水利工程大體積混凝土施工質量通病防治

某大（一）型水利樞紐工程各部位結構大體積居多，我們主要著眼于大體積混凝土的質量通病與防治措施，確保工程優質。

大體積混凝土質量通病主要是裂縫。我們先分析原因，再采取積極有效措施，防止了影響建筑物安全的貫穿性裂縫的產生，確保了防洪、航運以及發電建筑物的質量。

　　1、裂縫產生原因

　　大體積混凝土結構裂縫的發生是由多種因素引起的。除外部荷載作用產生的荷載裂縫和地基變形產生的裂縫外，還有因溫度和收縮產生的裂縫。

　　（1）水泥水化熱影響產生的裂縫。

　　水泥水化過程中放出大量熱量，且主要集中在澆筑后的7d左右。尤其對于大體積混凝土來講，這種現象更加嚴重。由于混凝土內部和表面的散熱條件不同，因此混凝土中心溫度很高，這樣就會形成內外溫差，使混凝土內部產生壓應力，表面產生拉應力，當溫度應力超過混凝土的極限抗拉強度時混凝土表面就會產生裂縫。

　　（2）混凝土收縮影響產生的裂縫。

　　混凝土在不受外力情況下，在空氣中自然硬結時體積收縮，受到外部約束時（支承條件、鋼筋等），將在混凝土中產生拉應力，使得混凝土開裂。

　　（3）外界氣溫濕度變化的影響產生的裂縫。

　　混凝土具熱脹冷縮性質，當外界氣溫濕度發生變化時，混凝土將發生變形，若變形遭到約束，則在結構內將產生應力，當應力超過混凝土抗拉強度時即產生溫度裂縫。大體積混凝土結構在施工期間，外界氣溫的變化對防止大體積混凝土裂縫的產生起著很大的影響。

　　（4）其他因素的影響產生的裂縫。

　　混凝土配合比不良會造成混凝土塑性沉降裂縫，一般是混凝土配合比中，粗骨料級配不連續、數量不夠，砂率及水灰比不當所造成的裂縫。

　　還有，施工材料質量、施工工藝質量及鋼筋銹蝕引起產生混凝土裂縫。

　　2、防止產生裂縫措施

　　大體積混凝土的裂縫破壞了結構的整體性、耐久性、防水性，危害嚴重，必須加以控制。針對產生裂縫的各項原因，針對性地采取防治措施，并將這些措施貫穿于混凝土施工的全過程，從混凝土組成材料、施工安排、澆筑前后降低混凝土的措施和養護保溫等。

　　2.1優選混凝土各種原材料

　　（1）水泥的選擇。

　　水泥水化過程中會釋放大量熱量，因此在大體積混凝土施工中應選用低熱或中熱的大壩水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥等，以降低混凝土的溫升，提高混凝土硬化后的體積穩定性。在飛來峽水利樞紐工程中，水泥主要品種有廣州金羊牌425#普通硅酸鹽水泥和英德南華425#普通硅酸鹽水泥，前期船閘導墻部位使用小部分云浮高壩牌425#普通硅酸鹽水泥。現場抽樣結果表明，水泥滿足國標《硅酸鹽水泥，普通硅酸鹽水泥》（GB175-92）要求。

　　（2）骨料的選擇。

　　在選擇粗骨料時，應盡量選擇吸水性較小，收縮性較低的石料。飛來峽工程選用的就是大崗嶺石料場的花崗巖碎石，該石料吸水性小，收縮性低，符合質量要求，生產人工花崗石碎石，采用四級石料。

　　（3）摻加外加料和外加劑。

　　外摻劑保水性較好，混凝土收縮較小。摻加適量粉煤灰，可減少水泥用量，從而達到降低水化熱的目的。本工程主要摻用廣州黃埔熱電廠及虎門熱電廠Ⅱ級灰，小部分廣州西村熱電廠Ⅱ級灰。

　　摻加適量的減水劑，它可有效地增加混凝土的流動性，且能提高水泥水化率，增強混凝土的強度，從而可降低水化熱，同時可明顯延緩水化熱釋放速度。

　　本工程減水劑主要采用了糖蜜緩凝劑及緩凝高效減水劑FDN1000。

　　（4）精心設計混凝土配合比。

　　除了保證原材料的選用質量外，精心設計混凝土配合比也很重要。應合理設計配合比，生產出高強、高韌性、低熱和高極拉值的抗裂混凝土。為了保證此環節，我公司成立了工地試驗室，嚴格執行《飛來峽工程大壩砼配合比使用規定》等要求，確保工程施工配合比質量。

　　2.2施工控制措施

　　為了防止大體積混凝土出現裂縫，一般常規的施工控制措施是采用控制混凝土入模溫度、澆筑速度等方法。但由于本工程所在地多年平均氣溫大于30℃達127天，并且混凝土總方量約100萬立方米。壩段基礎面積大，其中廠房壩段主機段基礎面長75.5米，單機寬21米；溢流壩段基礎面長30米，寬17.5米。如果不能采取有效的溫控措施，容易產生貫穿性或大量的局部裂縫。

　　為解決5月～10月澆筑基礎約束區大體積混凝土的溫控防裂問題，補償溫度應力，簡化溫控措施，加快工程進度，結合水電二局在青溪工程中應用外摻MgO微膨脹混凝土筑壩技術取得的成功的經驗，經多方論證，業主和設計同意采用外摻MgO微膨脹混凝土技術作為大體積混凝土的主要溫控防裂措施。

　　2.3裂縫治理措施

　　在保證了原材與采取了各種有效施工措施后，混凝土仍有可能產生裂縫，這需要我們采取合理可靠的裂縫處理措施解決，以保證工程的安全穩定運行。在發現了臨時裂縫后，必須對裂縫部位進行全面、徹底的水、氣清理，準確地找到裂縫，確定裂縫的嚴重程度，如需處理，可采用水泥常規水泥灌漿方案或化學灌漿方案。先沿縫鑿槽及修平順，接著埋管、封填水泥砂漿或環氧砂漿，待凝查漏后進行化學灌漿后切割管頭。

　　具體的施工過程是：

　　（1）鑿槽：辯清裂縫走向后，沿縫隙兩邊鑿適宜寬度與深度的梯形槽。

　　（2）埋管封槽：用噴氣嘴、噴燈將槽內的塵碴吹凈、烘干，檢查裂縫貫通情況，埋設透明膠管，該膠管剪開處朝向裂縫，上部采砂水泥砂漿或環氧砂漿封槽抹平，上部進行養護，膠管引出管頭供查漏和灌漿或排氣用，以保證灌漿效果。

　　（3）待凝查漏：埋管封槽后，待凝5~7天，壓氣檢查封槽的密封情況，同時檢查有無遺漏，確保灌漿質量，檢查無漏后在表面涂環氧1~2次。

　　（4）化學灌漿：化學灌漿宜在低溫季節進行，灌漿材料宜采用粘結強度高、有一定親水性、凝結時間可調配，凝結后膠質穩定性好、有彈性，適合小縫灌注的化學材料。灌漿機械可采用電動泵或手搖泵兩種，當檢查發現裂縫可灌性較好時，現場配制灌漿材料，即可灌注。

　　（5）切割管頭：在灌漿完畢后，等化學灌漿材料充分凝結后，割除管頭，用砂漿磨平。

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