船闸大体积混凝土在水利水电工程中的施工应用

施工应用

【摘要】混凝土工程是水利工程中的基础，它不仅属于基础工程，更是评估项目工程质量的因素之一。为了确保水利水工程中混凝土的施工质量，在大型的水利水电项目工程中一般将混凝土施工分为三大系统，施工方可以从施工项目的各个系统入手，通过严格控制各个混凝土施工系统质量，从而提升工程的质量。本文介绍了混凝土施工的基础系统、主体系统及辅助系统，并围绕这三大系统探讨了水利水电工程施工中混凝土施工的大体积混凝土技术及注意事项。通过数据分析了大体积施工技术应用案例，详科学研究了施工过程中存在的问题，针对这些问题进一步探讨在混凝土施工应用上的解决方法。

【关键词】水利水电工程；大体积混凝土；施工技术；应用 引言

在船闸的制造中，大体积的混凝土内部温度不仅会迅速上升，而且伴随的连续浇筑与硬化的过程中，这一温度上升的幅度会比较大。而降温过程中，混凝土散热缓慢。由于混凝土的温度变化过程剧烈，混凝土往往会产生温度应力，而应力在实际制造中是不可忽视的，若拉应力超过了混凝土的抗拉强度，混凝土内部或表面就会容易产生结构性的裂缝[1]。因此，通过对船闸大体积混凝土温度控制和外观质量控制两方面进行分析，对有效控制混凝土有害温度裂缝的产生、提高船闸工程的建设质量和耐久性、促进水利工程高质量发展具有重要的意义。在大体积混凝土的建设中，从浇筑温度和外观质量这两个指标的控制入手，重点阐述了在大体积混凝土施工项目中，控制施工质量的重要因素。在大型水利水电工程中，大体积混凝土施工技术的应用必不可少。如何提升施工的质量、施工效率以及经济效益，这在实际的混凝土施工工程中是具有重要的实际意义与研究价值的。

1水利水电工程中混凝土施工技术概述 1.1混凝土三大系统

在混凝土坝的建设中，主要由基础系统、主体系统和辅助系统组成。施工技术设计骨料生产、料场堆场、模板、钢筋、混凝土搅拌及运输、浇筑等。由于温度应力在大体积混凝土的建设中直接影响着工程的质量，施工技术控制问题往往是如何控制混凝土温度的问题

1.2基础系统

1.2.1砂石骨料的制备与供应

不同级别混凝土坝使用的砂石直径和骨料级配不同。在石骨料中通过直径大小分为三个组级，小（5-20mm）、中（20-40mm）、大（40-80mm）以及特大（80-150mm）。骨料也通过级配直径分为三个组级，一级（5-20mm）、二级（20-40mm）、三级（40-80mm）以及四级（80-150mm。为了满足不同等级混凝土坝施工需求，施工期间对砂石骨料要采用碎石粉筛机械进行筛选。常用粗碎石机械有鄂式碎石机P133F5-6，中碎、细碎石机械有锥式碎石机P134F5-7、反击式碎石机P133F5-6。常用的制砂机器为有棒磨机。筛分机的类型根据筛选方式也分为如下三种，偏心振动筛、有振动筛以及惯性振动筛。前者用于筛分大、中骨料，后者用于粉筛中、细骨料。常用洗砂机有螺旋洗砂机P135F5-10。为了提高砂石骨料的标准化程度，在选取沙石用料时往往以人工骨料为主，来搭配天然骨料。

1.2.2水泥、掺合料及外加剂

西津二线船闸主体土建工程Ⅲ标的C9025P8（三级配温控）配合比（单位kg/m3）为：水155，水泥167，细集料738，粗集料1203，粉煤灰46，矿粉76，外加剂15。船闸混凝土施工属于大体积混凝土，因对混凝土的热血性能、变形性能、物理力学性能、耐久性要求都极高。选择的水泥根据工程特性及实际需求进行研究。选择中高强度、高极拉值、中低发热量、中等弹性模量、极小量收缩或膨胀特性的水泥、掺合料及外加剂。

