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摘 要：目前国内水利工程建筑市场仍处于发展阶段，还有还存在许多问题。由于水利工程建设的复杂性和多功能性，影响其质量的因素也较多，本文结合工程实例，探讨了混凝土方面的质量控制，阐述了浇筑工艺、质量控制措施与注意事项，最后分析了大体积混凝土产生裂缝的原因，并提出混凝土施工质量的保障措施，以供参考。
关健词：水利工程；混凝土；浇筑工艺；质量控制；裂缝原因；保障措施
中图分类号： TV 文献标识码： A 文章编号：
一、工程实例
扬州某新建套站工程，上下闸首设输水廊道，闸首净宽10m，闸室净宽13m，长110m。闸室墙为不透水钢筋砼L形结构，上下游翼墙钢筋砼扶臂式结构，平面直升式钢闸门、配绳鼓式启闭机。上闸首底板高程▽1.0m，闸墩顶高程▽6.0m；下闸首底板高程▽－2.0m，闸墩顶高程▽5.0m。翻水站布置于套闸的西侧，利用套闸闸室为进水池，翻水站设计装设5台套800ZLB－125立式轴流泵、配套电机功率75kw。该工程施工的特点是混凝土浇筑施工工作量大,工期紧,且各部分混凝土为一次性浇筑，特别是上、下闸首混凝土底板厚达2.1m，为大体积混凝土施工。由于水利工程的特点，本工程的施工期为10月至次年4月底。
二、工程施工方案
2.1 混凝土配合比确定
混凝土采用泵送混凝土,配合比试验为现场取样送材料检测单位进行。闸首底板混凝土配料单见表1。
表1底板混凝土配合kg/m3
混凝土坍落度为140～160mm,泵送混凝土水灰比宜为0.53 ～ 0.55, 砂率宜为38%～45% , 最小水泥用量宜≥300kg/m3的规范要求。水泥采用经复试合格的42.5普通硅酸盐水泥,水泥提前一星期入库贮存,贮存时采取措施防止水泥受潮结块失效。粗骨料采用碎石,级配为16-31.5mm单粒级颗粒级配,含泥量<1% ,无泥团,密度> 2155t/m3 ,超径(原筛孔检查) <5%。细骨料采用河砂, 模数2.5,中砂II区 ,含泥量<3% ,无泥团,密度>2150t/m3。外加剂经试验比较选用,减水剂掺入量为水泥用量的3.12% ,经试验达到减少混凝土的用水量、降低水灰比、增加混凝土的和易性等要求。混合料利用电厂生产的I级粉煤灰,细度为7.18%～8.10% ,烧失量3.19%～4.12% , SO2≤1.13% 。
三、浇筑工艺及质量控制措施
3.1 工艺流程
作业准备→混凝土的拌制→混凝土浇筑→混凝土振捣→找平→混凝土养护。
3.2混凝土的振捣
施工采用插入式振动棒进行机械振捣,由于使用泵送混凝土,坍落度大,流动性好,采用斜面分两层布料施工法:“一个坡度,分层浇筑,循序渐进,一次到顶,不出冷缝”的方法浇筑,振捣持续时间应使混凝土表面产生浮浆,无气泡,不下沉为止。不可漏振或过振,摊灰与振捣应对称位置开始,以防止钢筋及预埋件的走动,对于钢筋十分密集的部位,振捣时应特别注意,避免振动棒碰到钢筋，交叉部位面积较小处,应从四周插振捣棒,对于交叉部位面积较大处,应在钢筋帮扎时注意间隔 500 mm左右,预留插棒孔(可在绑扎钢筋时,插管径48 mm的钢管,钢筋绑扎完毕后拔出) 。要严格按分层浇筑分层振捣的规程操作。浇筑到上表面,必须按照标高线,用木杠或木抹找平,平整度要求在规范要求以内。
3.3 混凝土的养护
