摘要：在水工建筑物大体积混凝土施工中，对有抗裂、防渗、抗冻等特殊性能要求的，采用大体积混凝土施工技术并结合较合理的施工措施，工程效果将比较明显。因此，这一新技术同样可在其他有此要求的大体积混凝土施工中推广应用。
关键词：水工建筑物；大体积混凝土；施工技术；防裂措施
1 大体积混凝土的特性
大体积混凝土在水工建筑中应用很广。原因是大体积混凝土有较大的容重，可达到挡水建筑物的抗滑稳定性要求；共强度、抗渗等特性能满足水工建筑的要求；且造价低廉，施工便利。混凝土因其取材广泛、价格低廉、抗压强度高、可浇筑成各种形状、耐火性好、不易风化、养护费用低，成为现代建筑结构中使用最广泛的建筑材料。混凝土最主要的缺点是抗拉能力差、容易开裂。微小的裂缝对一般构件使用无大危害，可允许其存在；但有些裂缝在使用荷载或外界物理、化学因素作用下，不断产生和扩展，引起混凝土碳化、保护层剥落、钢筋锈蚀，使混凝土的强度和刚度受到削弱，耐久性降低，严重时甚至发生垮塌事故。因此，如何提高水工建筑物重要部位的防裂、抗渗等措施显得尤为重要。
近年来，对于大体积混凝土在节约水泥和加快施工万面，进行了大量工作，成效是十分显著的。但是有些工程的大体积混凝土的质量比较差，强度较差，混凝土不够均匀，有蜂窝狗洞和裂缝其原因是多方面的，除混凝土的施工质量不够好，水泥供应的品种比较差，施工机械常有故障，温度控制不够严格，结构形状不好以外；而混凝土的特性不够好，在一定程度上影响了大体积混凝土的质量。目前对于混凝土特性的要求，水泥的最少用量，接合料的最大用量，混凝土特性如何配合目前的施工机械设备和施工技术等，各方面的认识是不很一致的。为了改进大体积混凝土的质量，对混凝土的特性作进一步讨论是有必要的。大体积混凝土的主要特性是强度、抗渗性和耐久性等，而这些特性又是互相关联的，例如强度好的混凝土，一般抗渗性和耐久性也比较好。大体积混凝土在满足水工建筑要求的特性条件下，应力求经济，节约水泥。
1.1强度
大体积混凝土的强度要求，有时指设计的抗压强度，即水工建筑物运用时期的抗压强度，这是远不够全面的。混凝土在运用时期的抗压强度固然是主要指标，但是抗拉强度也是重要的。因为水工建筑物中拉应力是难以避免的，而且往往有相当大的数值。此外，混凝土的早期强度对承受施工时期水工建筑物中的自身应力，如自重、温度、混凝土收精等应力，起主要作用。因此，大体积混凝土的强度既要满足后期运用的要求，又要满足早期施工时期的要求，而大体积混凝土的裂缝往往是在初期发生。因此初期的抗拉强度又特别重要。 大体积混凝土的自身应力，除了与水工建筑物中自重分布、温度分布、干缩情况等有关外，还与混凝土的抗压和抗拉弹性模量有关，同时与混凝土的塑性有关。后者一般用极限压缩和极限拉伸来表示。在常用的大体积混凝土情况下，要才极限拉伸大，对于防止裂缝是很有好处的。此外，还要减少大体积混凝土的水化发热量和干缩系数。对于水工建筑物中大体积混凝土强度的安全系数，一般用4--5。因为混凝土总是不均匀的，而许多应力尚不能精确计算。至于初期混凝土抗拉强度的安全系数一般不能用这样高，应在2左右。
1.2 体积变形
混凝土的体积变形，包括温度变形和干缩变形，将引起水工建筑物内的应力。一般要求混凝土的体积变形尽量小。混疑土中水泥的水化物是胶性的，干缩湿涨。混凝土的干缩与许多因素有关；但其中用水量的影响最大，而与水泥的含量关系不大。当用水量为125斤/立米时，干缩系数为0.000，22；当用水量为250公斤/立米时，干缩系数为0.001，10。因此要减小混凝土干缩系数，首先必须减少水的用量。混凝土的温度伸缩系数与用水量、粗骨料的数量和特性等因数有关。平均值约为0.000，01/1℃，一般变化是不大。
