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【摘 要】水利工程施工过程中应用大体积混凝土时，裂缝现象比较常见，严重影响到整个工程的发展。本文主要就水利工程施工中影响大体积混凝土的因素以及抗裂技术进行了分析研究。
【关键词】水利工程；大体积混凝土抗裂技术
水利工程的发展与混凝土施工质量是息息相关的，因此，在具体的水利工程中，应该高度重视大体积混凝土施工技术，加强对混凝土裂缝的防治，促进其施工质量的有效提升，本文主要就水利施工中大体积混凝土抗裂技术进行了分析。
一、水利施工中大体积混凝土的影响因素
1、水泥水化热的影响
水泥水化过程中会释放大量的热量，在混凝土内部不断叠加，从而使混凝土内部温度不断升高，而混凝土表面与外界接触传热，温度较低，这样混凝土内外就会形成较大的温度梯度，使混凝土内部产生压应力，而表面产生拉应力，当拉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，对大体积混凝土来讲，这种现象会更加严重。
2、外界气温的影响
施工时，如遇高温环境，大体积混凝土入模温度也升高。施工后气温降低会导致其表面与内部产生温差，温差超过一定值会在混凝土表面产生较大的拉应力。温度的变化对混凝土的影响很大，白天气温高，使混凝土内部的热量不易散出，造成其本身的温度很高，夜间气温降低，与混凝土内部形成很大温差。当气温突然降低的时候，混凝土会产生很大的温度应力，从而产生裂缝。
3、约束条件的影响
大体积混凝土会随着外界温度的变化而产生温度变形，这种变形不是不受限制的，其会受到外部（如基础等）等约束条件的制约而产生拉应力，同样，当产生的拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，裂缝产生。
4、混凝土自身的收缩
混凝土拌制过程中使用了大量的水，其中极少部分水分是水泥水化所必须的，大部分水分在之后都要蒸发掉，混凝土中多余水分的蒸发是引起混凝土体积收缩的主要原因之一。这种收缩变形不受约束条件的影响，若存在约束，就会产生收缩应力而出现裂缝。
二、水利施工中大体积混凝土抗裂技术
1、原材料选用及配合比设计
在大体积混凝土施工准备过程中，混凝土原材料的选择和配合比的确定十分重要，合理的选择可有效地降低混凝土浇筑块体因水泥水化热引起的升温，达到降低温度应力和防止混凝土开裂的作用。在混凝土制备前，应按照国家现行的GB50496-2009大体积混凝土施工规范，JGJ55普通混凝土配合比设计规范中的有关技术要求进行设计，提前做好混凝土的试配。
1.1 水泥的选用及用量的确定
应选用中、低热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥，施工时所用水泥其3d的水化热不宜大于240kJ/kg，7d的水化热不宜大于270kJ/kg；当有抗渗指标要求时，水泥的铝酸三钙含量不宜大于8%；并且质量符合现行国家标准GB175通用硅酸盐水泥的有关规定。减少水泥用量对水化热的降低具有重要作用，混凝土按照为60d抗压强度进行试配，通过几十组试配，最终来确定水泥用量。根据混凝土施工拟采取的防裂措施和现有的施工条件，先计算混凝土的水泥水化热绝热最高温差值，然后估算可能产生的最大温度收缩应力，如不超过混凝土的抗拉强度，表示所拟定的防裂措施能有效控制和预防裂缝的出现；若超过混凝土的抗拉强度，则可采取调整入模温度、降低水化热的温升值、降低内外温差、改进施工工艺、改善约束条件等措施重新计算，直至计算的应力值在允许范围为止。
