水利施工中大体积混凝土的抗裂技术分析

林松

（中国水利水电第十六工程局有限公司 361009）

水利施工中大体积混凝土的抗裂技术分析

林松

（中国水利水电第十六工程局有限公司 361009）

近年来，随着我国工程建设事业的迅速发展，水利施工项目数量越来越多，水利施工技术也在逐步发展，但同时也出现了一些技术性问题。在水利工程现场施工过程中，往往会出现大体积混凝土裂缝问题，对水利工程的质量造成了严重的影响。此背景下，本文首先分析了水利施工中大体积混凝土裂缝出现的原因，其次对水利施工中大体积混凝土的抗裂技术进行了相应的阐述，以供参考。

水利施工；大体积混凝土；抗裂技术

1 引言

混凝土是各项建筑施工的必要材料，在水利施工中也得到了十分广泛的应用，混凝土由于其自身的特殊性，较容易受到外界因素的影响，一旦施工中出现了差错，极容易引发严重的质量问题，进而对水利施工整体质量造成影响。对比，为了确保水利施工质量，必须详细分析混凝土裂缝出现的原因，并且采取相应的抗裂技术妥善解决。

2 水利施工中大体积混凝土裂缝出现的原因

2.1 混凝土自身的因素

在水利施工过程中，其所采用的混凝土一般由水泥、砂石、外加剂与水等材料按照一定的比例配合搅拌制成。但在实际制作过程中，如果存在配制比例不合理或是搅拌不均匀的情况，均会导致混凝土质量出现一定程度的下降现象。混凝土是一种收缩性体，具备较高的弹性磨具与较低的抗拉强度，所以，在具体施工中极容易产生裂缝。导致裂缝的原因主要涉及以下几个方面：①在进行混凝土的配制作业时，选用的砂石强度、外加剂种类与计量、水的酸碱度等与施工设计要求之间的相符程度。②水泥的收缩量与工程设计标准之间的相符性。③在达到施工要求与易性条件之后，所配制的混凝土的水灰比是否大。④在混凝土配制过程中，是否按照相关要求搅拌，以及搅拌时间与温度的控制情况。⑤在进行振捣操作时，振捣量是否已经控制在合理的范围之内。以上因素的存在均会对混凝土自身的质量造成不同程度的影响，一旦混凝土质量无法满足相关标准要求，则其内部的水分必定会快速蒸发，从而导致混凝土内部形成巨大的收缩力，最终形成混凝土表面裂缝。

2.2 外界因素的影响

2.2.1 温度

由于外界温度变化而导致的混凝土裂缝是最为常见的一种形式，是混凝土裂缝形成最为直接的原因。具体来说便是，当施工时的温度与施工之后温度间的差异较大时，极容易形成混凝土裂缝，本质原因在于大体积混凝土结构一般采用一次成型浇筑工艺，此类较为庞大的混凝土内部就会聚集大量的水泥水化后产生的热量，无法及时的散发，进而使得混凝土外部温度远低于内部温度，在热胀冷缩的原理下，水泥会出现膨胀或是缩小的现象，此状态下，混凝土内部与外部的受力就会不一样，在受力差的影响下，最终形成混凝土裂缝。

2.2.2 收缩

混凝土的配制往往需要加入适量的水，在一次成型浇筑操作过程中，混凝土通常存在一个硬化的过程，在此过程中，混凝土内部的水分会不断蒸发，带走了混凝土自身的热量，使得混凝土逐渐收缩，强度逐步增大。但因为所配制的混凝土质量的差异，质量较差的混凝土在受到大于自身承受力的收缩力时，便会出现裂缝。一般情况下，混凝土都可以承受此种收缩力，但就实际状况来看，此类收缩力通常会与由于温度差形成的收缩力想家重叠，进而导致混凝土实际承受的总收缩力远大于混凝土的承受力，最终形成了混凝土裂缝。

2.2.3 后期养护

根据相关调查结果可知，后期养护的不恰当也容易形成混凝土裂缝。在完成混凝土浇筑施工之后，由于没有及时覆盖混凝土体，导致其热量快速散失，再加上未及时定期的浇水养护，导致混凝土在短期内便蒸发了其表面的水分，特别是在炎热的夏季，在高温环境下，混凝土水分会快速蒸发，从而形成裂缝。

3 水利施工中大体积混凝土抗裂技术

3.1 温差裂缝治理技术

3.1.1 控制混凝土浇筑速度、建筑厚度

在水利工程项目施工过程中，大体积混凝土浇筑施工通常采用全面分层、分段分层或者是斜面分层的方式进行。浇筑工艺的不同，对混凝土浇筑强度的要求也存在一定的差异。在选用全面分层法进行混凝土浇筑施工时，对混凝土浇筑强度的要求较大，在实际施工中，往往需要结合施工中混凝土的捣实情况、混凝土浇筑的尺寸、施工现场混凝土的供应能力等状况选用适宜的混凝土浇筑方案。就当前情况来看，斜面分层浇筑法是水利施工中采用较多的一种工艺。

3.1.2 控制混凝土的密实度

在混凝土实际浇筑施工过程中，为了确保大体积混凝土质量，避免温差裂缝的形成，需要对混凝土的密实度进行严格的控制。对此，在进行混凝土浇筑施工时，必须做好混凝土的捣实操作。在现场作业时，将混凝土灌注入模内之后，应即刻进行混凝土振捣操作，以保证混凝土能够均匀的布满模板的各个部位，甚至于角落。通过振捣操作，还可充分排除混凝土中的气体，使得混凝土体的密实度得以大幅提升。此外，由于水利工程混凝土体较大，这就要求必须要确保振捣次数，以保证混凝土自身的密实度，提升其抗裂性能。