1.3 抗渗性
混凝土是透水的。因为要得到混疑土的工作和易性，必须用此水泥水化所需要的较多的水。这种过剩的水在混疑土中造成空隙，同时水泥和水二者水化后成品的体积，比二者的总体积为小，也造成了空隙，这些空隙连起来，形成透水通道。水工建筑物承受水头，需要抗渗性能。混凝土渗水，会引起溶触现象。对于混凝土冻融和干湿变化，抗渗性差的混凝土容易引起破坏，减少耐久性。一般的，做到保证水工建筑物所需要的抗渗性能还是不难的。混凝土的抗渗性与用水量、骨料的尺寸和极配、混凝土的均匀性、养护等因素有关。加长养护时间，可以改善混凝土的抗渗性能。空隙，同时水泥和水二者水化后成品的体积，比二者的总体积为小，也造成了空隙，这些空隙连起来，形成透水通道。水工建筑物承受水头，需要抗渗性能。混凝土渗水，会引起溶触现象。对于混凝土冻融和干湿变化，抗渗性差的混凝土容易引起破坏，减少耐久性。一般的，做到保证水工建筑物所需要的抗渗性能还是不难的。混凝土的抗渗性与用水量、骨料的尺寸和极配、混凝土的均匀性、养护等因素有关。加长养护时间，可以改善混凝土的抗渗性能。
2工程概况
某工程为江堤达标建设工程重要除险加固项目。新闸设计标准为：闸分5孔，总净宽44m（8m+8m+12m+8m+8m），闸底板面高程-1.5m，采用开敞式结构，升卧式平板钢闸门，卷扬式启闭机；闸上游设汽-20，挂-100公路桥，面宽9.5m。本工程于2002年11月1日正式开下，工期200天。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆12月初完成闸底板下地连墙、灌注桩、搅拌桩等基础下程，12月22日-24日完成闸底板混凝土浇筑任务，2003年1月24日开始浇筑闸墩墙混凝土，其中边墩墙厚100cm、中墩墙厚120cm，顺水流方向闸墩长18m，高16m，闸墩混凝土方量达1 100m3。若不采取措施，用泵送混凝上浇筑此类下程容易发生裂缝。我们对这一技术问题经反复研究，在落实常规防裂措施的同时，决定采用掺纤维混凝土防裂技术。
3 施工技术
3.1掺入特种纤维
采用抗裂防渗纤维。根抓产品性能介绍，每m3混凝上中掺录200g时，混凝土板开裂度为30%；掺入400g时开裂度减为11%；若掺入600g时，则混凝土板就无开裂现象产生。经与监理洽商后决定采用600g/m3的掺入量，但每m3混凝上造价增加48元、实际应用效果：
（1）提高混凝上的抗裂性能。纤维在混凝上中多向均匀分布，提供极高的增强作用，减少了因朔性收缩、沉降和其他内部应力造成的各种早期裂纹的形成，可有效提高混凝上的抗裂能力，可取代抗力钢丝网。
（2）提高混凝上的抗渗、抗冻能力。纤维的微细配筋作用，控制了水泥基体内部微裂纹的生成及发展，尤其防止或阻碍了结构性贯穿裂缝的生成，提高了混凝上的抗渗能力，抗冻性能可提高800%-90%。
（3）能提高混凝土的抗冲击及抗震能力。加入纤维后的混凝土韧性得到极大改善，同时乱向分布的纤维在混凝上受到冲击时将吸收大量的能量，从而有效地减少了集中应力的作用，阻碍了裂缝的发展，其抗冲击和抗震能力可提高一倍以上。
（4）提高混凝上的耐磨能力。可明显减轻混凝土表面起砂、鳞状及片状剥落等破损现象。
3.2严格控制水灰比
我们选用的水泥为425#普通硅酸盐水泥，混凝上收缩性低，严格控制水灰比，由于为泵送混凝土，选用的水灰比在0.55以内，混凝土坍落度在11cm。骨料为花岗岩石子，石子粒径在16~31.5mm，黄砂细度模数为2.3左右。还用TH-F5缓凝减水剂，掺量为0.6%，减水率达12.2%，可有效降低混凝土拌和用水量，减少混凝土凝结后水分留下的空隙。
