫。

四、總結

綜上所述，在水利工程大體積混凝土施工過程中出現問題不外乎以下五個不到位，即設計不到位、施工不到位、監理不到位、檢測不到位、驗收不到位。五個不到位嚴重影響了工程的質量。為了保證混凝土施工質量，在優化原材料和施工配合比、采用切實可行的混凝土澆筑方案、做好混凝土養護和測溫等方面采取有效技術措施，堅持管理，完全可以讓溫度裂縫、施工裂縫等質量通病得到有效的控制。