水利施工中大體積混凝土的抗裂技術(shù)分析

林松

（中國(guó)水利水電第十六工程局有限公司 361009）

水利施工中大體積混凝土的抗裂技術(shù)分析

林松

（中國(guó)水利水電第十六工程局有限公司 361009）

近年來，隨著我國(guó)工程建設(shè)事業(yè)的迅速發(fā)展，水利施工項(xiàng)目數(shù)量越來越多，水利施工技術(shù)也在逐步發(fā)展，但同時(shí)也出現(xiàn)了一些技術(shù)性問題。在水利工程現(xiàn)場(chǎng)施工過程中，往往會(huì)出現(xiàn)大體積混凝土裂縫問題，對(duì)水利工程的質(zhì)量造成了嚴(yán)重的影響。此背景下，本文首先分析了水利施工中大體積混凝土裂縫出現(xiàn)的原因，其次對(duì)水利施工中大體積混凝土的抗裂技術(shù)進(jìn)行了相應(yīng)的闡述，以供參考。

水利施工；大體積混凝土；抗裂技術(shù)

1 引言

混凝土是各項(xiàng)建筑施工的必要材料，在水利施工中也得到了十分廣泛的應(yīng)用，混凝土由于其自身的特殊性，較容易受到外界因素的影響，一旦施工中出現(xiàn)了差錯(cuò)，極容易引發(fā)嚴(yán)重的質(zhì)量問題，進(jìn)而對(duì)水利施工整體質(zhì)量造成影響。對(duì)比，為了確保水利施工質(zhì)量，必須詳細(xì)分析混凝土裂縫出現(xiàn)的原因，并且采取相應(yīng)的抗裂技術(shù)妥善解決。

2 水利施工中大體積混凝土裂縫出現(xiàn)的原因

2.1 混凝土自身的因素

在水利施工過程中，其所采用的混凝土一般由水泥、砂石、外加劑與水等材料按照一定的比例配合攪拌制成。但在實(shí)際制作過程中，如果存在配制比例不合理或是攪拌不均勻的情況，均會(huì)導(dǎo)致混凝土質(zhì)量出現(xiàn)一定程度的下降現(xiàn)象。混凝土是一種收縮性體，具備較高的彈性磨具與較低的抗拉強(qiáng)度，所以，在具體施工中極容易產(chǎn)生裂縫。導(dǎo)致裂縫的原因主要涉及以下幾個(gè)方面：①在進(jìn)行混凝土的配制作業(yè)時(shí)，選用的砂石強(qiáng)度、外加劑種類與計(jì)量、水的酸堿度等與施工設(shè)計(jì)要求之間的相符程度。②水泥的收縮量與工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)之間的相符性。③在達(dá)到施工要求與易性條件之后，所配制的混凝土的水灰比是否大。④在混凝土配制過程中，是否按照相關(guān)要求攪拌，以及攪拌時(shí)間與溫度的控制情況。⑤在進(jìn)行振搗操作時(shí)，振搗量是否已經(jīng)控制在合理的范圍之內(nèi)。以上因素的存在均會(huì)對(duì)混凝土自身的質(zhì)量造成不同程度的影響，一旦混凝土質(zhì)量無法滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，則其內(nèi)部的水分必定會(huì)快速蒸發(fā)，從而導(dǎo)致混凝土內(nèi)部形成巨大的收縮力，最終形成混凝土表面裂縫。

2.2 外界因素的影響

2.2.1 溫度

由于外界溫度變化而導(dǎo)致的混凝土裂縫是最為常見的一種形式，是混凝土裂縫形成最為直接的原因。具體來說便是，當(dāng)施工時(shí)的溫度與施工之后溫度間的差異較大時(shí)，極容易形成混凝土裂縫，本質(zhì)原因在于大體積混凝土結(jié)構(gòu)一般采用一次成型澆筑工藝，此類較為龐大的混凝土內(nèi)部就會(huì)聚集大量的水泥水化后產(chǎn)生的熱量，無法及時(shí)的散發(fā)，進(jìn)而使得混凝土外部溫度遠(yuǎn)低于內(nèi)部溫度，在熱脹冷縮的原理下，水泥會(huì)出現(xiàn)膨脹或是縮小的現(xiàn)象，此狀態(tài)下，混凝土內(nèi)部與外部的受力就會(huì)不一樣，在受力差的影響下，最終形成混凝土裂縫。

2.2.2 收縮

混凝土的配制往往需要加入適量的水，在一次成型澆筑操作過程中，混凝土通常存在一個(gè)硬化的過程，在此過程中，混凝土內(nèi)部的水分會(huì)不斷蒸發(fā)，帶走了混凝土自身的熱量，使得混凝土逐漸收縮，強(qiáng)度逐步增大。但因?yàn)樗渲频幕炷临|(zhì)量的差異，質(zhì)量較差的混凝土在受到大于自身承受力的收縮力時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)裂縫。一般情況下，混凝土都可以承受此種收縮力，但就實(shí)際狀況來看，此類收縮力通常會(huì)與由于溫度差形成的收縮力想家重疊，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土實(shí)際承受的總收縮力遠(yuǎn)大于混凝土的承受力，最終形成了混凝土裂縫。

