水壩建設中大體積混凝土施工技術的質量控制研究

0 引言

大體積混凝土是水壩建設中常用的重要材料，尤其是在重力壩等大型水利工程中，它不僅承擔著巨大的結構壓力，還與水壩的穩定性和長期安全運行密切相關[1-3]。大體積混凝土施工過程中，由于其較高的澆筑量和復雜的工藝要求，容易受到環境溫度變化、材料性能波動、施工方法不當等多種因素的影響，進而影響混凝土的質量、強度及耐久性[4-5]。因此如何在施工過程中有效控制混凝土的質量，確保其滿足設計要求，成為水壩建設中的關鍵問題。本文通過分析某大型水壩建設項目中的大體積混凝土施工技術，探討了施工過程中的質量控制措施，并結合現場檢測數據，提出了相應的優化建議，以為類似工程的質量控制措施提供寶貴經驗。

1工程概況

山東省某大型水壩建設項目用于為該區域提供防洪、灌溉和水力發電等多重功能。項目的核心工程包括一座大體積混凝土重力壩，壩高達到216.5m，壩體總長830.5m，設計蓄水庫容為27.27億m。該水壩的建設將極大改善該地區的水資源調配能力，同時提升防災減災能力，具有重要的社會和經濟意義。

該水壩采用大體積混凝土作為主要施工材料，施工過程涉及混凝土澆筑、養護、溫控及裂縫防治等多個技術難題。由于大體積混凝土的施工工藝復雜，容易受到環境溫度變化、材料性能波動等多種因素的影響，質量控制成為確保水壩安全和長期穩定運行的關鍵。

2水壩建設中大體積混凝土施工關鍵技術

2.1 施工流程

在水壩建設中，大體積混凝土的施工直接影響到大壩的穩定性、安全性以及工程的整體質量。混凝土的施工過程涉及多個環節，如配合比設計、模板安裝、鋼筋綁扎、澆筑及養護等，每個環節都需要精細控制，以確保混凝土的穩定性與耐久性。為了確保施工質量，減少施工過程中的風險，特制定大體積混凝土施工流程如圖1所示。

圖1大體積混凝土施工流程

2.2施工前準備

在水壩建設的大體積混凝土施工中，施工前需編制詳細的專項施工方案，明確混凝土澆筑計劃、溫度控制和裂縫防治措施，并制定應急預案。

方案應確保施工過程順利進行，防止溫度變化引發裂縫。同時，必須對水泥、骨料等原材料進行復檢，確

保其符合設計要求，尤其是水泥的安定性和骨料的粒徑分布，直接影響混凝土的性能和質量。通過復檢，確保施工中使用的材料符合標準，保障工程質量。

2.3 施工要點

2.3.1混凝土配合比設計

應根據工程要求選擇適合的水泥類型，如低熱水泥，以減少水化熱。骨料應具備良好的級配，確保混凝土的密實性和強度。摻合料如粉煤灰、礦渣粉等，可以提高混凝土的耐久性和工作性。水膠比是影響混凝土強度和耐久性的關鍵因素，應根據設計要求合理控制水膠比，通常不超過0.55，以確保混凝土的強度和長期耐久性。

2.3.2模板和鋼筋安裝

模板安裝需要嚴格按照設計要求，確保位置、尺寸和形狀準確無誤。模板材料應具備足夠的強度和剛性，避免在澆筑過程中變形或漏漿。鋼筋安裝需遵循設計圖紙，確保鋼筋的種類、規格、數量和位置符合規范。

綁扎時要確保鋼筋接頭正確，位置準確，并保持合適的保護層厚度，以保證混凝土與鋼筋的良好結合，結構的強度和穩定性滿足要求。模板和鋼筋的精確安裝直接影響混凝土澆筑后的質量，決定了結構的安全性和耐久性。模版安裝完成后，應進行檢查驗收，確保無誤后方可繼續施工。

2.3.3 混凝土澆筑

澆筑前必須進行全面檢查，確保模板、鋼筋、預埋件和測溫管等符合設計要求，并清理模板內部的雜物，保持施工環境整潔，避免任何異物影響混凝土質量。應采用臺階式分層澆筑，每層厚度控制在 30～40cm ，以避免冷縫的形成，確保混凝土的均勻性和密實性。澆筑順序需要根據結構特點合理劃分區域，確保混凝土連續澆筑，避免施工縫的產生。為了有效控制混凝土的質量，特別是在高溫季節，入模溫度通常不應超過 28^°C 。

2.3.4混凝土養護

澆筑后12h內應及時覆蓋保濕，養護時間不得少于28d，以確保混凝土充分水化。在養護期間，應保持混凝土表面的濕潤，防止干裂，特別是在高溫或低溫環境下，應采取相應的保溫或降溫措施，控制混凝土內部溫度梯度，防止溫度裂縫產生，以保證混凝土的強度和耐久性。

2.3.5 施工后檢測

施工后檢測包括無損檢測和強度評定。無損檢測使用超聲波檢查混凝土內部的空洞和裂縫，通過聲波傳播速度評估混凝土的密實性和均勻性。強度評定則通過抗壓和抗滲試驗，評估混凝土的強度和耐久性，確保其滿足設計要求，從而保障結構的安全性和長期穩定性。采用這兩項措施可確保混凝土的整體質量。

3現場檢測分析

3.1 現場檢測方案

為了驗證大體積混凝土施工方法的合理性并確保施工質量，選取施工現場的30塊混凝土樣本進行檢測。檢測內容主要包括尺寸精度、外觀完整度、強度。其中外觀檢測通過目視檢查和剖面觀察，以評估混凝土表面裂縫、蜂窩等缺陷。強度檢測通過抗壓試驗，以確保混凝土強度滿足設計要求。

