探究水利水電工程中大體積混凝土施工養護要點

黃偉

水利水電工程作為經濟、社會發展的基礎工程之一，施工中的大體積混凝土的裂縫以及溫度控制是重要內容，能夠在保障大體積混凝土工程施工質量的同時，避免大體積混凝土裂縫問題的出現。本文基于水利水電工程中的大體積混凝土施工要點研究，簡單分析了水利水電工程大體積混凝土施工養護工作的意義，結合水利水電工程大體積混凝土出現的具體裂縫問題分類以及背后的成因，分別從包括混凝土原料、配合比設計、澆筑溫度控制等在內的施工環節以及后續的養護環節提出了有關水利水電工程大體積混凝土的施工養護具體策略。

作為在工程項目建設中體積、厚度數值較大的混凝土，大體積混凝土的實體尺寸通常都在一米以上。混凝土很有可能會因為膠凝材料水化反應的溫度效應出現裂縫問題。與小體積的混凝土相比，大體積混凝土因其表面系數相對較小，水泥水化的熱量釋放相對較為集中，在混凝土內部和外部溫度數值差距相對較大的情況下，很容易產生溫度裂縫，對于混凝土結構的安全性以及工程質量都會產生明顯的影響。本文通過研究水利水電工程大體積混凝土的施工養護工作要點，以便為今后水利水電工程的大體積混凝土施工、養護工作優化提供參考。

一、水利水電工程大體積混凝土施工養護控制的意義

第一，保障大體積混凝土的結構安全。大體積混凝土因為水泥水化熱量釋放十分集中，在與外部環境溫度數值相差較大的情況下，很容易引發溫度裂縫這類問題。大體積混凝體裂縫問題的出現很有可能會隨著時間推移而逐漸擴張，必然會影響到大體積混凝土結構的工程施工質量。大體積混凝土施工養護工作的落實能夠分別從混凝土的原材料質量、配合比數值設計等方面保障大體積混凝土澆筑各個工作環節符合相關標準的要求。后續養護工作的實施則能夠在保障內外溫度基本均衡以及緩慢收縮的情況下，降低大體積混凝土的裂縫問題發生概率。

第二，有利于提高施工企業的經濟效益。大體積混凝土施工作為整個水利水電工程的重要組成部分，需要投入的資金、人力規模相對較大。在大體積混凝土施工和養護工作落實不到位的前提下，裂縫問題的發生概率將會明顯增加。裂縫問題的出現意味著施工企業必須要在發掘背后原因的前提下，采取針對性的措施進行改進。返工問題的出現必然會帶來工程時間、資金、人力投入方面的增加，尤其是施工工期會明顯延誤，這對于施工企業的經濟效益將會帶來明顯的影響。大體積混凝土施工養護工作的落實可以督促施工企業嚴格遵循相關標準和工作流程的要求落實混凝土的攪拌、配比、澆筑以及養護各個工作環節，保障大體積混凝土部分的施工質量，減少返工問題帶來的時間、人力和資金成本方面的投入，以最小的經濟成本換取最大的經濟利益。

二、水利水電工程大體積混凝土裂縫問題的分類及原因分析

1. 混凝土裂縫分類

從水利水電工程的大體積混凝土內部結構看來，其截面數據相對較大，因為外部荷載或者次應力影響出現裂縫問題的概率相對較小，但考慮到大體積混凝土的結構截面相對較大，并且水泥水化反應過程中釋放的熱量集中，導致混凝土內部和外部的溫度差距相對較大，很容易產生溫度方面的梯度收縮應力，從而帶來大體積混凝土的裂縫問題。這種裂縫問題具體可以分為如下兩種：第一，表面裂縫。在完成大體積混凝土澆筑工作之后，水泥會因為水化效應而產生大量的熱量，導致內部混凝土結構的溫度持續上升，最終形成一種混凝土結構從中心到表面溫度逐漸下降的曲線。這種溫度梯度應力方面的變化很容易帶來混凝土結構內部的壓應力，而表面會產生拉應力，在混凝土表面拉應力明顯超過混凝土自身抗拉強度極限數值的情況下就會出現表面裂縫。第二，貫穿裂縫問題。在大體積混凝土澆筑工作的初級階段，意味著混凝土內部溫度處于一種逐漸上升的狀態，并且具備良好的可塑性，彈性模量范圍相對較小，因為形變所引發的應力數值較小，且溫度應力一般可以忽略不計。但在澆筑完成之后的幾天時間內，混凝土結構的溫度會逐漸下降，溫差降低會引發明顯的形變問題。同時，混凝土內部多余水分在逐漸蒸發中也會明顯出現體積收縮的現象。如果大體積混凝土結構在受到邊界條件約束或者是地基工程結構影響的情況下，同樣會出現拉應力，在拉應力數值超出混凝土抗拉強極限數值時，整個截面就會出現貫穿裂縫現象。

