水利工程大体积混凝土施工及裂缝防治

梁晓东

摘要：水利工程施工中，大体积混凝土结构对整个工程的安全性和防渗性影响较大，因此，在水利工程施工中一定要保证施工质量，规范施工工艺，避免出现混凝土裂缝，做好裂缝防治工作。

关键词：水利工程；大体积混凝土；裂缝防治

一、大体积混凝土裂缝产生原因

1、温差因素

大体积混凝土裂缝产生的主要原因是温差，即混凝土结构内外部的温度差过大引起的收缩裂缝。在水利工程施工中，大体积混凝土结构通常是一次浇筑成功，由于其结构的整体外形较大在浇筑成型以后，水泥水化热后产生的热量汇集在结构物的内部，热量难以散发，内部温度比外界温度明显较高，内外温差太大，内部会因压力过大膨胀。这样在内部温度低的时候，混凝土结构已经基本成型，收缩在所难免，此时由于混凝土结构抗拉能力相对薄弱，一旦压力超过了混凝土结构所能承受的最大抗拉强度，就会在大体积混凝土结构物表面形成裂痕。

2、收缩因素

大体积混凝土结构物在逐步硬化的过程中伴随着热量的散出，热量越多，相应的收缩能力也越大，如果收缩能力大于混凝土的极限抗拉强度，就会在大体积混凝土结构表面出现不同程度的裂痕。在大体积混凝土结构中，即使是水灰成分高于常值，结构自身收缩不大，在与温度差异产生的收缩力相互叠加而产生的收缩应力是很大的，很容易超出结构物最大抗拉强度而产生裂痕。在不叠加的时候，通常情况下不会产生裂痕，所以在大型水利工程施工中，混凝土结构物自身收缩量的大小也被考虑为进行指导工程施工建设标准的评定指标。

二、水利工程大体积混凝土施工技术应用

1、大体积混凝土生产与运输

大体积混凝土的生产必须严格按照相关规范标准进行，进行沪宁图试验与检测，以此保证混凝土的水化热、收缩、强度、坍落度等性能指标符合施工要求。运输大体积混凝土时，应采用专用的运输车进行运输，例如具有防雨、防风等功能的混凝土搅拌运输车。大体积混凝土在运输时应保持搅拌状态，以此避免混凝土出现离析情况。若是大体积混凝土运输至浇筑现场后发现无法满足施工要求，必须停止使用，从而避免对水利工程质量产生影响。

2、大体积混凝土施工作业

（1）施工技术准备。大体积混凝土施工作业前，应按照相关规定对大体积混凝土进行验算，例如进行大体积混凝土温度、温度应力、收缩应力等验算，通过计算得出混凝土升温峰值、内外温差、降温速率等控制指标，而后根据这些控制指标制定合理有效的温控措施。在水利工程中，浇筑的混凝土入模温度的升温峰值宜为45℃，内外温差为30℃，降温速率为每小时2℃。

（2）模板施工。应严格按照国家制定的相关规范标准进行大体积混凝土模板施工，并对模板的刚强度和稳定性进行验算，而后根据大体积混凝土浇筑后的养护要求制定相应的养护措施。大体积混凝土模板的拆除时问除了确保混凝土刚强度等级满足相关要求外，还应对混凝土的温度要求进行严格控制，确保内外温差符合标准，只有满足以上两种情况才能进行模板拆除工作。

（3）混凝土浇筑。大体积混凝土的浇筑方式主要能分为分层连续浇筑和推移式连续浇筑两种，其中分层浇筑又能细分为多种形式，包括全面分层、分段分层、斜向分层等。在大体积混凝土浇筑过程中，必须尽量減缩浇筑时间间隔，并确保在混凝土进行初凝之前完成浇筑。一般情况，我们对大体积混凝土的浇筑顺序为由低到高进行浇筑，浇筑方法为先浇筑混凝土结构长的一侧，而后浇筑短的一侧，且浇筑必须是连续不间断进行。分层浇筑的混凝土在浇筑完成后应及时进行振捣，大体积混凝土宜采用二次振捣工艺，应在振捣过程中注意时间和位置的把握，避免出现漏诊、过振情况，从而造成混凝土结构强度不达标。