2.2.3 后期養(yǎng)護(hù)

根據(jù)相關(guān)調(diào)查結(jié)果可知，后期養(yǎng)護(hù)的不恰當(dāng)也容易形成混凝土裂縫。在完成混凝土澆筑施工之后，由于沒有及時(shí)覆蓋混凝土體，導(dǎo)致其熱量快速散失，再加上未及時(shí)定期的澆水養(yǎng)護(hù)，導(dǎo)致混凝土在短期內(nèi)便蒸發(fā)了其表面的水分，特別是在炎熱的夏季，在高溫環(huán)境下，混凝土水分會(huì)快速蒸發(fā)，從而形成裂縫。

3 水利施工中大體積混凝土抗裂技術(shù)

3.1 溫差裂縫治理技術(shù)

3.1.1 控制混凝土澆筑速度、建筑厚度

在水利工程項(xiàng)目施工過程中，大體積混凝土澆筑施工通常采用全面分層、分段分層或者是斜面分層的方式進(jìn)行。澆筑工藝的不同，對(duì)混凝土澆筑強(qiáng)度的要求也存在一定的差異。在選用全面分層法進(jìn)行混凝土澆筑施工時(shí)，對(duì)混凝土澆筑強(qiáng)度的要求較大，在實(shí)際施工中，往往需要結(jié)合施工中混凝土的搗實(shí)情況、混凝土澆筑的尺寸、施工現(xiàn)場(chǎng)混凝土的供應(yīng)能力等狀況選用適宜的混凝土澆筑方案。就當(dāng)前情況來看，斜面分層澆筑法是水利施工中采用較多的一種工藝。

3.1.2 控制混凝土的密實(shí)度

在混凝土實(shí)際澆筑施工過程中，為了確保大體積混凝土質(zhì)量，避免溫差裂縫的形成，需要對(duì)混凝土的密實(shí)度進(jìn)行嚴(yán)格的控制。對(duì)此，在進(jìn)行混凝土澆筑施工時(shí)，必須做好混凝土的搗實(shí)操作。在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)，將混凝土灌注入模內(nèi)之后，應(yīng)即刻進(jìn)行混凝土振搗操作，以保證混凝土能夠均勻的布滿模板的各個(gè)部位，甚至于角落。通過振搗操作，還可充分排除混凝土中的氣體，使得混凝土體的密實(shí)度得以大幅提升。此外，由于水利工程混凝土體較大，這就要求必須要確保振搗次數(shù)，以保證混凝土自身的密實(shí)度，提升其抗裂性能。

3.1.3 控制混凝土的初始溫度

為了有效避免溫差裂縫的出現(xiàn)，在混凝土拌合過程中，需要對(duì)混凝土的初始溫度進(jìn)行嚴(yán)格的管控，以避免拌合之后的混凝土溫度過高現(xiàn)象的出現(xiàn)。在混凝土土體成型過程中，如果其內(nèi)部溫度過于高，便會(huì)形成溫差裂縫。對(duì)此，在混凝土灌注過程中，必須嚴(yán)格控制混凝土拌合物與混凝土出口料的溫度，尤其是在高溫季節(jié)施工時(shí)，應(yīng)采用人工降溫的方式，對(duì)灌注出機(jī)口混凝土的溫度進(jìn)行合理的控制，可采用冷水進(jìn)行噴淋或是選用風(fēng)冷骨料，又或者是在水利工程壩體內(nèi)埋設(shè)冷水管，以此來對(duì)混凝土進(jìn)行水冷操作。

3.1.4 控制拆模時(shí)間

拆模時(shí)間的控制也在一定程度上影響著溫差裂縫的形成。通常情況下，當(dāng)混凝土成型之后，如果條件允許，拆模時(shí)間應(yīng)當(dāng)越晚越好，以確保充足的混凝土成型強(qiáng)度。此外，在完成拆模操作之后，還需要嚴(yán)格控制成型之后的混凝土體表面溫度，通常需確保溫度不低于15℃。

3.1.5 控制混凝土的現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間

混凝土的養(yǎng)護(hù)的目的在于：①使混凝土在一定時(shí)間內(nèi)保持足夠充分的濕潤(rùn)狀態(tài)，以滿足水泥水化的需要。②保證混凝土在不同的環(huán)境溫度條件下，能夠保持有合適的最高溫度、合適的內(nèi)外溫差及合適的表面與環(huán)境大氣的溫差，并且具有適當(dāng)?shù)慕禍厮俾屎蜕郎厮俾省?/p>