养护是大体积混凝土施工中一项十分关键的工作。养护主要是保持适宜的温度和湿度,以便控制混凝土内表温差,促进混凝土强度的正常发展及防止混凝土裂缝的产生和发展。对大面积的底板面,一般可采用先一层塑料簿膜后二层草包作保温保湿养护。草包应迭缝,骑马铺放。养护必须根据混凝土内表温差和降温速率,及时调整养护措施。根据工程的具体情况,应尽可能多养护一段时间,拆模后应立即回土或在覆盖保护,同时预防骤冷气候影响,以控制内表温差,防止混凝土早期和中期裂缝。
3.4 测温点的布置
混凝土底板浇筑量体积较大且混凝土浇筑为冬期施工,按规范及养护要求必须进行测温。每个底板测温导线的布置共8处,混凝土初凝后72h内每2 h测温1次,以后每4h为1次,并做好测温测量记录,测温工作持续到混凝土与环境温度差<15℃时结束。测温采用UJ36型电子测温仪。
3.5 混凝土的找平
底板混凝土找平用木抹子或长木杠将表层附浆集中赶到一处,人工清走,然后進行第一次找平,平整度要求在规范要求以内,护凝土初凝后终凝前,第二次找平,目的是消除护凝土表面微小的收缩缝。
为了严格控制混凝土质量,满足设计对工程特殊部位的要求,防止混凝土温度裂缝的产生,对测温记录数据进行分析,针对分析结果及时采取相应措施:在底板范围内,下铺一层塑料薄膜,上部覆盖二层毛毡被,若混凝土内外温差接近25℃时,继续在混凝土上加盖草帘被,直到温差< 25℃为止。
四、大体积混凝土产生裂缝的原因
4.1 外界气温变化的影响
混凝土内部温度是水泥水化热的绝对温度、浇筑温度和混凝土散热温度三者的叠加总和。其中浇筑温度与外界气温有直接关系。外界气温越高，浇筑温度也越高。如温度下降快，会大大增加外层与内部混凝土的温度梯度，从而产生温差和温度应力，使大体积混凝土出现裂缝。因此控制混凝土表面温度与外界气温温差，也是防止裂缝的重要步骤。
4.2 混凝土的收缩变形
混凝土的收缩变形包括混凝土的塑性变形、体积变形、干燥收缩和混凝土匀质性变形。混凝土中80%的水分要蒸发，20%的水分是水泥硬化所必需的。随着混凝土的继续干燥而使80%的吸附水逸出，就会出现干燥收缩。而表面比中心干燥得快，因而在表面产生拉应力导致出现裂缝。
4.3 内外约束条件的影响
上部结构大体积钢筋混凝土与基础底板浇筑在一起，当温度变化时，受到下部基础的限制，产生外部约束力。混凝土在早期温度上升时，混凝土的弹性模量小，徐变和应力松驰度大，压应力较小。但当温度下降，会产生较大的拉应力，若超过混凝土的抗拉强度，混凝土会产生垂直裂缝。混凝土内部由于水泥的水化热，造成中心温度高，热膨胀大，因而在中心产生压应力，在表面产生拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度和钢筋的约束作用时，也会产生裂缝。
4.4 水泥在水化过程中产生大量的热量
水泥在水化过程中产生大量的热量， 每克水泥放出的热量达502.42J，因而使混凝土内部的温度升高，在1～3d 内放出的热量是总热量的一半。混凝土内部的最高温度多发生在浇筑后3～5d 内，当混凝土内部与表面温差过大时，就会产生温度应力和温度变形，温度应力与温度成正比。而混凝土内部的温度与混凝土及水泥用量有关，即混凝土结构尺寸越大，温度应力也越大，因而引起裂缝的可能性也越大，当这种温度应力超过混凝土内外的约束力时，就会产生裂缝。因此，防止混凝土出现裂缝的关键就是控制混凝土内部与表面的温差。
结束语
在本工程建设施工中。我们着重在设计、材料和施工、养护等四方面采取了针对性措施,效果良好。经检查,整个地下室底板混凝土外观质量良好,未发现明显裂缝现象,达到了预期的目的。大体积混凝土施工过程中，混凝土配比的确定、浇筑前热功计算、编制合理的实施计划以及浇筑后裂缝控制计算、保温材料的选择及厚度计算都对混凝土的最终质量有着重要作用，不可忽略。严格按规范规定施工，认真积极地探索裂缝产生的原因，及早采取相应的预防措施，才能有效控制大体积混凝土结构的裂缝。