1.2 粗、细骨料
砂宜选用中粗砂，含泥量不应大于3%；碎石应级配良好，粒径为5mm～40mm，含泥量不大于1%。混凝土配合比应由试验室试配确定。
1.3 外加剂
大体积混凝土中常用到的外加剂有：缓凝剂，可减缓水泥水化放热速率，使混凝土内外温差降低，可以有效避免温度裂缝的产生；减水剂，在水灰比基本不变的情况下，可大幅度减少水泥的用量，降低水泥产生的水化热，而且能使混凝土的和易性有明显改善；引气剂，可在混凝土中产生一些微小的气泡，有效减小骨料间的阻力，使得混凝土的和易性有所改善，且可提高混凝土抗冻性，对混凝土的强度没有不利的影响。所用外加剂的质量及应用技术，应符合现行国家标准GB8076混凝土外加剂，GB50119混凝土外加剂应用技术规范和有关环境保护的规定，且外加剂的品种、掺量应根据工程所用胶凝材料经试验确定。
2、合理控制温度
2.1 原材料的选择和混凝土配合比优化设计。选用低热微膨胀水泥或水化热较低的矿渣硅酸盐水泥，采用“双掺”技术（掺加粉煤灰和减水剂），优化配合比，尽可能减少水泥用量。
2.2 布设冷却管。采用外径40mm、壁厚2.5mm的钢管作为冷却水管。冷却水管布置在混凝土体内，承台：冷却水管在竖直方向上一共有四层，各层的间距为0.95米，其中上层距承台顶面1.07米，下层距承台底面1.07米，冷却时，使用水泵抽水，保证冷却管进水口的压力足够，要求进出水管的水温相差在5℃～10℃之间。承台从浇筑起至浇筑完混凝土后半月内，需要不间断地对其注水。水在再循环使用时，须冷却后才可用，以控制水温满足要求。必须保证冷却水管正常有效的工作。
2.3 浇筑混凝土控制。为了降低混凝土的入模温度，在浇筑混凝土前，需要对石子、钢模等进行散水降温，可以在泵送管上覆盖遮阳布并撒水等等。为有效降低混凝土的内部温度，需合理划分承台混凝土浇筑块的层厚，可以利用浇筑块的层面进行散热。
2.4 高温、高湿养护。降低混凝土内外部温度差，延迟收缩和散热时间，这样，混凝土在慢慢散热过程中可以获得足够的强度以抵抗温度应力的影响，同时应降低形变的速度，最大限度地发挥材料的徐变和松弛特性，抵消约束应力，防止混凝土内外温差过大，不得超过允许界线（一般为25℃），在混凝表面适当地覆盖保温材料。在混凝土成形后终凝前，应定时喷洒热水，提高混凝土表面温度，减少内外温差，防止混凝土早期干缩裂缝。高温天气要保持表面湿润，低温天气则要注意保温。 2.5 选择合理拆模时间。混凝土拆模时要考虑气温变化，选择的天气条件要有利于混凝土强度的正常增长。此外，拆模时，混凝土内外温度差不得大于20℃。
3、改善施工工艺，提高混凝土抗裂能力
一是采用分层段筑砼。该种方法能够促进混凝土的散热，使得内外温差降低。二是改善配筋，防止集中应力发生，从而提高抗温应变能力。为了防止裂缝产生，就必须在孔洞周围会出现应力的地方配置一些钢筋。在此过程中，钢筋的配置一定要按照科学比例进行。三是后浇带的设置。设置后浇带主要是针对平面尺寸过大的砼进行的，主要目的是减少外部约束力以及温度应力，在一定程度上能够促进散热，使得混凝土内部温度有所降低。四是加强养护工作。进行养护指导，一方面可以及时监测混凝土内部温度，另一方面还可以对温度及时反映。
4、加强混凝土养护措施
要高度重视混凝土的养护工作，在混凝土拆模工作完成以后，要对其进行蒲草浇水措施，确保混凝土保持足够的湿润。由于新浇筑的混凝土比较脆弱，需要更加认真仔细的养护，而这种对混凝土的养护工作不仅能够有效防止裂缝的产生，还能从一定程度上保障了混凝土后期使用的质量，增强混凝土的承载能力和强韧性。因此，在现代水利工程项目施工过程中，对于混凝土的的养护工作是至关重要的。其次，如果养护工作不到位，钢筋很容易就会受到锈蚀，这就必须要加强混凝土的密实度，防止气体的进入，充分保证混凝土质量不会受到破坏，避免氧化反应的产生。此外，养护管理人员还可以在混凝土表面涂抹一些防腐层，并选择防腐性能较强的钢筋和混凝土，从而保证水利工程整体的施工质量。
