水利施工中大體積混凝土的抗裂技術分析

林松

（中國水利水電第十六工程局有限公司 361009）

水利施工中大體積混凝土的抗裂技術分析

林松

（中國水利水電第十六工程局有限公司 361009）

近年來，隨著我國工程建設事業的迅速發展，水利施工項目數量越來越多，水利施工技術也在逐步發展，但同時也出現了一些技術性問題。在水利工程現場施工過程中，往往會出現大體積混凝土裂縫問題，對水利工程的質量造成了嚴重的影響。此背景下，本文首先分析了水利施工中大體積混凝土裂縫出現的原因，其次對水利施工中大體積混凝土的抗裂技術進行了相應的闡述，以供參考。

水利施工；大體積混凝土；抗裂技術

1 引言

混凝土是各項建筑施工的必要材料，在水利施工中也得到了十分廣泛的應用，混凝土由于其自身的特殊性，較容易受到外界因素的影響，一旦施工中出現了差錯，極容易引發嚴重的質量問題，進而對水利施工整體質量造成影響。對比，為了確保水利施工質量，必須詳細分析混凝土裂縫出現的原因，并且采取相應的抗裂技術妥善解決。

2 水利施工中大體積混凝土裂縫出現的原因

2.1 混凝土自身的因素

在水利施工過程中，其所采用的混凝土一般由水泥、砂石、外加劑與水等材料按照一定的比例配合攪拌制成。但在實際制作過程中，如果存在配制比例不合理或是攪拌不均勻的情況，均會導致混凝土質量出現一定程度的下降現象。混凝土是一種收縮性體，具備較高的彈性磨具與較低的抗拉強度，所以，在具體施工中極容易產生裂縫。導致裂縫的原因主要涉及以下幾個方面：①在進行混凝土的配制作業時，選用的砂石強度、外加劑種類與計量、水的酸堿度等與施工設計要求之間的相符程度。②水泥的收縮量與工程設計標準之間的相符性。③在達到施工要求與易性條件之后，所配制的混凝土的水灰比是否大。④在混凝土配制過程中，是否按照相關要求攪拌，以及攪拌時間與溫度的控制情況。⑤在進行振搗操作時，振搗量是否已經控制在合理的范圍之內。以上因素的存在均會對混凝土自身的質量造成不同程度的影響，一旦混凝土質量無法滿足相關標準要求，則其內部的水分必定會快速蒸發，從而導致混凝土內部形成巨大的收縮力，最終形成混凝土表面裂縫。

2.2 外界因素的影響

2.2.1 溫度

由于外界溫度變化而導致的混凝土裂縫是最為常見的一種形式，是混凝土裂縫形成最為直接的原因。具體來說便是，當施工時的溫度與施工之后溫度間的差異較大時，極容易形成混凝土裂縫，本質原因在于大體積混凝土結構一般采用一次成型澆筑工藝，此類較為龐大的混凝土內部就會聚集大量的水泥水化后產生的熱量，無法及時的散發，進而使得混凝土外部溫度遠低于內部溫度，在熱脹冷縮的原理下，水泥會出現膨脹或是縮小的現象，此狀態下，混凝土內部與外部的受力就會不一樣，在受力差的影響下，最終形成混凝土裂縫。

2.2.2 收縮

混凝土的配制往往需要加入適量的水，在一次成型澆筑操作過程中，混凝土通常存在一個硬化的過程，在此過程中，混凝土內部的水分會不斷蒸發，帶走了混凝土自身的熱量，使得混凝土逐漸收縮，強度逐步增大。但因為所配制的混凝土質量的差異，質量較差的混凝土在受到大于自身承受力的收縮力時，便會出現裂縫。一般情況下，混凝土都可以承受此種收縮力，但就實際狀況來看，此類收縮力通常會與由于溫度差形成的收縮力想家重疊，進而導致混凝土實際承受的總收縮力遠大于混凝土的承受力，最終形成了混凝土裂縫。

2.2.3 后期養護

根據相關調查結果可知，后期養護的不恰當也容易形成混凝土裂縫。在完成混凝土澆筑施工之后，由于沒有及時覆蓋混凝土體，導致其熱量快速散失，再加上未及時定期的澆水養護，導致混凝土在短期內便蒸發了其表面的水分，特別是在炎熱的夏季，在高溫環境下，混凝土水分會快速蒸發，從而形成裂縫。

3 水利施工中大體積混凝土抗裂技術

3.1 溫差裂縫治理技術

3.1.1 控制混凝土澆筑速度、建筑厚度

在水利工程項目施工過程中，大體積混凝土澆筑施工通常采用全面分層、分段分層或者是斜面分層的方式進行。澆筑工藝的不同，對混凝土澆筑強度的要求也存在一定的差異。在選用全面分層法進行混凝土澆筑施工時，對混凝土澆筑強度的要求較大，在實際施工中，往往需要結合施工中混凝土的搗實情況、混凝土澆筑的尺寸、施工現場混凝土的供應能力等狀況選用適宜的混凝土澆筑方案。就當前情況來看，斜面分層澆筑法是水利施工中采用較多的一種工藝。

3.1.2 控制混凝土的密實度

在混凝土實際澆筑施工過程中，為了確保大體積混凝土質量，避免溫差裂縫的形成，需要對混凝土的密實度進行嚴格的控制。對此，在進行混凝土澆筑施工時，必須做好混凝土的搗實操作。在現場作業時，將混凝土灌注入模內之后，應即刻進行混凝土振搗操作，以保證混凝土能夠均勻的布滿模板的各個部位，甚至于角落。通過振搗操作，還可充分排除混凝土中的氣體，使得混凝土體的密實度得以大幅提升。此外，由于水利工程混凝土體較大，這就要求必須要確保振搗次數，以保證混凝土自身的密實度，提升其抗裂性能。

