河南新黄水电工程有限公司 张瑞芳 魏武强

大体积混凝土抗裂技术在水利工程施工中的应用

河南新黄水电工程有限公司 张瑞芳 魏武强

在水利工程中，大体积混凝土结构界面尺寸较大，由外荷载引起裂缝的可能性很小。但是，对于大体积混凝土结构来说，水泥在水化反应中产生的热量很大，使得结构内部产生很大的温度应力和收缩应力；在一定条件下会使大体积混凝土结构从内部产生裂缝。本文，笔者主要分析了水利工程中大体积混凝土结构产生裂缝的原因，并提出了相应的控制措施，以确保大体积混凝土水工建筑物的施工质量。

一、水利工程中大体积混凝土裂缝成因分析

1.收缩裂缝。混凝土结构（特别是大体积混凝土结构）在散热和硬化过程中会产生巨大的收缩应力，当收缩应力超过当时混凝土的极限抗拉强度时，混凝土结构就会产生裂缝。对于大体积混凝土水工建筑物来说，在大体积混凝土中，即使水灰比、自身收缩量值不大，但与温度收缩叠加到一起时，就会产生很大的应力。因此，在施工过程中应将自身收缩作为一项性能指标进行测定，便于将收缩应力控制在合适范围内。

2.温差裂缝。大体积混凝土结构一次性整体浇筑后，水泥水化产生的热量聚集在结构内部，不易散发，使得内部温度显著升高，并产生压应力；而结构表面却散热较快，会产生拉应力，同时也形成较大的温度差。当温差产生的表面抗拉应力超过混凝土内部的极限抗拉强度时，就会在混凝土表面产生裂缝。

3.安定性裂缝。安定性裂缝是指因水泥安定性不合格而引起的裂缝，主要表现为龟裂。

二、裂缝控制措施

1.收缩裂缝控制措施。为防止收缩裂缝，在混凝土配置过程中应选用合适的水泥、骨料、掺和料和外加剂，并合理确定水灰比，保证混凝土施工质量。

（1）水泥。水泥供应品种不宜过多过杂，将水泥送入工地后应严格检验，并进行混凝土试验。大坝混凝土应选用低发热量、低含碱期、高强度、塑性性能好、初凝期长的特制水泥。

（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、黏聚性和保水性，以免配制出的混凝土不合格，不能浇筑。

（3）骨料、砂石。通常，骨料在大体积混凝土中所占的的比例为混凝土绝对体积的80%～83%，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。为提高混凝土的工作性、密实性、耐久性和抗裂性，砂石选择在满足骨料要求的条件下，还应当适当放宽石粉或细粉含量。研究表明，砂子中石粉最适宜比例为15%～18%。

（4）掺和料。为保证混凝土的强度和寿命，水泥掺和料应当采用经过试验的、符合要求的活性材料。粉煤灰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，掺用粉煤灰主要是为了提高体改混凝土的抗裂性能。

（5）外加剂。外加剂是混凝土向高性能化发展的不可或缺的重要组成部分，可以提高硬化混凝土的力学、热学性能，改善新拌混凝土的工作度。

2.温差裂缝控制措施。既要考虑混凝土配置上的因素，又要重视施工技术。主要控制措施如下。

（1）降低浇筑速度、减小浇筑层厚度。大体积混凝土结构有全面分层、分段分层和斜面分层3种，在施工中应根据结构物的具体尺寸、捣实方法和混凝土供应能力等实际情况，选择合适的浇筑方案。

（2）加强混凝土的浇灌振捣，提高密实度。为确保混凝土拌和物获得最大的密实度和均匀性，混凝土浇筑入模后应立即进行充分地振捣，体积较大的混凝土可以采用两次振捣技术。

（3）采用综合措施，控制混凝土初始温度。为控制混凝土的初始温度，应限制混凝土拌和物的出料口温度；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。混凝土的现场试块强度应满足设计要求（通常不低于C5），混凝土尽可能晚拆模，拆模后混凝土表面温度下降不应超过15℃。

3.安定性裂缝控制措施。混凝土配料时应严格检查其成分，避免因水泥安定性不合格导致构件产生膨胀性裂纹或翘曲变形，造成质量事故。

三、混凝土的补强处理

在采用上述措施处理之后，有些裂缝仍无法消除，那么在需要的情况下就可以进行补强处理。

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。

2.结构补强。当混凝土大坝出现严重质量问题时，应当结合结构处理。常用的结构补强措施有两种，一种是小丰满补强时所采用的钢筋锚栓，另一种是在坝体达到稳定以后，沿裂缝面挖槽，槽宽1 m左右，并在两面凿成键槽形状，然后回填质量优良的混凝土，这种处理措施是最有效的。

3.挖除后重新回填。当部位裂缝、浇筑事故、混凝土强度不足等情况发生时，而采用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时，应该考虑挖除后重新回填。

综上，在水利工程施工中，严格控制混凝土施工过程，混凝土选料、配置及施工过程应遵循相关的规范，确保混凝土水工建筑物的施工质量。