5、科学选择裂缝治理方式
5.1 表面处理法。这种方法就是指用环氧树脂或水泥砂浆对混凝土构件表面的轻微裂缝进行涂刷处理。这样处理的表面裂缝必须是浅且细的不严重的裂缝，裂缝还没达到钢筋的表面，常常使用高标号砂浆涂抹表面。一旦发现表面裂缝贯通底部并有漏水现象，可以在构件的表面贴补防水片来处理。
5.2 灌浆、嵌缝封堵法。在混凝土裂缝较大、较长、较深的情况下使用此种方式。具体操作为将调制好的灌浆混凝土嵌入裂缝中，达到彻底的封堵。这种方式一般适用于对桥体整体结构的稳固有重大影响和威胁的裂缝和有防渗要求的桥梁工程。浆液材料中有强力粘合剂，硬化之后可以紧密粘合裂开的混凝土结构，从而保障其结构的稳固性。
结束语
总而言之，水利工程大体积混凝土施工过程中，容易出现裂缝，因此，水利工程混凝土抗裂技术是确保水利工程质量的重要手段，一定要高度重视水利工程混凝土抗裂技术的应用和发展。
参考文献：
[1]雪刚，赵娜.水利施工中大体积混凝土抗裂技术的应用[J].企业技术开发，2014，06：46-47.
[2]郭大勇.大体积混凝土抗裂技术在水利工程施工中的应用[J].水利技术监督，2014，05：65-67.
[3]何培文.探析水利施工中的大体积混凝土抗裂技术[J].科协论坛（下半月），2012，04：14-15.
[4]易晶萍，闫军.大型孔洞封顶施工高空移动支撑架设计及应用——以向家坝水电站某坝段孔洞施工为例[J].人民长江，2013（23） .
[5]李东生，孙明成.海勃湾水利枢纽工程大体积混凝土配合比的优化[J]. 水电与新能源，2013（S2） .
【关键词】水利工程；大体积混凝土抗裂技术
水利工程的发展与混凝土施工质量是息息相关的，因此，在具体的水利工程中，应该高度重视大体积混凝土施工技术，加强对混凝土裂缝的防治，促进其施工质量的有效提升，本文主要就水利施工中大体积混凝土抗裂技术进行了分析。
一、水利施工中大体积混凝土的影响因素
1、水泥水化热的影响
水泥水化过程中会释放大量的热量，在混凝土内部不断叠加，从而使混凝土内部温度不断升高，而混凝土表面与外界接触传热，温度较低，这样混凝土内外就会形成较大的温度梯度，使混凝土内部产生压应力，而表面产生拉应力，当拉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，对大体积混凝土来讲，这种现象会更加严重。
2、外界气温的影响
施工时，如遇高温环境，大体积混凝土入模温度也升高。施工后气温降低会导致其表面与内部产生温差，温差超过一定值会在混凝土表面产生较大的拉应力。温度的变化对混凝土的影响很大，白天气温高，使混凝土内部的热量不易散出，造成其本身的温度很高，夜间气温降低，与混凝土内部形成很大温差。当气温突然降低的时候，混凝土会产生很大的温度应力，从而产生裂缝。
3、约束条件的影响
大体积混凝土会随着外界温度的变化而产生温度变形，这种变形不是不受限制的，其会受到外部（如基础等）等约束条件的制约而产生拉应力，同样，当产生的拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，裂缝产生。
4、混凝土自身的收缩
