關于水工建筑物混凝土結構設計及施工質量控制的探究

【摘要】在我國水工建筑是重點建設的基礎性工程，且大部分工程均采用鋼筋混凝土結構形式。本論文結合作者長期的管理及設計經驗，著重在水工建筑混凝土結構設計、混凝土施工質量控制方面進行闡述，并且提出了一些方法措施，希望能夠為同類工程起到借鑒作用。

【關鍵詞】水工建筑；混凝土結構設計；混凝土質量控制措施

引言

水工混凝土結構設計及其施工質量控制直接影響整個工程質量，其實質在于將設計及其施工過程中的各個環節緊密的聯系起來，在嚴格檢驗、及時調整、重點控制的基礎上進行，才能有效保障工程質量。

1、水工建筑混凝土結構設計

傳統的水工建筑混凝土結構設計往往過度注重混凝土的結構強度設計，但真正意義上的設計不僅要注重建筑結構是否符合強度標準，還需考慮水工建筑結構長時間處于陰濕的水下環境當中，必對建筑的結構材料造成一定程度上的腐蝕，嚴重影響建筑混凝土結構的性能及耐久性，因此盡可能通過合理的結構設計來延長結構的使用年限。

水工建筑結構設計時，首先，設計人員要對業主提供的資料及要求進行充分了解，收集本設計階段上一階段的資料，深入了解水工建筑物使用環境及業主的意圖。其次，設計人員要準確分析水工結構合理的受力狀況和荷載組合，搭建好合理的力學模型，對混凝土架構的各項參考數據進行評估與計算后完成設計。設計過程中，評估混凝土結構是否達到施工的標準，是結構設計前期必須要考慮的，經過反復查閱資料并參考數據后再確定。并且在進行水工混凝土結構設計時，應預留足夠的工作面為后續工作提供可實施性。值得指出的是，水工混凝土結構在使用過程中遭受病害侵蝕是不可避免的，設計時應考慮將其影響降到最低。在考慮材料受環境侵蝕和老化對性能產生的影響后，還仍然要確保結構和構件存有足夠的安全性和整體穩定性。

在我國水利工程結構的建設過程中，設計人員在考慮混凝土建筑物的建設成本及給建筑企業帶來經濟效益的同時，還應從建筑的安全性、耐久性和實用性出發，考慮到建筑的外觀和使用價值。

2、水工建筑混凝土施工質量控制措施

2.1原材料檢驗及配合比控制

大型水利建筑工程施工現場均有專用的混凝土拌和樓，工程所需混凝土由施工單位直接從拌和樓運往施工現場。拌和樓在選用混凝土原材料前，首先要對其所有原材料進行試驗檢驗，只有技術性能指標均滿足設計和規范要求的方能采用，科學地選取混凝土原材料，這樣才能從源頭上保證整個水工建筑的混凝土施工質量。當碎石、砂中含過量有害物質及含泥量過大時，不僅會增加混凝土的收縮，而且會引起混凝土抗拉強度的降低，使混凝土構件的強度達不到設計要求。拌和樓除對混凝土材料進行合理選取外，必須對混凝土的配合比按照現場砂、石骨料的實際含水量及時調整，嚴格把控，隨時掌握成分含量的改變規律并采取相應的處理措施，將實驗室狀態下的配合比轉化為施工配合比。

水工建筑物的混凝土施工大多為大體積混凝土，大體積混凝土因其水泥水化熱的大量積聚，易使混凝土內外形成較大的溫差，而產生溫差應力，因此為保證混凝土的施工質量，在混凝土配合比設計時應選用水化熱較低的水泥，充分利用混凝土的中后期強度，盡可能降低水泥用量，選用合適的緩凝、減水等外加劑，以改善混凝土的和易性。

2.2 混凝土施工

水工建筑物混凝土澆筑，經常是大體積混凝土的澆筑。混凝土澆筑前應根據現場條件及設備，科學的將大體積混凝土分層分段，利用澆筑面散熱，以大大減少施工中出現裂縫的可能性。無論什么形式的混凝土澆筑施工，都應一次性連續澆筑完成，如果澆筑過程中的間斷時長超過了混凝土的初凝時間，必須嚴格按照施工縫要求處理接縫位置。

混凝土澆筑時應當振搗充分，不得漏振。大體混凝土養護的關鍵是保持適宜的溫度和濕度，以便控制混凝土內外溫差，在促進混凝土強度正常發展的同時防止混凝土裂縫的產生和發展。養護過程中，不僅要滿足強度增長的需要，還應通過溫度控制，防止應溫度變形引起混凝土開裂。

在冬期進行混凝土澆筑時，應重視混凝土的早期防凍。一是通過試驗在拌制混凝土時添加防凍劑，防止混凝土在早期凍傷的現象。二是在澆筑過程中盡可能采用膠合板、木板等密封性能較好、具有一定保溫作用的模板，搭設保溫棚或其他擋風設備，混凝土澆筑完成后采用保溫材料（如草簾、泡沫保溫板等）覆蓋在混凝土結構的表面，減緩熱量損失。三是在冬季進行混凝土施工時，最好選用水泥水化熱大，早期強度高的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥。

2.3 混凝土裂縫控制

混凝土結構及構件產生裂縫是水工建筑中普遍的質量通病，大體積混凝土裂縫產生的原因及控制措施主要有以下幾個方面：（1）水泥水化熱影響、內外約束條件的影響、外界氣溫變化的影響。水泥在水化過程中產生大量熱量，因而使混凝土內部溫度升高，當混凝土內部與表面溫差過大時，就會產生溫度應力和溫度變形，當溫度應力超過混凝土內外的約束力時，就會產生裂縫。故在混凝土配合比設計時，采用水化熱小的水泥。施工時，在混凝土內部預埋冷卻水管，混凝土澆筑時投入毛石；澆筑完成后在結構外露的混凝土表面采用浸濕的草袋、鋸木、濕砂等進行覆蓋，保持混凝土的內外溫差小于20℃，以降低內外溫差，有效控制此類原因產生裂縫的開能性。

（2）混凝土的收縮變形。隨著混凝土陸續干燥而使吸附水逸出，將出現干燥收縮，而表面干燥收縮快，中心干燥收縮慢。由于表面的干縮受到中部混凝土的約束，因而會產生拉應力并導致裂縫。在設計上，混凝土表層布設抗裂鋼筋網片，可有效防止混凝土收縮時產生的干裂。

（3）混凝土的沉陷裂縫。支架、支撐變形下沉會引發結構裂縫，過早拆除模板支架易使未達到強度的混凝土結構發生裂縫和破損。

3、結語

水工建筑物混凝土結構設計及其施工是水利工程建設中的一個重要環節，是整個混凝土結構質量保證的核心環節。加強水工建筑物混凝土結構設計及其施工質量非常有必要性，做到防患于未然，使水工混凝土結構的質量得到有效保障。

參考文獻：

[1]水工混凝土結構設計規范（DL/T5057-2009）.

[2]水工混凝土施工規范（DL/T5144-2015）.

[3]孟杰.水工建筑混凝土結構設計與施工質量監理控制探析[J].山西水利，2016，（11）：38～39.