黃偉

水利水電工程作為經(jīng)濟、社會發(fā)展的基礎(chǔ)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(nèi)容，能夠在保障大體積混凝土工程施工質(zhì)量的同時，避免大體積混凝土裂縫問題的出現(xiàn)。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(yǎng)護工作的意義，結(jié)合水利水電工程大體積混凝土出現(xiàn)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(shè)計、澆筑溫度控制等在內(nèi)的施工環(huán)節(jié)以及后續(xù)的養(yǎng)護環(huán)節(jié)提出了有關(guān)水利水電工程大體積混凝土的施工養(yǎng)護具體策略。

作為在工程項目建設(shè)中體積、厚度數(shù)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?；炷梁苡锌赡軙驗槟z凝材料水化反應(yīng)的溫度效應(yīng)出現(xiàn)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(shù)相對較小，水泥水化的熱量釋放相對較為集中，在混凝土內(nèi)部和外部溫度數(shù)值差距相對較大的情況下，很容易產(chǎn)生溫度裂縫，對于混凝土結(jié)構(gòu)的安全性以及工程質(zhì)量都會產(chǎn)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(yǎng)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(yǎng)護工作優(yōu)化提供參考。

一、水利水電工程大體積混凝土施工養(yǎng)護控制的意義

第一，保障大體積混凝土的結(jié)構(gòu)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(huán)境溫度數(shù)值相差較大的情況下，很容易引發(fā)溫度裂縫這類問題。大體積混凝體裂縫問題的出現(xiàn)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(jié)構(gòu)的工程施工質(zhì)量。大體積混凝土施工養(yǎng)護工作的落實能夠分別從混凝土的原材料質(zhì)量、配合比數(shù)值設(shè)計等方面保障大體積混凝土澆筑各個工作環(huán)節(jié)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。后續(xù)養(yǎng)護工作的實施則能夠在保障內(nèi)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(fā)生概率。

第二，有利于提高施工企業(yè)的經(jīng)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(guī)模相對較大。在大體積混凝土施工和養(yǎng)護工作落實不到位的前提下，裂縫問題的發(fā)生概率將會明顯增加。裂縫問題的出現(xiàn)意味著施工企業(yè)必須要在發(fā)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(xiàn)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(yè)的經(jīng)濟效益將會帶來明顯的影響。大體積混凝土施工養(yǎng)護工作的落實可以督促施工企業(yè)嚴(yán)格遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和工作流程的要求落實混凝土的攪拌、配比、澆筑以及養(yǎng)護各個工作環(huán)節(jié)，保障大體積混凝土部分的施工質(zhì)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(jīng)濟成本換取最大的經(jīng)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(nèi)部結(jié)構(gòu)看來，其截面數(shù)據(jù)相對較大，因為外部荷載或者次應(yīng)力影響出現(xiàn)裂縫問題的概率相對較小，但考慮到大體積混凝土的結(jié)構(gòu)截面相對較大，并且水泥水化反應(yīng)過程中釋放的熱量集中，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部和外部的溫度差距相對較大，很容易產(chǎn)生溫度方面的梯度收縮應(yīng)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(yīng)而產(chǎn)生大量的熱量，導(dǎo)致內(nèi)部混凝土結(jié)構(gòu)的溫度持續(xù)上升，最終形成一種混凝土結(jié)構(gòu)從中心到表面溫度逐漸下降的曲線。這種溫度梯度應(yīng)力方面的變化很容易帶來混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的壓應(yīng)力，而表面會產(chǎn)生拉應(yīng)力，在混凝土表面拉應(yīng)力明顯超過混凝土自身抗拉強度極限數(shù)值的情況下就會出現(xiàn)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(nèi)部溫度處于一種逐漸上升的狀態(tài)，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(fā)的應(yīng)力數(shù)值較小，且溫度應(yīng)力一般可以忽略不計。但在澆筑完成之后的幾天時間內(nèi)，混凝土結(jié)構(gòu)的溫度會逐漸下降，溫差降低會引發(fā)明顯的形變問題。同時，混凝土內(nèi)部多余水分在逐漸蒸發(fā)中也會明顯出現(xiàn)體積收縮的現(xiàn)象。如果大體積混凝土結(jié)構(gòu)在受到邊界條件約束或者是地基工程結(jié)構(gòu)影響的情況下，同樣會出現(xiàn)拉應(yīng)力，在拉應(yīng)力數(shù)值超出混凝土抗拉強極限數(shù)值時，整個截面就會出現(xiàn)貫穿裂縫現(xiàn)象。

2. 混凝土裂縫成因

結(jié)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(dǎo)致其出現(xiàn)裂縫問題的原因總結(jié)如下。

第一，混凝土的原料問題?；炷磷鳛橐环N包含了多種施工建材的混合材料，需要施工企業(yè)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(nèi)部直接產(chǎn)生作用，在外部環(huán)境溫度出現(xiàn)變化的情況下，混凝土很容易因為向內(nèi)的壓應(yīng)力和表面拉應(yīng)力的共同影響出現(xiàn)裂縫。

第二，混凝土結(jié)構(gòu)澆筑完成之后的收縮現(xiàn)象?；炷两Y(jié)構(gòu)收縮是導(dǎo)致其出現(xiàn)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(xiàn)明顯的水化熱現(xiàn)象，因為混凝土本身的熱度傳導(dǎo)性相對較低。大體積混凝土的表面系數(shù)數(shù)值相對較小，水泥水化熱會在混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部逐漸聚集，從而形成較大的內(nèi)外環(huán)境溫度差值。在混凝土凝固的初級階段，如果其內(nèi)外部環(huán)境的溫差數(shù)值明顯較大，裂縫問題的發(fā)生概率明顯增加。在水利水電工程施工、建造的過程中?；炷翝仓糠值乃客ǔ３^水泥需水量的三倍左右，帶來了數(shù)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(fā)，從而帶來收縮現(xiàn)象。