混凝土拌制过程中使用了大量的水，其中极少部分水分是水泥水化所必须的，大部分水分在之后都要蒸发掉，混凝土中多余水分的蒸发是引起混凝土体积收缩的主要原因之一。这种收缩变形不受约束条件的影响，若存在约束，就会产生收缩应力而出现裂缝。
二、水利施工中大体积混凝土抗裂技术
1、原材料选用及配合比设计
在大体积混凝土施工准备过程中，混凝土原材料的选择和配合比的确定十分重要，合理的选择可有效地降低混凝土浇筑块体因水泥水化热引起的升温，达到降低温度应力和防止混凝土开裂的作用。在混凝土制备前，应按照国家现行的GB50496-2009大体积混凝土施工规范，JGJ55普通混凝土配合比设计规范中的有关技术要求进行设计，提前做好混凝土的试配。
1.1 水泥的选用及用量的确定
应选用中、低热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥，施工时所用水泥其3d的水化热不宜大于240kJ/kg，7d的水化热不宜大于270kJ/kg；当有抗渗指标要求时，水泥的铝酸三钙含量不宜大于8%；并且质量符合现行国家标准GB175通用硅酸盐水泥的有关规定。减少水泥用量对水化热的降低具有重要作用，混凝土按照为60d抗压强度进行试配，通过几十组试配，最终来确定水泥用量。根据混凝土施工拟采取的防裂措施和现有的施工条件，先计算混凝土的水泥水化热绝热最高温差值，然后估算可能产生的最大温度收缩应力，如不超过混凝土的抗拉强度，表示所拟定的防裂措施能有效控制和预防裂缝的出现；若超过混凝土的抗拉强度，则可采取调整入模温度、降低水化热的温升值、降低内外温差、改进施工工艺、改善约束条件等措施重新计算，直至计算的应力值在允许范围为止。
1.2 粗、细骨料
砂宜选用中粗砂，含泥量不应大于3%；碎石应级配良好，粒径为5mm～40mm，含泥量不大于1%。混凝土配合比应由试验室试配确定。
1.3 外加剂
大体积混凝土中常用到的外加剂有：缓凝剂，可减缓水泥水化放热速率，使混凝土内外温差降低，可以有效避免温度裂缝的产生；减水剂，在水灰比基本不变的情况下，可大幅度减少水泥的用量，降低水泥产生的水化热，而且能使混凝土的和易性有明显改善；引气剂，可在混凝土中产生一些微小的气泡，有效减小骨料间的阻力，使得混凝土的和易性有所改善，且可提高混凝土抗冻性，对混凝土的强度没有不利的影响。所用外加剂的质量及应用技术，应符合现行国家标准GB8076混凝土外加剂，GB50119混凝土外加剂应用技术规范和有关环境保护的规定，且外加剂的品种、掺量应根据工程所用胶凝材料经试验确定。
2、合理控制温度
2.1 原材料的选择和混凝土配合比优化设计。选用低热微膨胀水泥或水化热较低的矿渣硅酸盐水泥，采用“双掺”技术（掺加粉煤灰和减水剂），优化配合比，尽可能减少水泥用量。
2.2 布设冷却管。采用外径40mm、壁厚2.5mm的钢管作为冷却水管。冷却水管布置在混凝土体内，承台：冷却水管在竖直方向上一共有四层，各层的间距为0.95米，其中上层距承台顶面1.07米，下层距承台底面1.07米，冷却时，使用水泵抽水，保证冷却管进水口的压力足够，要求进出水管的水温相差在5℃～10℃之间。承台从浇筑起至浇筑完混凝土后半月内，需要不间断地对其注水。水在再循环使用时，须冷却后才可用，以控制水温满足要求。必须保证冷却水管正常有效的工作。
2.3 浇筑混凝土控制。为了降低混凝土的入模温度，在浇筑混凝土前，需要对石子、钢模等进行散水降温，可以在泵送管上覆盖遮阳布并撒水等等。为有效降低混凝土的内部温度，需合理划分承台混凝土浇筑块的层厚，可以利用浇筑块的层面进行散热。
