水利工程大體積混凝土施工及裂縫防治

梁曉東

摘要：水利工程施工中，大體積混凝土結構對整個工程的安全性和防滲性影響較大，因此，在水利工程施工中一定要保證施工質量，規范施工工藝，避免出現混凝土裂縫，做好裂縫防治工作。

關鍵詞：水利工程；大體積混凝土；裂縫防治

一、大體積混凝土裂縫產生原因

1、溫差因素

大體積混凝土裂縫產生的主要原因是溫差，即混凝土結構內外部的溫度差過大引起的收縮裂縫。在水利工程施工中，大體積混凝土結構通常是一次澆筑成功，由于其結構的整體外形較大在澆筑成型以后，水泥水化熱后產生的熱量匯集在結構物的內部，熱量難以散發，內部溫度比外界溫度明顯較高，內外溫差太大，內部會因壓力過大膨脹。這樣在內部溫度低的時候，混凝土結構已經基本成型，收縮在所難免，此時由于混凝土結構抗拉能力相對薄弱，一旦壓力超過了混凝土結構所能承受的最大抗拉強度，就會在大體積混凝土結構物表面形成裂痕。

2、收縮因素

大體積混凝土結構物在逐步硬化的過程中伴隨著熱量的散出，熱量越多，相應的收縮能力也越大，如果收縮能力大于混凝土的極限抗拉強度，就會在大體積混凝土結構表面出現不同程度的裂痕。在大體積混凝土結構中，即使是水灰成分高于常值，結構自身收縮不大，在與溫度差異產生的收縮力相互疊加而產生的收縮應力是很大的，很容易超出結構物最大抗拉強度而產生裂痕。在不疊加的時候，通常情況下不會產生裂痕，所以在大型水利工程施工中，混凝土結構物自身收縮量的大小也被考慮為進行指導工程施工建設標準的評定指標。

二、水利工程大體積混凝土施工技術應用

1、大體積混凝土生產與運輸

大體積混凝土的生產必須嚴格按照相關規范標準進行，進行滬寧圖試驗與檢測，以此保證混凝土的水化熱、收縮、強度、坍落度等性能指標符合施工要求。運輸大體積混凝土時，應采用專用的運輸車進行運輸，例如具有防雨、防風等功能的混凝土攪拌運輸車。大體積混凝土在運輸時應保持攪拌狀態，以此避免混凝土出現離析情況。若是大體積混凝土運輸至澆筑現場后發現無法滿足施工要求，必須停止使用，從而避免對水利工程質量產生影響。

2、大體積混凝土施工作業

（1）施工技術準備。大體積混凝土施工作業前，應按照相關規定對大體積混凝土進行驗算，例如進行大體積混凝土溫度、溫度應力、收縮應力等驗算，通過計算得出混凝土升溫峰值、內外溫差、降溫速率等控制指標，而后根據這些控制指標制定合理有效的溫控措施。在水利工程中，澆筑的混凝土入模溫度的升溫峰值宜為45℃，內外溫差為30℃，降溫速率為每小時2℃。

（2）模板施工。應嚴格按照國家制定的相關規范標準進行大體積混凝土模板施工，并對模板的剛強度和穩定性進行驗算，而后根據大體積混凝土澆筑后的養護要求制定相應的養護措施。大體積混凝土模板的拆除時問除了確保混凝土剛強度等級滿足相關要求外，還應對混凝土的溫度要求進行嚴格控制，確保內外溫差符合標準，只有滿足以上兩種情況才能進行模板拆除工作。

（3）混凝土澆筑。大體積混凝土的澆筑方式主要能分為分層連續澆筑和推移式連續澆筑兩種，其中分層澆筑又能細分為多種形式，包括全面分層、分段分層、斜向分層等。在大體積混凝土澆筑過程中，必須盡量減縮澆筑時間間隔，并確保在混凝土進行初凝之前完成澆筑。一般情況，我們對大體積混凝土的澆筑順序為由低到高進行澆筑，澆筑方法為先澆筑混凝土結構長的一側，而后澆筑短的一側，且澆筑必須是連續不間斷進行。分層澆筑的混凝土在澆筑完成后應及時進行振搗，大體積混凝土宜采用二次振搗工藝，應在振搗過程中注意時間和位置的把握，避免出現漏診、過振情況，從而造成混凝土結構強度不達標。