第三，后期的養(yǎng)護工程落實不到位。養(yǎng)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(yǎng)護工作的定期實施能夠在有效地防止裂縫問題發(fā)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(shù)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(fā)，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(zhì)量控制

混凝土的原材料作為導(dǎo)致裂縫問題出現(xiàn)的主要原因，在今后大體積混凝土施工質(zhì)量控制的過程中，需要施工企業(yè)針對原材料的質(zhì)量進行科學(xué)控制。大體積混凝土的施工澆筑環(huán)節(jié)中，水化熱反應(yīng)的存在將會導(dǎo)致混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)溫度的持續(xù)快速升高，從而引發(fā)對應(yīng)的溫度裂縫現(xiàn)象。在混凝土生產(chǎn)過程中所用的水泥品種以及具體數(shù)量，需要相關(guān)人員在綜合考慮其強度指標(biāo)的同時，選擇熱量較低的水泥材料。骨料作為混凝土生產(chǎn)的基礎(chǔ)原材料之一，粗骨料的最大直徑不僅需要滿足混凝土生產(chǎn)中的性能指標(biāo)要求，并且需要綜合考慮結(jié)構(gòu)的尺寸、鋼筋間距等多種因素，石子的直徑最佳數(shù)值為80毫米或者是150毫米。細(xì)骨料的細(xì)度模數(shù)最佳數(shù)值為2.98。在粗細(xì)骨料內(nèi)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(jié)構(gòu)耐久性和抗裂性也會受到一定的削弱。故此，在混凝土生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的粗骨料和細(xì)骨料的含泥量需要分別≤1%和≤2%。粉煤灰及磨細(xì)礦渣作為混凝土生產(chǎn)過程中的主要摻合料，帶有明顯的形態(tài)效應(yīng)和微集料效應(yīng)，能夠?qū)炷帘旧淼男阅苤笜?biāo)、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(biāo)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，通?？梢允褂枚壍姆勖夯易鳛閾胶狭?，在替代部分水泥用量的同時降低水化熱的數(shù)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(shè)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(shù)值要嚴(yán)格遵循國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求?；炷恋奶涠刃枰跐M足泵送工作要求時，選擇最小的坍落度數(shù)值，以此控制混凝土收縮過程中的形變量。在拌制生產(chǎn)混凝土的環(huán)節(jié)中，相關(guān)人員需要嚴(yán)格執(zhí)行已經(jīng)確定的配合比數(shù)值，確?；炷羶?nèi)部的原材料數(shù)量和水灰比與既定的數(shù)值保持一致。經(jīng)過攪拌機處理生產(chǎn)之后，混凝土的坍落度需要控制在16～20cm的范圍之內(nèi)，并且其溫度需要控制在32℃以下。用于水利水電工程建設(shè)的大體積混凝土初凝時間需要控制在3～4小時的范圍內(nèi)，混凝土再從攪拌機運送到施工現(xiàn)場的過程中，時長需要控制在30分鐘之內(nèi)，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(xiàn)場之后，需要相關(guān)人員進行取樣分析確保到達施工現(xiàn)場的混凝土材料坍落度符合工程建設(shè)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(dāng)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(chǎn)過程中的水化溫度升高和澆筑過程中的溫度數(shù)值有著密切的關(guān)聯(lián)。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(nèi)外的溫度差值也會進一步加大，出現(xiàn)溫度裂縫現(xiàn)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(guān)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(chǎn)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(yǎng)護工作質(zhì)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(yè)人員結(jié)合工程具體狀況落實養(yǎng)護工作，對混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外的溫度差值進行有效控制，降低溫度應(yīng)力的作用水平。相關(guān)人員需要結(jié)合附近的環(huán)境溫度以及具體的混凝土完成施工時間科學(xué)確定拆模時間，并將養(yǎng)護時間適當(dāng)延長，更好地發(fā)揮大體積混凝土澆筑完成之后的應(yīng)力松弛效應(yīng)。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(nèi)，需要覆蓋麻袋在其上，適當(dāng)?shù)刈⑷胨?，確保整個注水深度不低于80毫米。大體積混凝土的養(yǎng)護工作周期需要控制在14天以上，并關(guān)注對于混凝土測溫和溫度調(diào)控方面的管理工作。在澆筑大體積混凝土之前，需要相關(guān)人員結(jié)合工程設(shè)計方案科學(xué)確定測溫管的數(shù)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(nèi)部結(jié)構(gòu)溫度變化狀況掌握，結(jié)合內(nèi)部的溫度變化數(shù)值進行覆蓋物增減等方面的調(diào)整。在大體積混凝土養(yǎng)護工作環(huán)節(jié)中，養(yǎng)護工作人員需要結(jié)合大體積混凝土的實際溫度，針對養(yǎng)護工作措施合理進行調(diào)整，保障結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫度差值控制在25℃以內(nèi)。

五、總結(jié)

總體而言，大體積混凝土施工和養(yǎng)護方面的質(zhì)量控制，能夠在降低大體積混凝土裂縫問題發(fā)生的同時，提高工程的施工建設(shè)質(zhì)量以及效率。施工企業(yè)需要從混凝土的原材料、配合比設(shè)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(yǎng)護工作則需要相關(guān)人員結(jié)合混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)溫度數(shù)值的變化，合理調(diào)整養(yǎng)護工作措施，確?；炷两Y(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫度差值維持在合理的范圍內(nèi)。