李上艷 廣東珠榮工程設計有限公司

水工建筑所處環(huán)境條件復雜，在運行使用中受到水流沖刷、外部環(huán)境侵蝕等諸多因素影響，影響建筑結構性能，并且常出現(xiàn)結構開裂、滲漏水、變形等質量通病，降低了水工建筑的使用功能。與此同時，現(xiàn)代水利工程對水工建筑物結構性能及施工質量提出了更高要求，在施工期間必須加強對混凝土結構施工的嚴格控制，延長水工建筑實際使用壽命，預防質量通病出現(xiàn)，保證水工建筑能夠穩(wěn)定安全運行。

1.水工建筑混凝土結構施工特點

1.1 溫度要求嚴格

在現(xiàn)代水利工程中，水工建筑混凝土結構幾何尺寸較大，普遍采取大體積混凝土技術，有著內外溫差大、對現(xiàn)場環(huán)境溫度敏感的技術特點，如果工程現(xiàn)場環(huán)境氣溫過高、過低且未采取相應溫控措施，混凝土結構性能與成型質量易受到現(xiàn)場溫度影響，由此引發(fā)混凝土強度不達標、混凝土開裂等一系列施工問題的出現(xiàn)。例如，在現(xiàn)場環(huán)境溫度低于5℃的情況下，在低溫情況下影響混凝土水化反應，延緩混凝土強度提高速度，嚴重時造成停止水化反應、混凝土強度無法繼續(xù)提升的后果。此外，水工建筑混凝土結構對自身溫度也較為敏感，對養(yǎng)護溫度、入模溫度和內表溫差有著嚴格要求。以內表溫差為例，在養(yǎng)護環(huán)節(jié)，大體積混凝土有著表面系數(shù)小、水化熱釋放集中的工藝缺陷，混凝土內部溫升速度遠高于表面，如果未采取循環(huán)冷卻、表面蓄水等養(yǎng)護手段，混凝土內表溫差有可能超過25℃，在內部產生遠超過混凝土抗拉強度的溫度應力，最終形成溫度裂縫。

1.2 施工周期長

相比于其他類型建設工程，水利工程的施工周期較長，在現(xiàn)場施工過程中時常出現(xiàn)暴雨、強風、高溫等惡劣天氣，且現(xiàn)場環(huán)境氣溫隨著時間推移發(fā)生明顯變化，導致常規(guī)施工方案缺乏可行性，因缺乏采取相關應對措施而出現(xiàn)混凝土開裂、混凝土凍害等施工問題。因此，必須在水工建筑混凝土結構施工期間編制應對各類復雜天氣的專項施工方案，如混凝土冬季養(yǎng)護方案、夏季養(yǎng)護方案等。

2.水工建筑混凝土結構的關鍵施工技術

2.1 混凝土制備

在混凝土制備環(huán)節(jié)，施工人員重點掌握材料選材、配合比設計、材料預處理、混凝土攪拌四方面的技術操作要點，具體如下。

（1）材料選材。根據施工要求與工程實際情況來選擇原材料種類，一般情況下，選擇中砂作為細骨料、連續(xù)級配碎石作為粗骨料、低水化熱硅酸鹽水泥作為原材料即可，如果對混凝土泌水量、初凝與終凝時間有著特殊要求，還可以在攪拌期間摻入緩凝劑、減水劑等外加劑。

（2）配合比設計。根據施工要求制定配合比方案，明確水泥、粗細骨料等原材料的用量比例，開展混凝土試拌作業(yè)，對樣品性能進行檢測，對比檢測結果與混凝土指標要求，重點檢查混凝土強度、耐久性、和易性與坍落度是否達標。隨后，根據樣品檢測報告來調整配合比方案，如在試拌混凝土坍落度不達標時，可以在方案中設置減水劑或增加減水劑用量。