3、大體積混凝土養護

為了避免大體積混凝土出現裂縫，養護應該采取保溫保濕養護的方式。混凝土的保溫養護通常采用塑料薄膜、麻袋、阻燃保溫被覆蓋在已經澆筑完成的混凝土之上，也可以采取擋風保溫棚或遮陽降溫棚作為大體積混凝土的保溫措施。在混凝土澆筑施工前，在混凝土內部設置溫度傳感器或者是測溫管，及時監測混凝土的內外溫差，確保大體積混凝土的里表溫差及降溫速率滿足大體積混凝土對于溫控指標的要求，當大體積混凝土的表面溫度與環境溫差小于30℃時，可以拆除保溫養護措施。對于混凝土的保濕養護，通常情況下保濕養生時間不少于兩周，在養生的過程中定期的對塑料薄膜或養護劑的完整情況進行檢查，確保大體積混凝土的表面處于濕潤狀態。

三、水利工程混凝土裂縫修補措施

1、裂縫表面修補法

表面修補法是最直接也是最簡單的修補方法，對于處理那些對結構承載力沒有明顯影響的表面裂縫或深度裂縫。因其修補工藝的不同，分為部分涂覆法和全部涂覆法兩種。對于部分涂覆法，主要是在裂縫表面涂上一層高強度的水泥漿、環氧膠泥等膠凝材料；對于全部涂覆法，主要是在整個混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料，也有采用811環氧封閉漆。

2、灌漿嵌縫充填法

當混凝土裂縫對結構物的承載力和安全性存在較大影響時，或者混凝土的防滲性有較大要求時，一般采用對裂縫灌漿嵌縫充填法，具體又可分為壓力注漿法、涂膜封閉法和開槽填補法等三種。

壓力注漿法，壓力注漿法適用于修補寬度為0.2mm～0.3mm的混凝土裂縫。修補工藝如下：首先，清理混凝土表面尤其是裂縫周邊的雜物油脂，再將注漿嘴與封閉裂縫粘貼，進行試漏檢查，再配置注漿液，然后使用壓力機進行一次和二次注漿，注漿完畢，清理混凝土表面。當混凝土表面裂縫錯密布、數量眾多時，則要采取特殊做法。

涂膜封閉法，當裂縫寬度小于0.2mm時，即為微細裂縫，也可用于裝飾混凝土外表面及其防水處理，并且能夠有效防止混凝土保護層的炭化和有害離子對混凝土的腐蝕。其主要操作如下：首先沿裂縫用鑿子和扁鏟開一個U形槽，槽深和槽寬均約30mm～50mm，然后用刷子在槽底和兩壁均勻涂刷一層界面處理漿，將拌制好的聚合物水泥砂漿在界面處理漿尚未硬化之前用抹刀壓入槽中，并壓實抹平。養護時，不得淋雨、日曬或風吹，以覆蓋塑料薄膜養護為佳。

開槽填補法，當結構物可以允許在表面開槽或者是混凝土表面裂縫寬度較大且數量不多時，可以采取開槽填補法，其主要工藝是：先開槽，再涂刷界面處理漿，然后壓抹聚合物砂漿，最后養護。

3、結構加固法

當混凝土裂縫影響到整個結構的性能時，就不能簡單地修補下裂縫，而應考慮對混凝土結構進行加固處理。常用的碳纖維補強加固技術就是一種比較好的方法，這種方法是利用高強高彈性模量的連續碳纖維用環氧樹脂浸漬之后形成碳纖維增強復合片材，然后將該片材用專用的環氧樹脂膠粘貼在混凝土表面裂縫處，固化后該片材就和混凝土結構成為一體，從而降低了鋼筋混凝土結構所受的應力，達到補強加固的效果。

四、結束語

總之，大體積混凝土技術工藝水平直接關系到整個水利工程的質量及穩固性，所以，要對水利工程大體積混凝土施工工藝進行不斷探索與研究，進一步提升施工質量。