关健词：水利工程；混凝土；浇筑工艺；质量控制；裂缝原因；保障措施
中图分类号： TV 文献标识码： A 文章编号：
一、工程实例
扬州某新建套站工程，上下闸首设输水廊道，闸首净宽10m，闸室净宽13m，长110m。闸室墙为不透水钢筋砼L形结构，上下游翼墙钢筋砼扶臂式结构，平面直升式钢闸门、配绳鼓式启闭机。上闸首底板高程▽1.0m，闸墩顶高程▽6.0m；下闸首底板高程▽－2.0m，闸墩顶高程▽5.0m。翻水站布置于套闸的西侧，利用套闸闸室为进水池，翻水站设计装设5台套800ZLB－125立式轴流泵、配套电机功率75kw。该工程施工的特点是混凝土浇筑施工工作量大,工期紧,且各部分混凝土为一次性浇筑，特别是上、下闸首混凝土底板厚达2.1m，为大体积混凝土施工。由于水利工程的特点，本工程的施工期为10月至次年4月底。
二、工程施工方案
2.1 混凝土配合比确定
混凝土采用泵送混凝土,配合比试验为现场取样送材料检测单位进行。闸首底板混凝土配料单见表1。
表1底板混凝土配合kg/m3
混凝土坍落度为140～160mm,泵送混凝土水灰比宜为0.53 ～ 0.55, 砂率宜为38%～45% , 最小水泥用量宜≥300kg/m3的规范要求。水泥采用经复试合格的42.5普通硅酸盐水泥,水泥提前一星期入库贮存,贮存时采取措施防止水泥受潮结块失效。粗骨料采用碎石,级配为16-31.5mm单粒级颗粒级配,含泥量<1% ,无泥团,密度> 2155t/m3 ,超径(原筛孔检查) <5%。细骨料采用河砂, 模数2.5,中砂II区 ,含泥量<3% ,无泥团,密度>2150t/m3。外加剂经试验比较选用,减水剂掺入量为水泥用量的3.12% ,经试验达到减少混凝土的用水量、降低水灰比、增加混凝土的和易性等要求。混合料利用电厂生产的I级粉煤灰,细度为7.18%～8.10% ,烧失量3.19%～4.12% , SO2≤1.13% 。
三、浇筑工艺及质量控制措施
3.1 工艺流程
作业准备→混凝土的拌制→混凝土浇筑→混凝土振捣→找平→混凝土养护。
3.2混凝土的振捣
施工采用插入式振动棒进行机械振捣,由于使用泵送混凝土,坍落度大,流动性好,采用斜面分两层布料施工法:“一个坡度,分层浇筑,循序渐进,一次到顶,不出冷缝”的方法浇筑,振捣持续时间应使混凝土表面产生浮浆,无气泡,不下沉为止。不可漏振或过振,摊灰与振捣应对称位置开始,以防止钢筋及预埋件的走动,对于钢筋十分密集的部位,振捣时应特别注意,避免振动棒碰到钢筋，交叉部位面积较小处,应从四周插振捣棒,对于交叉部位面积较大处,应在钢筋帮扎时注意间隔 500 mm左右,预留插棒孔(可在绑扎钢筋时,插管径48 mm的钢管,钢筋绑扎完毕后拔出) 。要严格按分层浇筑分层振捣的规程操作。浇筑到上表面,必须按照标高线,用木杠或木抹找平,平整度要求在规范要求以内。
3.3 混凝土的养护
养护是大体积混凝土施工中一项十分关键的工作。养护主要是保持适宜的温度和湿度,以便控制混凝土内表温差,促进混凝土强度的正常发展及防止混凝土裂缝的产生和发展。对大面积的底板面,一般可采用先一层塑料簿膜后二层草包作保温保湿养护。草包应迭缝,骑马铺放。养护必须根据混凝土内表温差和降温速率,及时调整养护措施。根据工程的具体情况,应尽可能多养护一段时间,拆模后应立即回土或在覆盖保护,同时预防骤冷气候影响,以控制内表温差,防止混凝土早期和中期裂缝。