3.2檢測結果分析

3.2.1 尺寸精度

從選取的30個大體積混凝土試樣中選取4個混凝土試樣，其尺寸設計長寬與實際長寬對比如圖2所示。由圖2可知，各構件實際尺寸與設計尺寸存在誤差，以設計長度為例，構件1、2、3、4的設計長度與檢測實際尺寸誤差分別為 0.63% ： 0.93% 、 1.5% 1 0.4% 。

分析認為，混凝土澆筑過程中，配比、澆筑速度或振搗不均可能導致構件尺寸出現微小偏差，尤其是在大面積或復雜形狀的現澆構件中，澆筑不均可能導致局部尺寸偏差。模板的變形或移位也是導致誤差的常見原因，特別是模板在澆筑過程中發生輕微變形或位置偏移時，會直接影響構件的最終尺寸。此外，混凝土的養護條件對其硬化過程及最終尺寸也有影響，不均勻的養護可能導致混凝土的收縮或膨脹不一致，進而引起尺寸誤差。

綜上所述，混凝土試樣設計尺寸與實際尺寸誤差較小，檢測的所有構件的截面尺寸均在設計充許偏差范圍內，符合設計要求，說明大體積混凝土施工方法較為合理。

3.2.2外觀完整度

現場選取30個大體積混凝土檢測構建外觀，檢測結果如圖3所示。由圖3可知，所有大體積混凝土試樣中有1/3的外觀完整度達到 100% ， 2/3 未達到 100%

其原因一方面在于大體積混凝土澆筑過程中，溫度變化和收縮等因素可能導致裂縫的產生，尤其在溫度較大的環境中。另一方面可能在于振搗不充分或不均勻的振動可能導致混凝土表面產生氣泡或氣孔，從而影響外觀完整度。此外養護條件的不均勻性，尤其是在溫濕度控制不當時及模板脫模不當也可能導致混凝土表面出現剝落或損傷，進而影響外觀完整度。

未達到 100% 的試樣中有一半試樣完整程度達到98% ，說明大部分試樣的外觀質量較好，只有少部分存在輕微的缺陷。由此表明，盡管存在一些影響因素，但整體施工方法較為合理。

3.2.3 抗壓強度

現場選取30個大體積混凝土檢測其抗壓強度，檢測結果如圖4所示。由圖4可知，各混凝土試樣所測抗壓強度存在一定區別。

圖2尺寸精準度對比

圖3大體積混凝土外觀完整程度

其原因主要在于混凝土配合比、攪拌不均勻和養護條件的差異。其中配合比的細微變化可能影響抗壓強度。攪拌過程中，如果材料混合不均勻，可能導致試樣抗壓強度的差異。養護條件方面，溫度、濕度和養護時間的不同，可能導致水化反應不完全，影響強度的形成。因此這些因素共同作用，導致抗壓強度存在一定的差異。

所測結果各試樣最大抗壓強度為35MPa，最小抗壓強度為29MPa，說明雖然存在一定的差異，但整體抗壓強度分布較為均勻，且試樣的抗壓強度都滿足設計要求，表明大體積混凝土施工方法較為合理。

4質量控制優化

基于上述施工流程及檢測結果，對大體積混凝土施工的質量控制措施進行優化，關鍵的控制環節包括配合比設計、模板和鋼筋安裝、混凝土澆筑、養護管理以及施工后檢測。

4.1優化配合比設計

在配合比設計方面，應精確選擇水泥、骨料等原材料，確保其質量符合設計要求。同時，合理控制水膠比，以確保混凝土強度和耐久性。

4.2強化模板和鋼筋安裝

模板和鋼筋安裝需要確保準確性，模板應具備足夠強度與剛性，避免在施工過程中發生變形。鋼筋的安裝應嚴格按照設計圖紙進行，確保位置、規格和數量的正確，避免出現質量問題。

4.3合理澆筑混凝土

施工過程中，要特別注意混凝土澆筑方法。要采用分層澆筑以避免冷縫，同時控制每層的厚度、澆筑順序以及振搗均勻度。此外，要加強溫度控制，特別是在高溫或低溫季節，以防止溫度變化導致混凝土的裂縫或強度不均。

4.4科學養護混凝土

養護過程中，應保持適當的溫濕度，避免因環境變化影響混凝土的水化反應和收縮過程，防止產生溫度裂縫和強度不均的情況。

4.5開展檢測與評估

對于施工后的質量檢測，建議采用無損檢測技術，如超聲波檢測，及時發現潛在問題，確保混凝土的密實性和均勻性，同時進行強度評估，確保其達到設計要求。

通過在大體積混凝土施工的各個環節中加強控制，特別是配合比設計、模板和鋼筋安裝、施工過程控制、養護管理以及施工后檢測，可以有效提高施工質量，保障工程的安全性與穩定性。

5結束語

本文通過對某大型水壩項目中大體積混凝土施工技術的分析，探討了施工過程中的關鍵控制措施，如配合比設計、模板和鋼筋安裝、施工溫控及養護管理等。研究表明，嚴格的質量控制能夠有效確保混凝土的強度、穩定性和耐久性。該研究為未來類似項目提供了寶貴的經驗，特別是在優化施工流程和提高施工質量方面，為后續大體積混凝土的施工技術研究和應用提供了有益參考和借鑒。

參考文獻

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