3.1.3 控制混凝土的初始温度

为了有效避免温差裂缝的出现，在混凝土拌合过程中，需要对混凝土的初始温度进行严格的管控，以避免拌合之后的混凝土温度过高现象的出现。在混凝土土体成型过程中，如果其内部温度过于高，便会形成温差裂缝。对此，在混凝土灌注过程中，必须严格控制混凝土拌合物与混凝土出口料的温度，尤其是在高温季节施工时，应采用人工降温的方式，对灌注出机口混凝土的温度进行合理的控制，可采用冷水进行喷淋或是选用风冷骨料，又或者是在水利工程坝体内埋设冷水管，以此来对混凝土进行水冷操作。

3.1.4 控制拆模时间

拆模时间的控制也在一定程度上影响着温差裂缝的形成。通常情况下，当混凝土成型之后，如果条件允许，拆模时间应当越晚越好，以确保充足的混凝土成型强度。此外，在完成拆模操作之后，还需要严格控制成型之后的混凝土体表面温度，通常需确保温度不低于15℃。

3.1.5 控制混凝土的现场养护时间

混凝土的养护的目的在于：①使混凝土在一定时间内保持足够充分的湿润状态，以满足水泥水化的需要。②保证混凝土在不同的环境温度条件下，能够保持有合适的最高温度、合适的内外温差及合适的表面与环境大气的温差，并且具有适当的降温速率和升温速率。

根据相关经验可知，在混凝土降温阶段对其实施保温，可减少混凝土内部热量的散失，从而减少断面上的温度梯度。同时，由于延缓了混凝土的散热时间，可使其充分有效的发挥其强度增长的潜力，并且还可使得混凝土的松弛和徐变得以充分显现，其内部拉应力得以相应减小。此外，因混凝土龄期的增长，混凝土的抗拉性能要比其抗压性能提高的快，也可防止和减少混凝土的开裂。

通常情况下，当混凝土浇筑施工结束之后，需要结合工程有关施工要求，及时进行现场养护作业。大多数情况下，在现场浇筑结束的12h内，需覆盖混凝土，并且还需做好保湿养护处理。对于混凝土的浇水养护时间，也需要进行严格的控制，如果混凝土采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥等拌制而成，需进行超过7d的养护；如果混凝土中加入了缓凝型外加剂，或是其他抗渗要求，需确保养护时间超过14d。

3.2 收缩裂缝治理技术

3.2.1 控制水泥质量

水泥是混凝土结构的重要组成部分，在水利工程项目施工中，为了避免大坝裂缝现象的出现，应当对混凝土材料进行合理的选用，此时应尽量选择强度较好、塑性性能良好、发热量低、初始时间相对较长的混凝土。如果遇到一些特殊的施工状况，应选用特制的水泥。部分特制水泥中添加了一定的化学成本，具体见表1。由表1可知，在进行水利施工中混凝土材料的配制时，矿物类型C2S是性能较为合适的类别，但需要对C3A含量进行一定的控制。一般情况下，混凝土内的各种矿物含量均需要控制在一定的合理范围内，但这并不表示矿物种类越多越好，在水泥材料进入工程施工现场之前，需要对其质量进行严格的检测，严禁不满足标准的水泥进入场地，避免由于混凝土强度不满足要求而导致的裂缝现象的出现。

表1 普通硅酸盐水泥熟料化学成分

3.2.2 控制水泥用量

为了避免收缩裂缝现象，往往需要对混凝土的水泥用量进行适宜的控制，并且还要对混凝土的水灰比进行严格的控制，主要是对水灰比进行标准配制，同时对混凝土单位用水量与水泥使用量进行适当的控制。此外，在确保混凝土流动性的基础上，还需要将混凝土内部的水分控制在一定合理的范围内，以确保混凝土质量满足相关规范要求。水泥材料的具体使用量可参照表2进行。

表2 水泥用量及水灰比

3.2.3 砂石骨料

水利施工中，砂石骨料在大体积混凝土中占据着较大的比重，所以，在选用骨料时，需要尽量选用弹模低、膨胀系数小、表面清洁的骨料，以确保混凝土的良好性能，提升其抗裂性。通常情况下，砂石骨料中的石粉比例应当控制在15～18%。

3.2.4 掺和料与外加剂

掺和料与外加剂能够在一定程度上提升混凝土自身的强度，在选用水泥掺和料时，由于粉煤灰含碱量、含硫量较低，对水的需求量较小，是一种较适宜的掺和料。将粉煤灰加入混凝土，会大幅提升其耐久性与抗渗性，能够有效避免收缩裂缝的出现。同时，矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥等也是使用效果较好的掺和剂。此外，在混凝土搅拌过程中，通过添加一定量的高效减水剂或引气剂等，还可使得混凝土硬化之后具备较高的耐久性，提升其抗裂性。

4 结语

综上所述，大体积混凝土在很大程度上影响着水利工程施工质量，是整体工程效用顺利发挥的重要基础，有利于确保工程项目的安全性与耐久性。对此，相关工作人员应充分考虑各种因素，制定合理的施工方案，避免裂缝出现，提高工程质量。

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1004-7344（2016）32-0167-02

2016-9-16