3.4 测温点的布置
混凝土底板浇筑量体积较大且混凝土浇筑为冬期施工,按规范及养护要求必须进行测温。每个底板测温导线的布置共8处,混凝土初凝后72h内每2 h测温1次,以后每4h为1次,并做好测温测量记录,测温工作持续到混凝土与环境温度差<15℃时结束。测温采用UJ36型电子测温仪。
3.5 混凝土的找平
底板混凝土找平用木抹子或长木杠将表层附浆集中赶到一处,人工清走,然后進行第一次找平,平整度要求在规范要求以内,护凝土初凝后终凝前,第二次找平,目的是消除护凝土表面微小的收缩缝。
为了严格控制混凝土质量,满足设计对工程特殊部位的要求,防止混凝土温度裂缝的产生,对测温记录数据进行分析,针对分析结果及时采取相应措施:在底板范围内,下铺一层塑料薄膜,上部覆盖二层毛毡被,若混凝土内外温差接近25℃时,继续在混凝土上加盖草帘被,直到温差< 25℃为止。
四、大体积混凝土产生裂缝的原因
4.1 外界气温变化的影响
混凝土内部温度是水泥水化热的绝对温度、浇筑温度和混凝土散热温度三者的叠加总和。其中浇筑温度与外界气温有直接关系。外界气温越高，浇筑温度也越高。如温度下降快，会大大增加外层与内部混凝土的温度梯度，从而产生温差和温度应力，使大体积混凝土出现裂缝。因此控制混凝土表面温度与外界气温温差，也是防止裂缝的重要步骤。
4.2 混凝土的收缩变形
混凝土的收缩变形包括混凝土的塑性变形、体积变形、干燥收缩和混凝土匀质性变形。混凝土中80%的水分要蒸发，20%的水分是水泥硬化所必需的。随着混凝土的继续干燥而使80%的吸附水逸出，就会出现干燥收缩。而表面比中心干燥得快，因而在表面产生拉应力导致出现裂缝。
4.3 内外约束条件的影响
上部结构大体积钢筋混凝土与基础底板浇筑在一起，当温度变化时，受到下部基础的限制，产生外部约束力。混凝土在早期温度上升时，混凝土的弹性模量小，徐变和应力松驰度大，压应力较小。但当温度下降，会产生较大的拉应力，若超过混凝土的抗拉强度，混凝土会产生垂直裂缝。混凝土内部由于水泥的水化热，造成中心温度高，热膨胀大，因而在中心产生压应力，在表面产生拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度和钢筋的约束作用时，也会产生裂缝。
4.4 水泥在水化过程中产生大量的热量
水泥在水化过程中产生大量的热量， 每克水泥放出的热量达502.42J，因而使混凝土内部的温度升高，在1～3d 内放出的热量是总热量的一半。混凝土内部的最高温度多发生在浇筑后3～5d 内，当混凝土内部与表面温差过大时，就会产生温度应力和温度变形，温度应力与温度成正比。而混凝土内部的温度与混凝土及水泥用量有关，即混凝土结构尺寸越大，温度应力也越大，因而引起裂缝的可能性也越大，当这种温度应力超过混凝土内外的约束力时，就会产生裂缝。因此，防止混凝土出现裂缝的关键就是控制混凝土内部与表面的温差。
结束语
在本工程建设施工中。我们着重在设计、材料和施工、养护等四方面采取了针对性措施,效果良好。经检查,整个地下室底板混凝土外观质量良好,未发现明显裂缝现象,达到了预期的目的。大体积混凝土施工过程中，混凝土配比的确定、浇筑前热功计算、编制合理的实施计划以及浇筑后裂缝控制计算、保温材料的选择及厚度计算都对混凝土的最终质量有着重要作用，不可忽略。严格按规范规定施工，认真积极地探索裂缝产生的原因，及早采取相应的预防措施，才能有效控制大体积混凝土结构的裂缝。