3.3养护措施到位
由于此闸大部分混凝上均在冬季浇筑，混凝土初凝时将产生大量的水化热，致使闸墩内外界而温差大。故项目部将闸墩外面先包裹土工布，再盖草包，迎风口处设立遮风棚，夜晚用太阳灯照明取暖，力求减小闸墩混凝土浇筑后的墙体内外温差，避免因温差变化产生收缩裂缝。
4施工质量
施工质量对混凝土质量有很大影响。当混凝土的组成设计好以后，施工中要保持骨料的级配，配料正确，拌和均匀，运输和浇注中不发生分离和泌水现象。如有此现象，必须重行拌和。然后震捣密实，妥善养护。为了防止大体积混凝土裂缝，需要一套温度擦制措施，在施工中也必须做到。此外，还要加强机械化，加快施工。这些都是大家所熟知的。这里要指出的是，按照上面的讨论，良好的混凝土，要求最大骨料尺寸大，坍落度小，用水量少，水灰比低等，理想的是干硬性混凝土。但这样的混凝土，往往工作和易性较差，要保证施工质最，除了改进施工技术，加强施工组织外，还必须有一套相应的施工机械设备。如果施工机械设备不适于做干硬性混疑土的，或者不配套、不齐全，同时施工队伍正在成长过程，则必须改善混凝土的工作和易性，适当加多用水和水泥量。因此，必须针对施工力量的实际情况，进行混凝土设计，否则，往往在施工中临时任意加水，会大大降低混凝土的强度、均匀性、抗渗性和耐久性。
5工程效果
下程完成后，墩墙经寒冬-5℃和夏季35℃高温的考验，经施工自检、监理复检，无收缩、施下裂纹现象出现。工程经水利工程质量检测站水下、水上部分详细质量检测，闸墩墙体垂直度实测偏差在2~16mm，测点偏差全部在允许偏差以内。墩墙表面平整度实测偏差在1~5mm，测点合格率达100%。回弹法检测闸墩混凝上强度，检测结果全部超过设计值。墩墙表面无收缩裂缝产生，也无起砂、鳞片状剥落等破损现象，闸主体工程质量检测结果良好。
6结束语
对于水工建筑物的大体积混凝土，必须尽量节约水泥，同时要保证混凝土的质量，满足多快好省的要求。为此，需要考虑下列因素。
1.设计大体积混凝土时，应选用水泥品种，控制水泥质量，对于不同水泥应有专门的
混凝土设计。一个工地用几种水泥时，不能任意混合使用。要降低水泥用量，但应保特一定的水灰此，外部混凝土不超过0.6，内部混凝土不超过0.80，以便保证混凝土的初期强度和耐久性。
2.严格试验掺合料的特性和用量，不宜过多，防止泌水现象，以便满足混凝土的初期强度、抗渗性、抗冻性、干缩系数和耐久性等要求。
3.尽量降低混凝土的用水量，采用加气剂、塑化剂、加大最大骨料尺寸，改善骨料级配，提高砂的粗度等。在减少用水量的同时，必须注意保证混凝土的工作和易性。减少用水.量，可以提高混凝土强度，节约水泥，降低干缩系数，提高抗渗性和耐久性。
4.规定混凝土初期强度和耐久性的最低要求。例如规定28天强度不少于100斤/平方厘米，7天强度不少于多少；同时规定最高水灰此或者规定最低水泥用量；但这个指标不很全面，因为混凝土初期强度和耐久性还不全靠水泥用量决定。改善施工质量，加强温度控制，缩小混凝土块体尺寸，可以降低混凝土初期强度的要求，但需要全盘考虑，得出最经济和可能的混凝土设计。混凝土设计标号应比工地控制试验所达到的强度高出一定数值，因为施工中难免有不均匀性的。
论文作者:崔春红
论文发表刊物:《基层建设》2016年22期
论文发表时间:2016/12/6
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