水利施工中的大体积混凝土抗裂技术

许衍磊　陈祥明　葛均玲　魏书芹

【摘要】水利工程的设施建设需要以大体积混凝土为依托，而混凝土在与水接触后易发生开裂等威胁水利工程的现象，因此这就需要我们在实际的工程施工中找出预防这类威胁因素发生的方法，本文主要分析了水利工程中大体积混凝土裂缝的原因及抗裂技术措施。

【关键词】水利工程；大体积混凝土；抗裂技术

水利大坝时常涉及到大体积混凝土施工，大体积混凝土结构由于结构截面大，水泥用量多，水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用，所以容易产生裂缝，影响到工程质量。因此，在进行大体积混凝土的施工过程中，必须严格控制大体积混凝土的施工质量。

一、水利工程大体积混凝土施工的特点

（1）水利工程承担挡水、蓄水和泄水的任务，因而对水工建筑物的稳定、承压、防渗、抗冲、耐磨、抗冻、抗裂等性能都有特殊要求，需按照水利工程的技术规范，采取专门的施工方法和措施，确保工程质量。

（2）水利工程对地基的要求比较严格，工程又常处于地质条件比较复杂的地区和部位，地基处理不好就会留下隐患，事后难以补救，需要采取专门的地基处理措施。

（3）水利工程多在河道、湖泊、沿海及其他水域施工，需根据水流的自然条件及工程建设的要求进行施工导流、截流及水下作业。

二、水利大体积混凝土施工裂缝的形成原因

1、水泥水化热

水化热是指物质与水化合时所放出的热。水泥的水化热是大体积混凝土内部热量的主要来源，由于大体积混凝土截面厚度大，水化热聚集在混凝土内部不易散失。水利工程大体积混凝土结构中，由于结构截面大，水泥用量多，水泥水化释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用。

混凝土浇筑初期，水泥水化产生大量水化热，导致混凝土温度急剧上升。混凝土表层与大气接触，具备相对较好的散热条件，因此温度上升相对较小；混凝土内部由于不与大气接触，散热条件相对较差，因为温度上升相对较大。由于混凝土表层及内部温度上升构成温度差，混凝土表层产生拉应力，混凝土内部产生压应力，当超过混凝土的抗拉强度时，混凝土表面即产生温度裂缝。因此，水化热高的水泥不得用在大体积混凝土工程中，否则会使混凝土内部温度大大超过外部，从而引起较大的温度应力，使混凝土表面产生裂缝，严重影响混凝土的强度及其他性能。

2、外界气温湿度变化的影响

大体积混凝土结构在施工期间，外界气温的变化对防止大体积混凝土裂缝的产生起着很大的影响。混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温升和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。浇筑温度与外界气温有着直接关系，外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也就会愈高；如果外界温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温度梯度。如果外界温度的下降过快，会造成很大的温度应力，极其容易引发混凝土的开裂。另外外界的湿度对混凝土的裂缝也有很大的影响，外界的湿度降低会加速混凝土的干缩，也会导致混凝土裂缝的产生。

3、施工工序原因

一般情况下混凝土结构物一般需要先支模，后绑钢筋，再进行混凝土的浇筑，大型的水工结构物混凝土浇筑需要分几次进行浇筑，每次浇筑的混凝土量是需要控制的。在浇筑混凝土过程中，当浇筑完一次混凝土后，第二次再进行混凝土的浇筑时需要考虑时间因素，两次浇筑的时间不能间隔太长，如果两次浇筑的时间间隔太长，会使配制好的混凝土中水分损失，对混凝土的坍落度影响较大，会造成后期浇筑后混凝土产生不规则的裂缝；部分现场施工人员直接在混凝土中加水，又会影响配制好的混凝土的性质。浇筑完后需对混凝土进行养护，然后进行模板拆除，但施工时，会出现拆模过早，而导致混凝土结构达不到设计标准，不能满足各种荷载组合，从而导致裂缝的产生。

三、水利工程大体积混凝土抗裂技术措施

1、大体积混凝土中水泥的品种及用量

水泥释放温度的大小及速度取决于水泥内矿物成分的不同。水泥矿物中发热速率最快和发热量最大的是铝酸三钙（C3A），其他成分依次为硅酸三钙（C3S）、硅酸二钙（C2S）和铁铝酸四钙（C4AF）。另外，水泥越细发热速率越快，但是不影响最终发热量。因此我们在大体积混凝土施工中应尽量使用矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥。我们应该充分利用混凝土的后期强度，以减少水泥的用量。因为大体积混凝土施工期限长，不可能28d向混凝土施加设计荷载，因此将试验混凝土标准强度的龄期向后推迟至56d 或者90d 是合理的。这是基于这一点，国内外很多专家均提出类似的建议。这样充分利用后期强度则可以每m3混凝土减少水泥40 Kg～70 Kg左右，混凝土内部的温度相应降低4℃～7℃.

2、大体积混凝土的施工工艺

对大体积混凝土，采取分层分块浇筑方式施工，在第一层混凝土还未初凝前，浇筑上一层，振动棒应插入下一层50mm～100mm以消除裂缝，同时施工中要严格控制震动时间，防止石子下沉引起的混凝土结构不均匀；施工中注意分散混凝土的放热峰值。在混凝土初凝时粗抹面一次，在混凝土终凝前，进行第二次抹光，尽量消除混凝土表面的龟裂裂纹，防止建成后出现气温骤降而发生的开裂；施工现场应注意遮蔽，防止烈日暴晒混凝土表面；控制浇筑温度，使新拌混凝土的温度尽量控制在6℃以下，为达到温度要求，可采取水中加碎冰的方式；另处施工现场还应预埋冷却水管，用循环水进行人工导热，降低混凝土的内部温度，以减少水化热的释放。

3、混凝土浇筑温度的控制

混凝土从搅拌站出厂之后，通过混凝土搅拌车卸料、运输、浇筑、振捣以及平仓过程后，处于混凝土表面以下50～100mm的温度则称之为混凝土的浇筑温度。若混凝土浇筑温度越低，则会有利于对混凝土温度应力和内外温差的控制。一般当混凝土从属性状态向弹性状态转变时，混凝土温度越低，产生的开裂现象就会越少。通常情况下，混凝土浇筑温度的降低则是通过加冰拌和、预冷骨料以及冷却拌合水等方法，使混凝土出机口的温度得到有效降低。一般预冷石子的效果较好，其次，则是水和沙的预冷，相比而言，预冷水泥的施工效果不太显著。

结语

综上所述，建设工程大体积混凝土虽然容易出现裂缝，但只要根据工程的具體情况、施工环境等，控制混凝土施工裂缝就能很好的避免损失过大。混凝土裂缝的控制，是混凝土施工的重点。积极主动采取有效的措施对已经产生的裂缝进行修复，预防混凝土裂缝的产生，保证混凝土施工的质量，提高建筑结构的稳定性以及耐久性的有效措施。

参考文献：

[1]钱慧敏.水利工程大体积混凝土裂缝的成因与控制[J].交通标准化，2013.

[2]周捧捧.水利工程中大体积混凝土裂缝的原因分析与控制[J].措施四川水泥，2014.