水利施工中的大體積混凝土抗裂技術

許衍磊　陳祥明　葛均玲　魏書芹

【摘要】水利工程的設施建設需要以大體積混凝土為依托，而混凝土在與水接觸后易發生開裂等威脅水利工程的現象，因此這就需要我們在實際的工程施工中找出預防這類威脅因素發生的方法，本文主要分析了水利工程中大體積混凝土裂縫的原因及抗裂技術措施。

【關鍵詞】水利工程；大體積混凝土；抗裂技術

水利大壩時常涉及到大體積混凝土施工，大體積混凝土結構由于結構截面大，水泥用量多，水泥水化所釋放的水化熱會產生較大的溫度變化和收縮作用，所以容易產生裂縫，影響到工程質量。因此，在進行大體積混凝土的施工過程中，必須嚴格控制大體積混凝土的施工質量。

一、水利工程大體積混凝土施工的特點

（1）水利工程承擔擋水、蓄水和泄水的任務，因而對水工建筑物的穩定、承壓、防滲、抗沖、耐磨、抗凍、抗裂等性能都有特殊要求，需按照水利工程的技術規范，采取專門的施工方法和措施，確保工程質量。

（2）水利工程對地基的要求比較嚴格，工程又常處于地質條件比較復雜的地區和部位，地基處理不好就會留下隱患，事后難以補救，需要采取專門的地基處理措施。

（3）水利工程多在河道、湖泊、沿海及其他水域施工，需根據水流的自然條件及工程建設的要求進行施工導流、截流及水下作業。

二、水利大體積混凝土施工裂縫的形成原因

1、水泥水化熱

水化熱是指物質與水化合時所放出的熱。水泥的水化熱是大體積混凝土內部熱量的主要來源，由于大體積混凝土截面厚度大，水化熱聚集在混凝土內部不易散失。水利工程大體積混凝土結構中，由于結構截面大，水泥用量多，水泥水化釋放的水化熱會產生較大的溫度變化和收縮作用。

混凝土澆筑初期，水泥水化產生大量水化熱，導致混凝土溫度急劇上升。混凝土表層與大氣接觸，具備相對較好的散熱條件，因此溫度上升相對較小；混凝土內部由于不與大氣接觸，散熱條件相對較差，因為溫度上升相對較大。由于混凝土表層及內部溫度上升構成溫度差，混凝土表層產生拉應力，混凝土內部產生壓應力，當超過混凝土的抗拉強度時，混凝土表面即產生溫度裂縫。因此，水化熱高的水泥不得用在大體積混凝土工程中，否則會使混凝土內部溫度大大超過外部，從而引起較大的溫度應力，使混凝土表面產生裂縫，嚴重影響混凝土的強度及其他性能。

2、外界氣溫濕度變化的影響

大體積混凝土結構在施工期間，外界氣溫的變化對防止大體積混凝土裂縫的產生起著很大的影響。混凝土內部的溫度是由澆筑溫度、水泥水化熱的絕熱溫升和結構的散熱溫度等各種溫度疊加之和組成。澆筑溫度與外界氣溫有著直接關系，外界氣溫愈高，混凝土的澆筑溫度也就會愈高；如果外界溫度降低則又會增加大體積混凝土的內外溫度梯度。如果外界溫度的下降過快，會造成很大的溫度應力，極其容易引發混凝土的開裂。另外外界的濕度對混凝土的裂縫也有很大的影響，外界的濕度降低會加速混凝土的干縮，也會導致混凝土裂縫的產生。

3、施工工序原因

一般情況下混凝土結構物一般需要先支模，后綁鋼筋，再進行混凝土的澆筑，大型的水工結構物混凝土澆筑需要分幾次進行澆筑，每次澆筑的混凝土量是需要控制的。在澆筑混凝土過程中，當澆筑完一次混凝土后，第二次再進行混凝土的澆筑時需要考慮時間因素，兩次澆筑的時間不能間隔太長，如果兩次澆筑的時間間隔太長，會使配制好的混凝土中水分損失，對混凝土的坍落度影響較大，會造成后期澆筑后混凝土產生不規則的裂縫；部分現場施工人員直接在混凝土中加水，又會影響配制好的混凝土的性質。澆筑完后需對混凝土進行養護，然后進行模板拆除，但施工時，會出現拆模過早，而導致混凝土結構達不到設計標準，不能滿足各種荷載組合，從而導致裂縫的產生。

三、水利工程大體積混凝土抗裂技術措施

1、大體積混凝土中水泥的品種及用量

水泥釋放溫度的大小及速度取決于水泥內礦物成分的不同。水泥礦物中發熱速率最快和發熱量最大的是鋁酸三鈣（C3A），其他成分依次為硅酸三鈣（C3S）、硅酸二鈣（C2S）和鐵鋁酸四鈣（C4AF）。另外，水泥越細發熱速率越快，但是不影響最終發熱量。因此我們在大體積混凝土施工中應盡量使用礦渣硅酸鹽水泥、火山灰水泥。我們應該充分利用混凝土的后期強度，以減少水泥的用量。因為大體積混凝土施工期限長，不可能28d向混凝土施加設計荷載，因此將試驗混凝土標準強度的齡期向后推遲至56d 或者90d 是合理的。這是基于這一點，國內外很多專家均提出類似的建議。這樣充分利用后期強度則可以每m3混凝土減少水泥40 Kg～70 Kg左右，混凝土內部的溫度相應降低4℃～7℃.

2、大體積混凝土的施工工藝

對大體積混凝土，采取分層分塊澆筑方式施工，在第一層混凝土還未初凝前，澆筑上一層，振動棒應插入下一層50mm～100mm以消除裂縫，同時施工中要嚴格控制震動時間，防止石子下沉引起的混凝土結構不均勻；施工中注意分散混凝土的放熱峰值。在混凝土初凝時粗抹面一次，在混凝土終凝前，進行第二次抹光，盡量消除混凝土表面的龜裂裂紋，防止建成后出現氣溫驟降而發生的開裂；施工現場應注意遮蔽，防止烈日暴曬混凝土表面；控制澆筑溫度，使新拌混凝土的溫度盡量控制在6℃以下，為達到溫度要求，可采取水中加碎冰的方式；另處施工現場還應預埋冷卻水管，用循環水進行人工導熱，降低混凝土的內部溫度，以減少水化熱的釋放。

3、混凝土澆筑溫度的控制

混凝土從攪拌站出廠之后，通過混凝土攪拌車卸料、運輸、澆筑、振搗以及平倉過程后，處于混凝土表面以下50～100mm的溫度則稱之為混凝土的澆筑溫度。若混凝土澆筑溫度越低，則會有利于對混凝土溫度應力和內外溫差的控制。一般當混凝土從屬性狀態向彈性狀態轉變時，混凝土溫度越低，產生的開裂現象就會越少。通常情況下，混凝土澆筑溫度的降低則是通過加冰拌和、預冷骨料以及冷卻拌合水等方法，使混凝土出機口的溫度得到有效降低。一般預冷石子的效果較好，其次，則是水和沙的預冷，相比而言，預冷水泥的施工效果不太顯著。

結語

綜上所述，建設工程大體積混凝土雖然容易出現裂縫，但只要根據工程的具體情況、施工環境等，控制混凝土施工裂縫就能很好的避免損失過大。混凝土裂縫的控制，是混凝土施工的重點。積極主動采取有效的措施對已經產生的裂縫進行修復，預防混凝土裂縫的產生，保證混凝土施工的質量，提高建筑結構的穩定性以及耐久性的有效措施。

參考文獻：

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