水利工程大体积混凝土施工质量通病及防治措施

大体积混凝土质量通病主要是裂缝。我们先分析原因，再采取积极有效措施，防止了影响建筑物安全的贯穿性裂缝的产生，确保了防洪、航运以及发电建筑物的质量。  

1、裂缝产生原因  

大体积混凝土结构裂缝的发生是由多种因素引起的。除外部荷载作用产生的荷载裂缝和地基变形产生的裂缝外，还有因温度和收缩产生的裂缝。  

（1）水泥水化热影响产生的裂缝。  

水泥水化过程中放出大量热量，且主要集中在浇筑后的7d左右。尤其对于大体积混凝土来讲，这种现象更加严重。由于混凝土内部和表面的散热条件不同，因此混凝土中心温度很高，这样就会形成内外温差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，当温度应力超过混凝土的极限抗拉强度时混凝土表面就会产生裂缝。  

（2）混凝土收缩影响产生的裂缝。  

混凝土在不受外力情况下，在空气中自然硬结时体积收缩，受到外部约束时（支承条件、钢筋等），将在混凝土中产生拉应力，使得混凝土开裂。  

（3）外界气温湿度变化的影响产生的裂缝。  

混凝土具热胀冷缩性质，当外界气温湿度发生变化时，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。大体积混凝土结构在施工期间，外界气温的变化对防止大体积混凝土裂缝的产生起着很大的影响。  

（4）其他因素的影响产生的裂缝。  

混凝土配合比不良会造成混凝土塑性沉降裂缝，一般是混凝土配合比中，粗骨料级配不连续、数量不够，砂率及水灰比不当所造成的裂缝。  

还有，施工材料质量、施工工艺质量及钢筋锈蚀引起产生混凝土裂缝。  

2、防止产生裂缝措施  

大体积混凝土的裂缝破坏了结构的整体性、耐久性、防水性，危害严重，必须加以控制。针对产生裂缝的各项原因，针对性地采取防治措施，并将这些措施贯穿于混凝土施工的全过程，从混凝土组成材料、施工安排、浇筑前后降低混凝土的措施和养护保温等。  

2.1优选混凝土各种原材料  

（1）水泥的选择。  

水泥水化过程中会释放大量热量，因此在大体积混凝土施工中应选用低热或中热的大坝水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等，以降低混凝土的温升，提高混凝土硬化后的体积稳定性。在飞来峡水利枢纽工程中，水泥主要品种有广州金羊牌425#普通硅酸盐水泥和英德南华425#普通硅酸盐水泥，前期船闸导墙部位使用小部分云浮高坝牌425#普通硅酸盐水泥。现场抽样结果表明，水泥满足国标《硅酸盐水泥，普通硅酸盐水泥》（GB175-92）要求。

（2）骨料的选择。  

在选择粗骨料时，应尽量选择吸水性较小，收缩性较低的石料。飞来峡工程选用的就是大岗岭石料场的花岗岩碎石，该石料吸水性小，收缩性低，符合质量要求，生产人工花岗石碎石，采用四级石料。  

（3）掺加外加料和外加剂。  

外掺剂保水性较好，混凝土收缩较小。掺加适量粉煤灰，可减少水泥用量，从而达到降低水化热的目的。本工程主要掺用广州黄埔热电厂及虎门热电厂Ⅱ级灰，小部分广州西村热电厂Ⅱ级灰。  

掺加适量的减水剂，它可有效地增加混凝土的流动性，且能提高水泥水化率，增强混凝土的强度，从而可降低水化热，同时可明显延缓水化热释放速度。  

本工程减水剂主要采用了糖蜜缓凝剂及缓凝高效减水剂FDN1000。  

（4）精心设计混凝土配合比。  

除了保证原材料的选用质量外，精心设计混凝土配合比也很重要。应合理设计配合比，生产出高强、高韧性、低热和高极拉值的抗裂混凝土。为了保证此环节，我公司成立了工地试验室，严格执行《飞来峡工程大坝砼配合比使用规定》等要求，确保工程施工配合比质量。  

2.2施工控制措施  

为了防止大体积混凝土出现裂缝，一般常规的施工控制措施是采用控制混凝土入模温度、浇筑速度等方法。但由于本工程所在地多年平均气温大于30℃达127天，并且混凝土总方量约100万立方米。坝段基础面积大，其中厂房坝段主机段基础面长75.5米，单机宽21米；溢流坝段基础面长30米，宽17.5米。如果不能采取有效的温控措施，容易产生贯穿性或大量的局部裂缝。  

为解决5月～10月浇筑基础约束区大体积混凝土的温控防裂问题，补偿温度应力，简化温控措施，加快工程进度，结合水电二局在青溪工程中应用外掺MgO微膨胀混凝土筑坝技术取得的成功的经验，经多方论证，业主和设计同意采用外掺MgO微膨胀混凝土技术作为大体积混凝土的主要温控防裂措施。  

2.3裂缝治理措施  

在保证了原材与采取了各种有效施工措施后，混凝土仍有可能产生裂缝，这需要我们采取合理可靠的裂缝处理措施解决，以保证工程的安全稳定运行。在发现了临时裂缝后，必须对裂缝部位进行全面、彻底的水、气清理，准确地找到裂缝，确定裂缝的严重程度，如需处理，可采用水泥常规水泥灌浆方案或化学灌浆方案。先沿缝凿槽及修平顺，接着埋管、封填水泥砂浆或环氧砂浆，待凝查漏后进行化学灌浆后切割管头。  

具体的施工过程是：  

（1）凿槽：辩清裂缝走向后，沿缝隙两边凿适宜宽度与深度的梯形槽。  

（2）埋管封槽：用喷气嘴、喷灯将槽内的尘碴吹净、烘干，检查裂缝贯通情况，埋设透明胶管，该胶管剪开处朝向裂缝，上部采砂水泥砂浆或环氧砂浆封槽抹平，上部进行养护，胶管引出管头供查漏和灌浆或排气用，以保证灌浆效果。  

（3）待凝查漏：埋管封槽后，待凝5~7天，压气检查封槽的密封情况，同时检查有无遗漏，确保灌浆质量，检查无漏后在表面涂环氧1~2次。  

（4）化学灌浆：化学灌浆宜在低温季节进行，灌浆材料宜采用粘结强度高、有一定亲水性、凝结时间可调配，凝结后胶质稳定性好、有弹性，适合小缝灌注的化学材料。灌浆机械可采用电动泵或手摇泵两种，当检查发现裂缝可灌性较好时，现场配制灌浆材料，即可灌注。  

（5）切割管头：在灌浆完毕后，等化学灌浆材料充分凝结后，割除管头，用砂浆磨平。