（3）材料預處理。對所準備原材料的規(guī)格種類與質量狀態(tài)進行全面檢查，退回潮濕結塊水泥、粒徑超標粗細骨料等質量不達標的原材料。隨后，篩除原材料中夾雜的腐殖土、枯枝樹葉等雜質，并對原材料的含水率進行檢測，對含水率偏低材料進行灑水潤濕處理，對含水率超標材料進行和翻曬晾干處理。同時，為控制混凝土入模溫度，在寒冷冬季、炎熱夏季等特殊天氣時，還需要對原材料進行預熱或是冷卻降溫處理。

（4）混凝土攪拌。使用電子計量裝置對水泥、骨料等原材料用量進行稱重，確保用料誤差小于1%。隨后，作業(yè)人員按順序在攪拌倉內倒入水泥等原材料，加水持續(xù)攪拌一段時間，根據攪拌形式、混凝土體積來設定攪拌時間，如在攪拌體積超過30L混凝土時，把持續(xù)攪拌時間設定為4-5min。最后，對所攪拌混凝土的坍落度和溫度進行檢查，確定無誤后，迅速將混凝土裝入罐車運往現(xiàn)場，在限定時間內完成混凝土澆筑作業(yè)，如果混凝土存放時間過長，各項性能都會出現(xiàn)一定幅度的下降。

2.2 混凝土澆筑

在混凝土澆筑環(huán)節(jié)，施工人員重點掌握分層分段澆筑、連續(xù)性澆筑、澆筑高度三方面的技術操作要點，具體如下。

（1）分層分段澆筑?？紤]到水工建筑混凝土結構的幾何尺寸較大，在一次性完成澆筑、振搗作業(yè)時，底部混凝土振搗效果并不理想，易形成結構缺陷。因此，需要采取分層澆筑或是分段澆筑方式。分層澆筑是把混凝土結構水平分割為若干澆筑層，泵送混凝土時的單層厚度不得超過0.5m，非泵送混凝土時的單層厚度不得超過0.3m。分段澆筑是把混凝土結構豎向分割為若干節(jié)段，各段混凝土厚度控制在1.5-2m以內，根據混凝土結構橫截面積來確定分段數(shù)量。

（2）連續(xù)性澆筑。各層/各段混凝土澆筑時間不一致，如果前后層/段混凝土澆筑間隔時間過長，會因混凝土提前初凝而形成施工冷縫，嚴重破壞水工建筑結構的抗?jié)B性能與承載性能。因而，需要連續(xù)性完成水工建筑混凝土結構現(xiàn)澆作業(yè)，在下層混凝土初凝前，完成上層混凝土澆筑振搗作業(yè)，使得各段/層混凝土一體成型。同時，也可以在混凝土中摻入適量緩凝劑來延緩混凝土初凝時間，避免因混凝土澆筑作業(yè)開展不及時而形成結構裂縫。

（3）澆筑高度。為預防混凝土離析現(xiàn)象出現(xiàn)，施工人員提前在模板底部鋪設一層厚度在5cm左右的底漿，按照從低到高順序開展?jié)仓鳂I(yè)，把混凝土澆筑高度控制在2.0m以內。同時，在無法調整混凝土澆筑高度的情況下，則需要在澆筑區(qū)域額外設置串筒、斜槽等裝置，避免混凝土自由傾落。

2.3 混凝土振搗

在混凝土振搗環(huán)節(jié)，要求施工人員掌握振搗方式、振搗間距、二次振搗、二次抹壓四方面的技術操作要點，具體如下。

（1）振搗方式。施工人員應遵循“快插慢拔”原則，將振搗棒以垂直狀態(tài)插入混凝土中攪拌，留振25s左右，在混凝土表面無顯著沉陷現(xiàn)象和冒出氣泡后，緩慢拔出振搗棒，重復上述操作完成剩余點位的振搗作業(yè)，并把相鄰振搗點間距控制在0.3-0.5m左右。同時，在采取分層澆筑工藝時，當開展上層混凝土振搗作業(yè)時，必須把振搗棒完全穿透上層混凝土，底部插至下層混凝土表面5cm處進行振搗。