3.1.3 控制混凝土的初始溫度

為了有效避免溫差裂縫的出現，在混凝土拌合過程中，需要對混凝土的初始溫度進行嚴格的管控，以避免拌合之后的混凝土溫度過高現象的出現。在混凝土土體成型過程中，如果其內部溫度過于高，便會形成溫差裂縫。對此，在混凝土灌注過程中，必須嚴格控制混凝土拌合物與混凝土出口料的溫度，尤其是在高溫季節施工時，應采用人工降溫的方式，對灌注出機口混凝土的溫度進行合理的控制，可采用冷水進行噴淋或是選用風冷骨料，又或者是在水利工程壩體內埋設冷水管，以此來對混凝土進行水冷操作。

3.1.4 控制拆模時間

拆模時間的控制也在一定程度上影響著溫差裂縫的形成。通常情況下，當混凝土成型之后，如果條件允許，拆模時間應當越晚越好，以確保充足的混凝土成型強度。此外，在完成拆模操作之后，還需要嚴格控制成型之后的混凝土體表面溫度，通常需確保溫度不低于15℃。

3.1.5 控制混凝土的現場養護時間

混凝土的養護的目的在于：①使混凝土在一定時間內保持足夠充分的濕潤狀態，以滿足水泥水化的需要。②保證混凝土在不同的環境溫度條件下，能夠保持有合適的最高溫度、合適的內外溫差及合適的表面與環境大氣的溫差，并且具有適當的降溫速率和升溫速率。

根據相關經驗可知，在混凝土降溫階段對其實施保溫，可減少混凝土內部熱量的散失，從而減少斷面上的溫度梯度。同時，由于延緩了混凝土的散熱時間，可使其充分有效的發揮其強度增長的潛力，并且還可使得混凝土的松弛和徐變得以充分顯現，其內部拉應力得以相應減小。此外，因混凝土齡期的增長，混凝土的抗拉性能要比其抗壓性能提高的快，也可防止和減少混凝土的開裂。

通常情況下，當混凝土澆筑施工結束之后，需要結合工程有關施工要求，及時進行現場養護作業。大多數情況下，在現場澆筑結束的12h內，需覆蓋混凝土，并且還需做好保濕養護處理。對于混凝土的澆水養護時間，也需要進行嚴格的控制，如果混凝土采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥等拌制而成，需進行超過7d的養護；如果混凝土中加入了緩凝型外加劑，或是其他抗滲要求，需確保養護時間超過14d。

3.2 收縮裂縫治理技術

3.2.1 控制水泥質量

水泥是混凝土結構的重要組成部分，在水利工程項目施工中，為了避免大壩裂縫現象的出現，應當對混凝土材料進行合理的選用，此時應盡量選擇強度較好、塑性性能良好、發熱量低、初始時間相對較長的混凝土。如果遇到一些特殊的施工狀況，應選用特制的水泥。部分特制水泥中添加了一定的化學成本，具體見表1。由表1可知，在進行水利施工中混凝土材料的配制時，礦物類型C2S是性能較為合適的類別，但需要對C3A含量進行一定的控制。一般情況下，混凝土內的各種礦物含量均需要控制在一定的合理范圍內，但這并不表示礦物種類越多越好，在水泥材料進入工程施工現場之前，需要對其質量進行嚴格的檢測，嚴禁不滿足標準的水泥進入場地，避免由于混凝土強度不滿足要求而導致的裂縫現象的出現。

表1 普通硅酸鹽水泥熟料化學成分

3.2.2 控制水泥用量

為了避免收縮裂縫現象，往往需要對混凝土的水泥用量進行適宜的控制，并且還要對混凝土的水灰比進行嚴格的控制，主要是對水灰比進行標準配制，同時對混凝土單位用水量與水泥使用量進行適當的控制。此外，在確保混凝土流動性的基礎上，還需要將混凝土內部的水分控制在一定合理的范圍內，以確保混凝土質量滿足相關規范要求。水泥材料的具體使用量可參照表2進行。

表2 水泥用量及水灰比

3.2.3 砂石骨料

水利施工中，砂石骨料在大體積混凝土中占據著較大的比重，所以，在選用骨料時，需要盡量選用彈模低、膨脹系數小、表面清潔的骨料，以確保混凝土的良好性能，提升其抗裂性。通常情況下，砂石骨料中的石粉比例應當控制在15～18%。

3.2.4 摻和料與外加劑

摻和料與外加劑能夠在一定程度上提升混凝土自身的強度，在選用水泥摻和料時，由于粉煤灰含堿量、含硫量較低，對水的需求量較小，是一種較適宜的摻和料。將粉煤灰加入混凝土，會大幅提升其耐久性與抗滲性，能夠有效避免收縮裂縫的出現。同時，礦渣硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥等也是使用效果較好的摻和劑。此外，在混凝土攪拌過程中，通過添加一定量的高效減水劑或引氣劑等，還可使得混凝土硬化之后具備較高的耐久性，提升其抗裂性。

4 結語

綜上所述，大體積混凝土在很大程度上影響著水利工程施工質量，是整體工程效用順利發揮的重要基礎，有利于確保工程項目的安全性與耐久性。對此，相關工作人員應充分考慮各種因素，制定合理的施工方案，避免裂縫出現，提高工程質量。

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1004-7344（2016）32-0167-02

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