2. 混凝土裂縫成因

結合大體積混凝土在澆筑溫度和具體施工過程中的特點看來，導致其出現裂縫問題的原因總結如下。

第一，混凝土的原料問題。混凝土作為一種包含了多種施工建材的混合材料，需要施工企業在正式施工之前將水泥、骨料、添加劑等按照固定的比例進行混合。在水泥和水分混合時，部分熱量會被釋放，但絕大部分熱量會在混凝土內部直接產生作用，在外部環境溫度出現變化的情況下，混凝土很容易因為向內的壓應力和表面拉應力的共同影響出現裂縫。

第二，混凝土結構澆筑完成之后的收縮現象。混凝土結構收縮是導致其出現裂縫的主要原因，沉降和干燥收縮是混凝土澆筑完成之后兩種主要的收縮形式。在混凝土澆注的初級階段，混凝土出現明顯的水化熱現象，因為混凝土本身的熱度傳導性相對較低。大體積混凝土的表面系數數值相對較小，水泥水化熱會在混凝土結構的內部逐漸聚集，從而形成較大的內外環境溫度差值。在混凝土凝固的初級階段，如果其內外部環境的溫差數值明顯較大，裂縫問題的發生概率明顯增加。在水利水電工程施工、建造的過程中。混凝土澆筑部分的水量通常超過水泥需水量的三倍左右，帶來了數量較多的游離水，這些水分在澆筑完成之后會隨著外界溫度的增加快速蒸發，從而帶來收縮現象。

第三，后期的養護工程落實不到位。養護工作的有效實施對于水利水電工程的運營而言有著十分重要的作用。養護工作的定期實施能夠在有效地防止裂縫問題發生的同時，延長水利水電工程的使用壽命。在完成混凝土澆筑工作之后，混凝土的表面將會釋放出數量較多的水化熱，隨后逐漸硬化，在水化熱釋放時，混凝土表面的水會直接蒸發，如果覆蓋和濕潤工作實施不到位，就會形變問題。

三、水利水電工程大體積混凝土部分的施工控制要點

1. 混凝土原料的質量控制

混凝土的原材料作為導致裂縫問題出現的主要原因，在今后大體積混凝土施工質量控制的過程中，需要施工企業針對原材料的質量進行科學控制。大體積混凝土的施工澆筑環節中，水化熱反應的存在將會導致混凝土內部結構溫度的持續快速升高，從而引發對應的溫度裂縫現象。在混凝土生產過程中所用的水泥品種以及具體數量，需要相關人員在綜合考慮其強度指標的同時，選擇熱量較低的水泥材料。骨料作為混凝土生產的基礎原材料之一，粗骨料的最大直徑不僅需要滿足混凝土生產中的性能指標要求，并且需要綜合考慮結構的尺寸、鋼筋間距等多種因素，石子的直徑最佳數值為80毫米或者是150毫米。細骨料的細度模數最佳數值為2.98。在粗細骨料內部泥沙含量較大的情況下，不僅會進一步加快混凝土的收縮，并且混凝土最終凝固之后的結構耐久性和抗裂性也會受到一定的削弱。故此，在混凝土生產環節中的粗骨料和細骨料的含泥量需要分別≤1%和≤2%。粉煤灰及磨細礦渣作為混凝土生產過程中的主要摻合料，帶有明顯的形態效應和微集料效應，能夠對混凝土本身的性能指標、和易性以及泌水性進行改善。為了保證混凝土自身的強度指標符合相關標準的要求，通常可以使用二級的粉煤灰作為摻合料，在替代部分水泥用量的同時降低水化熱的數值，進一步提高混凝土的裂縫抵抗能力。