（2）振搗間距。為預防混凝土變形、模板破損、預埋鋼筋偏位等問題出現(xiàn)，應綜合分析模板尺寸、鋼筋預埋位置等因素來確定振搗點位和振搗棒插入深度，保持振搗棒與模板避壁面、預埋鋼筋的安全間距。

（3）二次振搗。為改善混凝土結構狀態(tài)與提高強度，在混凝土臨近初凝時重復開展振搗作業(yè)，一般情況下在混凝土初凝前1h進行二次振搗即可，這時的振搗效果最為理想。同時，根據混凝土溫度與現(xiàn)場氣溫來調整二次振搗時間，如在現(xiàn)場氣溫較高時，提前進行振搗。

（4）二次抹面。在早期水利工程中，僅在混凝土初振完畢后開展一次抹面作業(yè)，在混凝土凝結硬化期間，受到溫度應力、自身收縮等因素影響，容易在表面形成細微裂縫和有害裂縫。因此，需要在混凝土初凝后、臨近終凝時間段內額外開展抹面作業(yè)，施工人員使用滾筒反復抹壓混凝土表面來消除裂縫。

2.4 混凝土養(yǎng)護

混凝土養(yǎng)護期間要重點掌握保濕養(yǎng)護、保溫養(yǎng)護兩方面的操作要點。其中，在保濕養(yǎng)護方面，以預防干縮裂縫形成、充分進行水化反應為目的，采取自然養(yǎng)護、蓄水養(yǎng)護、灑水養(yǎng)護等方法，始終維持混凝土表面濕潤狀態(tài)。以灑水養(yǎng)護法為例，在混凝土表面覆蓋保濕材料，定期在表面淋水，根據養(yǎng)護環(huán)境空氣濕度、混凝土水分蒸發(fā)速度來調節(jié)淋水頻率與單次淋水量。而在保溫養(yǎng)護方面，在養(yǎng)護區(qū)域和混凝土內部設置感溫觸頭，定期測量混凝土內表溫度與外界氣溫，如果外界氣溫過低過高，或是混凝土內表溫差臨近限值，則采取表面蓄存熱水、內部管路循環(huán)流通冷卻水、蒸汽養(yǎng)護等方法。

3.水工建筑混凝土結構施工控制策略

3.1 裂縫控制

裂縫是水工建筑混凝土施工期間最為常見的一類質量通病，嚴重影響到建筑物使用壽命、結構完好性與混凝土觀感質量，并由此引發(fā)內部鋼筋銹蝕、結構滲漏水等一系列問題出現(xiàn)。因此，施工單位必須深入了解混凝土結構開裂問題的形成原因，包括水泥水化熱、外界氣溫變化、混凝土自收縮等，根據問題成因采取相應防治處理措施，做到對癥下藥。

（1）水泥水化熱。如果混凝土硬化成型期間在內部釋放過多熱量，由于表面系數(shù)較小，表面熱量逸散速度遠低于內部熱量釋放速度，在高溫條件下產生過大溫度應力，最終因內表溫差超標而形成溫度裂縫。對此，需要在配合比方案中選用低水化熱品種的水泥材料，如火山灰質硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥等，并在混凝土攪拌期間摻入適量緩凝劑，通過延長混凝土凝結時間來控制內部溫升速度，憑借混凝土表面自然散熱來逸散過多熱量。

（2）外界氣溫變化?；炷翆ν饨鐨鉁剌^為敏感，在現(xiàn)場氣溫驟然變化，或是現(xiàn)場氣溫低于和高于界限值時，都會影響到混凝土成型質量，如在現(xiàn)場氣溫偏低時降低混凝土強度增加速度，在現(xiàn)場氣溫偏高時削弱混凝土表面自然散熱效果并形成溫度裂縫。對此，需要在澆筑環(huán)節(jié)嚴格檢查混凝土溫度，對溫度不達標的混凝土進行通風冷卻或是預加熱處理，溫度達標后再開展?jié)仓鳂I(yè)。同時，在混凝土養(yǎng)護期間，根據現(xiàn)場溫度來采取養(yǎng)護方法，在現(xiàn)場氣溫偏低時采取蒸汽養(yǎng)護法或是表面蓄水法來提高混凝土表面溫度，在現(xiàn)場氣溫偏高時則采取內部冷卻法，在混凝土內部預埋管路中循環(huán)流通冷卻水來降低內部溫度。