2.4 高温、高湿养护。降低混凝土内外部温度差，延迟收缩和散热时间，这样，混凝土在慢慢散热过程中可以获得足够的强度以抵抗温度应力的影响，同时应降低形变的速度，最大限度地发挥材料的徐变和松弛特性，抵消约束应力，防止混凝土内外温差过大，不得超过允许界线（一般为25℃），在混凝表面适当地覆盖保温材料。在混凝土成形后终凝前，应定时喷洒热水，提高混凝土表面温度，减少内外温差，防止混凝土早期干缩裂缝。高温天气要保持表面湿润，低温天气则要注意保温。 2.5 选择合理拆模时间。混凝土拆模时要考虑气温变化，选择的天气条件要有利于混凝土强度的正常增长。此外，拆模时，混凝土内外温度差不得大于20℃。
3、改善施工工艺，提高混凝土抗裂能力
一是采用分层段筑砼。该种方法能够促进混凝土的散热，使得内外温差降低。二是改善配筋，防止集中应力发生，从而提高抗温应变能力。为了防止裂缝产生，就必须在孔洞周围会出现应力的地方配置一些钢筋。在此过程中，钢筋的配置一定要按照科学比例进行。三是后浇带的设置。设置后浇带主要是针对平面尺寸过大的砼进行的，主要目的是减少外部约束力以及温度应力，在一定程度上能够促进散热，使得混凝土内部温度有所降低。四是加强养护工作。进行养护指导，一方面可以及时监测混凝土内部温度，另一方面还可以对温度及时反映。
4、加强混凝土养护措施
要高度重视混凝土的养护工作，在混凝土拆模工作完成以后，要对其进行蒲草浇水措施，确保混凝土保持足够的湿润。由于新浇筑的混凝土比较脆弱，需要更加认真仔细的养护，而这种对混凝土的养护工作不仅能够有效防止裂缝的产生，还能从一定程度上保障了混凝土后期使用的质量，增强混凝土的承载能力和强韧性。因此，在现代水利工程项目施工过程中，对于混凝土的的养护工作是至关重要的。其次，如果养护工作不到位，钢筋很容易就会受到锈蚀，这就必须要加强混凝土的密实度，防止气体的进入，充分保证混凝土质量不会受到破坏，避免氧化反应的产生。此外，养护管理人员还可以在混凝土表面涂抹一些防腐层，并选择防腐性能较强的钢筋和混凝土，从而保证水利工程整体的施工质量。
5、科学选择裂缝治理方式
5.1 表面处理法。这种方法就是指用环氧树脂或水泥砂浆对混凝土构件表面的轻微裂缝进行涂刷处理。这样处理的表面裂缝必须是浅且细的不严重的裂缝，裂缝还没达到钢筋的表面，常常使用高标号砂浆涂抹表面。一旦发现表面裂缝贯通底部并有漏水现象，可以在构件的表面贴补防水片来处理。
5.2 灌浆、嵌缝封堵法。在混凝土裂缝较大、较长、较深的情况下使用此种方式。具体操作为将调制好的灌浆混凝土嵌入裂缝中，达到彻底的封堵。这种方式一般适用于对桥体整体结构的稳固有重大影响和威胁的裂缝和有防渗要求的桥梁工程。浆液材料中有强力粘合剂，硬化之后可以紧密粘合裂开的混凝土结构，从而保障其结构的稳固性。
结束语
总而言之，水利工程大体积混凝土施工过程中，容易出现裂缝，因此，水利工程混凝土抗裂技术是确保水利工程质量的重要手段，一定要高度重视水利工程混凝土抗裂技术的应用和发展。
参考文献：
[1]雪刚，赵娜.水利施工中大体积混凝土抗裂技术的应用[J].企业技术开发，2014，06：46-47.
[2]郭大勇.大体积混凝土抗裂技术在水利工程施工中的应用[J].水利技术监督，2014，05：65-67.
[3]何培文.探析水利施工中的大体积混凝土抗裂技术[J].科协论坛（下半月），2012，04：14-15.
[4]易晶萍，闫军.大型孔洞封顶施工高空移动支撑架设计及应用——以向家坝水电站某坝段孔洞施工为例[J].人民长江，2013（23） .
[5]李东生，孙明成.海勃湾水利枢纽工程大体积混凝土配合比的优化[J]. 水电与新能源，2013（S2） .