水利施工中大体积混凝土抗裂技术的应用探析

水利施工中大体积混凝土抗裂技术的应用探析

邓炎辉

邓炎辉广东五华二建工程有限公司（广东梅州514400）

摘要:本文根据多年的工作经验，介绍了大体积混凝土裂缝成因以及对裂缝的控制措施，提出了混凝土补强处理方法，供同行参考。

关键词：水利施工；大体积混凝土；裂缝成因；措施

Waterconservancyconstructioninlargevolumeconcreteanti-crackingtechnologyapplication

DengYanhui

GuangdongWuhuaSecondConstructionEngineeringCompanyLimited(GuangdongMeizhou514400)

Abstract:inthispaper,accordingtotheyearsofworkexperience,introducesthecausesofmassconcretecrackandthecrackcontrolmeasures,putsforwardconcretereinforcementprocessingmethod,forreference.

Keywords:waterconservancyconstruction;largevolumeconcrete;crack;measure

前言

随着国民经济和建筑技术的发展，建筑规模不断扩大，大型现代化技术设施或构筑物不断增多，水利工程大体积混凝土结构物，由于其截面尺寸较，一般由外荷载引起裂缝的可能性很小，但由于水泥在水化反应中释放的水化热所产生的温度变化和混凝土收缩的共同作用，会产生较大的温度应力和收缩应力。因此，如何采取有效措施防止大体积混凝土的开裂，是一个值得关注的问题。

1大体积混凝土裂缝原因

1.1收缩裂缝

混凝土在逐渐散热和硬化过程中引起的收缩应力是很大的,特别是大体积混凝土结构物,如果应力超过当时的混凝土极限抗拉强度,就会在混凝土中产生收缩裂缝。在大体积混凝土中,即使水灰比不低,自身收缩量值也不大的情况下,但在与温度收缩叠加到一起时,就会使应力增大,所以在比较大的水工建筑物大体积混凝土施工时早就将自身收缩作为一项性能指标进行测定和考虑。

1.2温差导致混凝土裂缝

最容易引起混凝土结构裂缝的原因是来混凝土内部与混凝土表面由于水泥水化热而引起的温差过大所导致的。一般浇筑大体积混凝土结构时要一次成型进行浇筑，由于结构的整体体积较大，成型后，因水泥水化热后聚集在结构的内部，很难散发出来，导致结构内部的温度比外部明显高很多，由于结构的内外部温度差异比较大，混凝土结构的内部会出现压力产生的膨胀，如果在温度比较低的时候，就会出现收缩。在这个时候，受混凝土成型时间段的影响，抗拉能力相对比较弱，混凝土结构的外部拉应力一旦超过了混凝土的极限抗拉强度，就会在混凝土结构的表面出现裂缝。

1.3安定性裂缝

安定性裂缝表现为龟裂,主要是因水泥安定性不合格而引起的。

2裂缝的控制措施

2.1对收缩裂缝的防治

在混凝土配置过程中应注意所选用的种、水泥用量及水灰比的控制,骨料、掺外加剂的选用等。

（1）水泥的选用

大坝混凝土应选用低发热量、低含碱期强度高、塑性性能好、初凝期长的特制泥。普通硅酸盐水泥熟料化学成分见表1。

表1普通硅酸盐水泥熟料化学成分

矿物名称水化速度水化热体积收缩强度

C3S快大大高

C2S慢小中早期低、后期高

C3A最快最大最大低

C4AF较快中最小中

由上表可以看出,C2S是比较适合的矿物,而C3A的含量应该加以控制。其化学成份的控制最好能作到C2S十C3S≥80%,，C3A≤5%，C4AF≤15%。水泥供应品种不宜过多过杂，水泥运进工地以后应当严格地进行检验，并进行混凝土试验。

（2）水泥用量及水灰比

在混凝土配制时，尽量减少水泥用量及单位用水量，但又不能失掉水泥的流动性、粘聚性和保水性，以免配制出的混凝土不合格，不能浇筑。所以对于最大水灰比和最小水泥用量有一个规定见表2。

表2水工混凝土最大水灰比及最小水泥用量[2](kg/m3)

环境条件类别最大水灰比最小水泥用量

素混凝土钢筋混凝土预就算力混凝土

一0.65200220280

二0.6230260300

三0.55270300340

四0.45300360380

（3）砂石骨料

骨料在大体积混凝土中所占比例一般为混凝土绝对体积的80%～83%，因此，在选择骨料时，应选择线膨胀系数小、岩石弹模较低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料。

砂除满足骨料规范要求外，应适当放宽石粉或细粉含量，这样不仅有利于提高混凝土的工作性，而且可提高混凝土的密实性、耐久性和抗裂性。有研究表明，砂子中石粉比例一般在15%～18%之间为宜。