（3）混凝土自收縮。在混凝土水化過程中會持續(xù)蒸發(fā)大量水分，僅有20%左右的水分參與到水化過程當中，如果混凝土水分蒸發(fā)速度過快，或是頻繁處于干縮交替狀態(tài)，不但會影響混凝土強度增加和改變混凝土體積，嚴重時還會形成干縮裂縫，破壞結構整體狀態(tài)。對此，必須在混凝土振搗完畢后開展保濕養(yǎng)護作業(yè)，在混凝土表面包裹塑料薄膜、浸水麻袋等保濕材料來降低混凝土水分蒸發(fā)速度，定期在表面淋水來補充蒸發(fā)水分，在養(yǎng)護期間始終保持混凝土濕潤狀態(tài)。

3.2 編制專項施工方案

為減小惡劣天氣對混凝土成型質量造成的影響，施工單位需要提前編制專項施工方案。例如，編制混凝土冬季養(yǎng)護方案，在方案中采取蒸汽養(yǎng)護法，在工程現(xiàn)場通過燃煤蒸爐或是常壓燒水供熱形式來持續(xù)提供高溫蒸汽，蒸汽起到提高混凝土表面溫度、保持混凝土濕潤狀態(tài)等多重作用，始終把養(yǎng)護環(huán)境溫度維持在5℃以上。同時，搭配采取混凝土四周包裹棉簾、混凝土攪拌期間摻入防凍劑、混凝土迎風面搭建遮風擋棚等多項措施來改善養(yǎng)護效果、維持混凝土溫度。

3.3 工序銜接

水工建筑建造期間，混凝土現(xiàn)澆工序與模板支設、鋼筋綁扎等工序保持十分緊密的內在聯(lián)系，如果前后道工序銜接不當，或是上道工序存在質量缺陷，都會影響混凝土現(xiàn)澆作業(yè)質量與成型效果。例如，在模板支設完畢后，對模板結構穩(wěn)定性、承載性能與垂直度進行全面檢查，對偏位模板進行校準處理，清理模板內部垃圾雜物與積水，在壁面涂刷脫模劑，在模板縫隙部位填入海綿膠條，避免在后續(xù)出現(xiàn)混凝土漏漿、麻面、混凝土與板面粘連等問題。在鋼筋綁扎完畢后，對鋼筋位置、接頭數(shù)量、鋼筋直徑與彎折度進行全面檢查，矯直彎曲鋼筋和調節(jié)偏位鋼筋，清理鋼筋表面殘留銹跡，避免因鋼筋污染、銹蝕而導致混凝土內部碳化，或是因鋼筋偏位而出現(xiàn)鋼筋露出、混凝土結構受力不均等問題。而在混凝土拆模環(huán)節(jié)，需要合理安排模板拆除時間，在到達預定養(yǎng)護時間、混凝土完全成型與試塊強度達標后，方可拆除模板，如果提前拆除模板，容易出現(xiàn)混凝土變形、混凝土與模板粘連、缺棱掉角等問題。

4.結語

綜上所述，為確保水工建筑物能夠穩(wěn)定發(fā)揮其作用，應加強對混凝土結構施工技術要點的研究，深入了解混凝土結構施工特點、工藝流程、操作要點與注意事項，落實好結構裂縫控制、編制專項施工方案、強化工序銜接三項技術應用策略，這也是建設高規(guī)格水利工程、全面提高水工建筑結構性能的必然選擇。