3、大体积混凝土养护

为了避免大体积混凝土出现裂缝，养护应该采取保温保湿养护的方式。混凝土的保温养护通常采用塑料薄膜、麻袋、阻燃保温被覆盖在已经浇筑完成的混凝土之上，也可以采取挡风保温棚或遮阳降温棚作为大体积混凝土的保温措施。在混凝土浇筑施工前，在混凝土内部设置温度传感器或者是测温管，及时监测混凝土的内外温差，确保大体积混凝土的里表温差及降温速率满足大体积混凝土对于温控指标的要求，当大体积混凝土的表面温度与环境温差小于30℃时，可以拆除保温养护措施。对于混凝土的保湿养护，通常情况下保湿养生时间不少于两周，在养生的过程中定期的对塑料薄膜或养护剂的完整情况进行检查，确保大体积混凝土的表面处于湿润状态。

三、水利工程混凝土裂缝修补措施

1、裂缝表面修补法

表面修补法是最直接也是最简单的修补方法，对于处理那些对结构承载力没有明显影响的表面裂缝或深度裂缝。因其修补工艺的不同，分为部分涂覆法和全部涂覆法两种。对于部分涂覆法，主要是在裂缝表面涂上一层高强度的水泥浆、环氧胶泥等胶凝材料；对于全部涂覆法，主要是在整个混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料，也有采用811环氧封闭漆。

2、灌浆嵌缝充填法

当混凝土裂缝对结构物的承载力和安全性存在较大影响时，或者混凝土的防渗性有较大要求时，一般采用对裂缝灌浆嵌缝充填法，具体又可分为压力注浆法、涂膜封闭法和开槽填补法等三种。

压力注浆法，压力注浆法适用于修补宽度为0.2mm～0.3mm的混凝土裂缝。修补工艺如下：首先，清理混凝土表面尤其是裂缝周边的杂物油脂，再将注浆嘴与封闭裂缝粘贴，进行试漏检查，再配置注浆液，然后使用压力机进行一次和二次注浆，注浆完毕，清理混凝土表面。当混凝土表面裂缝错密布、数量众多时，则要采取特殊做法。

涂膜封闭法，当裂缝宽度小于0.2mm时，即为微细裂缝，也可用于装饰混凝土外表面及其防水处理，并且能够有效防止混凝土保护层的炭化和有害离子对混凝土的腐蚀。其主要操作如下：首先沿裂缝用凿子和扁铲开一个U形槽，槽深和槽宽均约30mm～50mm，然后用刷子在槽底和两壁均匀涂刷一层界面处理浆，将拌制好的聚合物水泥砂浆在界面处理浆尚未硬化之前用抹刀压入槽中，并压实抹平。养护时，不得淋雨、日晒或风吹，以覆盖塑料薄膜养护为佳。

开槽填补法，当结构物可以允许在表面开槽或者是混凝土表面裂缝宽度较大且数量不多时，可以采取开槽填补法，其主要工艺是：先开槽，再涂刷界面处理浆，然后压抹聚合物砂浆，最后养护。

3、结构加固法

当混凝土裂缝影响到整个结构的性能时，就不能简单地修补下裂缝，而应考虑对混凝土结构进行加固处理。常用的碳纤维补强加固技术就是一种比较好的方法，这种方法是利用高强高弹性模量的连续碳纤维用环氧树脂浸渍之后形成碳纤维增强复合片材，然后将该片材用专用的环氧树脂胶粘贴在混凝土表面裂缝处，固化后该片材就和混凝土结构成为一体，从而降低了钢筋混凝土结构所受的应力，达到补强加固的效果。

四、结束语

总之，大体积混凝土技术工艺水平直接关系到整个水利工程的质量及稳固性，所以，要对水利工程大体积混凝土施工工艺进行不断探索与研究，进一步提升施工质量。