（4）掺和料

水泥掺和料应当采用经过试验的、符合要求的活性材料,否则掺用不合格料也会大大影响混凝土的强度和寿命。粉煤灰只要细度与水泥颗粒相当，烧失量小，含硫量和含碱量低，需水量比小，均可掺用在混凝土中使用。混凝土中掺用粉煤灰后，可提高混凝土的抗渗性、耐久性，减少收缩，降低胶凝材料体系的水化热，提高混凝土的抗拉强度，抑制碱骨料反应，减少新拌混凝土的泌水等。这些诸多好处均将有利于提高混凝土的抗裂性能。

（5）外加剂

高效减水剂和引气剂复合使用对减少大体积混凝土单位用水量和胶凝材料用量，改善新拌混凝土的工作度,对提高硬化混凝土的力学、热学、变形、耐久性等性能起着极为重要的作用，是混凝土向高性能化发展的不可或缺的重要组分，应积极使用。

2.2对温差裂缝的防治

温差裂，即混凝土水化热引起的内部温度与混凝土表面的温差过大而导致的混凝土裂缝。引起水化热大的因素，除水和水泥用量、单位用水量、掺和料和外加剂选用等混凝土配置上的因素外，还存在施工中的控制问题。因此，施工技术对于温差裂缝的控制也是极其有效的方法。

（1）降低浇筑速度、减小浇筑层厚度

大体积混凝土结构的浇筑方案，可分为全面分层、分段分层和斜面分层三种。全面分层法要求混凝土浇筑强度大，斜面分层法混凝土浇筑强度小，施工中可根据结构物的具体尺寸、捣实方法和混凝土供应能力，选择浇筑方案，目前应用较多的是斜面分层法。

（2）加强混凝土的浇灌振捣，提高密实度

混凝土的捣实就是使入模的混凝土完成成型与密实的过程。混凝土浇筑入模后应立即进行充分的振捣，使新入模的混凝土充满摸板的每一角落，排出气泡，使混凝土拌和物获得最大的密实度和均匀性。体积较大的混凝土最好采用两次振捣技术，改善混凝土强度,提高抗裂性。

（3）采用综合措施，控制混凝土初始温度

①限制混凝土拌和物的出料口温度。在气温较高的季节，刚刚出机口的混凝土拌和物料往往温度过高，必须采取人工降温措施。

②在坝体混凝土内预埋冷水管，进行一、二期通水冷却。

（4）拆模时间的控制

混凝土尽可能晚拆模，拆模后混凝土表面温度不应下降15℃以上，混凝土的现场试块强度不低于C5。

（5）采用补偿收缩混凝土技术

根据具体工程特点，采用UEA补偿收缩混凝土技术。

2.3对安定性裂缝的防治

混凝土体积安定性是指水泥硬化过程中，体积变化是否均匀的性能。水泥安定性不良会导致构件产生膨胀性裂纹或翘曲变形，造成质量事故。混凝土配料时要严格检查其成分，已免水泥安定性不合格。

3混凝土补强处理

有些裂缝不易处理，在进行以上的所有措施之后，仍无法消除裂缝，在需要的情况下可以进行补强处理。

3.1灌浆处理

补强灌浆是处理混凝土裂缝的有效措施。灌浆孔布置采用逐步加密的方法，即在需要补强灌浆的混凝土上钻孔灌浆。

3.2结构补强

结构处理有多种方法，一种是小丰满补强时所采用的钢筋锚栓。另一种方法是在坝体达到稳定以后，沿裂缝面挖槽,槽宽1m左右，并在两面凿成键槽形状，然后回填质量优良的混凝土，这种方法可能是最有效的措施，但施工上比较复杂。

3.3挖除后重新回填

有一些部位裂缝、浇筑事故、混凝土强度不足等情况应有尽有，其影响极为复杂，这时一般水泥灌浆很难收到预期效果，甚至采取结构补强措施也难以做到完全有效。这时往往考虑挖除后重新回填，回填时只要严格控制施工质量及温度应力，一般新老混凝土是可以结合好的。

结束语

综上所述，大体积混凝土的裂缝问题，在混凝土的选料、配置、施工过程中逐步控制，是可以预防的。因此，在操作中一定要把好各个过程关，遵循规范化，才能使大体积混凝土水工建筑物得逞质量有所保障。

参考文献：

[1]罗君.水利工程中大体积混凝土施工技术的具体应用[J].中国科技博览，2010

[2]刘磷通.浅论水利工程大体积混凝土裂缝成因及防治措施[J].广东科技，2008

[3]吴永风.水利工程大体积混凝土裂缝控制[J].大科技，2011