2. 混凝土的配合比設計及攪拌控制

水利水電工程中的大體積混凝土施工，混凝土的配合比數值要嚴格遵循國家相關標準的要求。混凝土的坍落度需要在滿足泵送工作要求時，選擇最小的坍落度數值，以此控制混凝土收縮過程中的形變量。在拌制生產混凝土的環節中，相關人員需要嚴格執行已經確定的配合比數值，確保混凝土內部的原材料數量和水灰比與既定的數值保持一致。經過攪拌機處理生產之后，混凝土的坍落度需要控制在16～20cm的范圍之內，并且其溫度需要控制在32℃以下。用于水利水電工程建設的大體積混凝土初凝時間需要控制在3～4小時的范圍內，混凝土再從攪拌機運送到施工現場的過程中，時長需要控制在30分鐘之內，并且不允許在混凝土施工的過程中進行加水。在混凝土到達工程施工現場之后，需要相關人員進行取樣分析確保到達施工現場的混凝土材料坍落度符合工程建設的具體要求。如若坍落度和工程實際要求之間存在著一定的差距，可以通過適當添加減水劑等措施改善混凝土材料的配合比。

3. 混凝土澆筑溫度的有效控制

混凝土生產過程中的水化溫度升高和澆筑過程中的溫度數值有著密切的關聯。如果大體積混凝土澆筑過程中溫度過高，最高水化溫度必然會明顯增加，混凝土內外的溫度差值也會進一步加大，出現溫度裂縫現象。在混凝土澆筑溫度控制的過程中，需要對混凝土的入模溫度進行有效的控制。有關混凝土入模溫度的控制工作，具體包括攪拌的原材料溫度、攪拌和運輸過程中的溫度控制。在混凝土進入攪拌機生產之前，砂子和石子需要堆放在陰涼處避免接受陽光暴曬，同時需要盡可能地避免使用溫度過高的熱水泥。攪拌臺以及運輸混凝土的主要路線需要沿路建立涼棚，避免在運輸過程中長時間地接受陽光暴曬。

四、水利水電工程大體積混凝土的養護工作質量控制

在完成水利水電工程大體積混凝土施工之后，需要施工單位安排專業人員結合工程具體狀況落實養護工作，對混凝土結構內外的溫度差值進行有效控制，降低溫度應力的作用水平。相關人員需要結合附近的環境溫度以及具體的混凝土完成施工時間科學確定拆模時間，并將養護時間適當延長，更好地發揮大體積混凝土澆筑完成之后的應力松弛效應。施工人員需要在其表面覆蓋塑料薄膜、濕草帶和干草帶，形成完善的三層保溫、保濕體系。在完成大體積混凝土的澆筑和振搗工作后的8～12小時內，需要覆蓋麻袋在其上，適當地注入水分，確保整個注水深度不低于80毫米。大體積混凝土的養護工作周期需要控制在14天以上，并關注對于混凝土測溫和溫度調控方面的管理工作。在澆筑大體積混凝土之前，需要相關人員結合工程設計方案科學確定測溫管的數量以及位置，保障能夠及時對澆筑完成之后的大體積混凝土內部結構溫度變化狀況掌握，結合內部的溫度變化數值進行覆蓋物增減等方面的調整。在大體積混凝土養護工作環節中，養護工作人員需要結合大體積混凝土的實際溫度，針對養護工作措施合理進行調整，保障結構的內外溫度差值控制在25℃以內。

五、總結

總體而言，大體積混凝土施工和養護方面的質量控制，能夠在降低大體積混凝土裂縫問題發生的同時，提高工程的施工建設質量以及效率。施工企業需要從混凝土的原材料、配合比設置、溫度控制三方面入手，保障施工過程中的混凝土溫度保持在合理的水平線上。養護工作則需要相關人員結合混凝土內部結構溫度數值的變化，合理調整養護工作措施，確保混凝土結構的內外溫度差值維持在合理的范圍內。