根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)可知，在混凝土降溫階段對(duì)其實(shí)施保溫，可減少混凝土內(nèi)部熱量的散失，從而減少斷面上的溫度梯度。同時(shí)，由于延緩了混凝土的散熱時(shí)間，可使其充分有效的發(fā)揮其強(qiáng)度增長(zhǎng)的潛力，并且還可使得混凝土的松弛和徐變得以充分顯現(xiàn)，其內(nèi)部拉應(yīng)力得以相應(yīng)減小。此外，因混凝土齡期的增長(zhǎng)，混凝土的抗拉性能要比其抗壓性能提高的快，也可防止和減少混凝土的開裂。

通常情況下，當(dāng)混凝土澆筑施工結(jié)束之后，需要結(jié)合工程有關(guān)施工要求，及時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)作業(yè)。大多數(shù)情況下，在現(xiàn)場(chǎng)澆筑結(jié)束的12h內(nèi)，需覆蓋混凝土，并且還需做好保濕養(yǎng)護(hù)處理。對(duì)于混凝土的澆水養(yǎng)護(hù)時(shí)間，也需要進(jìn)行嚴(yán)格的控制，如果混凝土采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥等拌制而成，需進(jìn)行超過7d的養(yǎng)護(hù)；如果混凝土中加入了緩凝型外加劑，或是其他抗?jié)B要求，需確保養(yǎng)護(hù)時(shí)間超過14d。

3.2 收縮裂縫治理技術(shù)

3.2.1 控制水泥質(zhì)量

水泥是混凝土結(jié)構(gòu)的重要組成部分，在水利工程項(xiàng)目施工中，為了避免大壩裂縫現(xiàn)象的出現(xiàn)，應(yīng)當(dāng)對(duì)混凝土材料進(jìn)行合理的選用，此時(shí)應(yīng)盡量選擇強(qiáng)度較好、塑性性能良好、發(fā)熱量低、初始時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)的混凝土。如果遇到一些特殊的施工狀況，應(yīng)選用特制的水泥。部分特制水泥中添加了一定的化學(xué)成本，具體見表1。由表1可知，在進(jìn)行水利施工中混凝土材料的配制時(shí)，礦物類型C2S是性能較為合適的類別，但需要對(duì)C3A含量進(jìn)行一定的控制。一般情況下，混凝土內(nèi)的各種礦物含量均需要控制在一定的合理范圍內(nèi)，但這并不表示礦物種類越多越好，在水泥材料進(jìn)入工程施工現(xiàn)場(chǎng)之前，需要對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)，嚴(yán)禁不滿足標(biāo)準(zhǔn)的水泥進(jìn)入場(chǎng)地，避免由于混凝土強(qiáng)度不滿足要求而導(dǎo)致的裂縫現(xiàn)象的出現(xiàn)。

表1 普通硅酸鹽水泥熟料化學(xué)成分

3.2.2 控制水泥用量

為了避免收縮裂縫現(xiàn)象，往往需要對(duì)混凝土的水泥用量進(jìn)行適宜的控制，并且還要對(duì)混凝土的水灰比進(jìn)行嚴(yán)格的控制，主要是對(duì)水灰比進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)配制，同時(shí)對(duì)混凝土單位用水量與水泥使用量進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂啤４送猓诖_保混凝土流動(dòng)性的基礎(chǔ)上，還需要將混凝土內(nèi)部的水分控制在一定合理的范圍內(nèi)，以確保混凝土質(zhì)量滿足相關(guān)規(guī)范要求。水泥材料的具體使用量可參照表2進(jìn)行。

表2 水泥用量及水灰比

3.2.3 砂石骨料

水利施工中，砂石骨料在大體積混凝土中占據(jù)著較大的比重，所以，在選用骨料時(shí)，需要盡量選用彈模低、膨脹系數(shù)小、表面清潔的骨料，以確保混凝土的良好性能，提升其抗裂性。通常情況下，砂石骨料中的石粉比例應(yīng)當(dāng)控制在15～18%。

3.2.4 摻和料與外加劑

摻和料與外加劑能夠在一定程度上提升混凝土自身的強(qiáng)度，在選用水泥摻和料時(shí)，由于粉煤灰含堿量、含硫量較低，對(duì)水的需求量較小，是一種較適宜的摻和料。將粉煤灰加入混凝土，會(huì)大幅提升其耐久性與抗?jié)B性，能夠有效避免收縮裂縫的出現(xiàn)。同時(shí)，礦渣硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥等也是使用效果較好的摻和劑。此外，在混凝土攪拌過程中，通過添加一定量的高效減水劑或引氣劑等，還可使得混凝土硬化之后具備較高的耐久性，提升其抗裂性。

4 結(jié)語

綜上所述，大體積混凝土在很大程度上影響著水利工程施工質(zhì)量，是整體工程效用順利發(fā)揮的重要基礎(chǔ)，有利于確保工程項(xiàng)目的安全性與耐久性。對(duì)此，相關(guān)工作人員應(yīng)充分考慮各種因素，制定合理的施工方案，避免裂縫出現(xiàn)，提高工程質(zhì)量。

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2016-9-16