1.3主体系统

主体系统的组成包括以下三部分：（1）混凝土拌和系统；（2）混凝土运输系统；（3）混凝土浇筑系统。船闸工程常用的混凝土施工技术有分层分块浇筑、薄层碾压浇筑和预制装配三种。混凝土施工过程中，为了提升混凝土工程的质量，施工者应从预防和控制混凝土施工裂缝的产生入手，加强对拌和、运输及浇筑环节的控制与管理，避免或减少这些环节中有可能影响混凝土裂缝产生的因素。

1.4辅助系统

混凝土施工中采用的模板系统类型较多，模板系统应结合水利水电工程大小、类型及模板用途等因素进行选择。按照模板材料的不同来划分，木模板、钢模板、混凝土钢模板、预制模板都是混凝土模板系统的选择方案。而根据模板的用途不同来划分，常用的模板方案为固定模板、拆移模板、移动模板、滑动模板。根据混凝土结构主要用到平面模板和异性模板。此外，根据工程需要，还可能用到定型标准模板、悬臂模板等。一般要求大体积混凝土的相邻模板安装时，错台外露表面允许偏差不大于2mm，错台隐蔽表面允许偏差不大于5mm。外漏局部的不均匀度的偏差不超过5mm，隐蔽局部的不均匀度的偏差不超过10mm。外漏板表面间隙的偏差不超过2mm，隐板表面间隙的偏差不超过2mm。结构内外模板外漏面的偏差允许在10mm以内，内外模板隐藏面的偏差允许在15mm以内。模板结构水平段的内部偏差允许在20mm以内。承重模板高程的偏差允许在5mm以内。预留中心线孔和孔的偏差允许在5mm以内，截面上孔和孔的偏差允许在10mm以内。

2大体积混凝土施工的关键技术及注意事项

1、搅拌站系统原材料温度控制为了有效降低混凝土原材料温度，混凝土粗细骨料生产系统与与混凝土搅拌系统并列建设，粗细骨料至搅拌楼自储备料仓通过皮带输送机输送，皮带输送带采用彩钢瓦封闭遮阳，防止骨料运输过程中受太阳辐射温度升高。

原材料温度控制如下：

（1）通过减少材料受阳光辐射搭建彩钢瓦遮阳篷、以及加快材料的散热采取自然通风等普通措施冷却，如图1所示，骨料温度可控制为比气温低 4~5℃。

（2）通过增加存储罐避免材料的剧烈温度变化，以及采用延长胶凝材料储存时间、转运和倒仓等措施冷却，待混凝土的温度下降到常温。为防止混凝土出机后的坍落度经时损失过快，在混凝土生产过程中，应严格控制水泥温度不超过55℃，粉煤灰温度不超过40℃。

（3）采用风冷系统，如图2所示，将混凝土拌合水控制在10℃以下，骨料降低至10℃以下。

图1输送带遮阳图 图2风冷系统

2、裂缝防治技术

在大体积混凝土施工中，综合防治技术的水平体现在裂缝防治技术上。它要求在混凝土施工中控制好三大系统的细节，通过加强精细化管控来合理控制混凝土温度应力的产生，漏浆、失水、坍落度损失等问题，往往是混凝土运输过程中需要预防的。而在混凝土的运输期间，长时间得运输以及多次运转是需要避免的。禁止运输过程中或卸料时加水。停歇时间较长的混凝土，检测到塑性与初凝时间不符合标准时应做废弃处理。详细的运输时间控制参考如下：

（1）运输时平均气温为5-10℃时，运输或转运时间不超过90分钟。 （2）运输时平均气温为10-20℃时，运输或转运时间不超过60分钟。 （3）运输时平均气温为20-30℃时，运输或转运时间不超过45分钟。混凝土装载厚度应小于40cm，砂浆损失率应控制在1%以内。混凝土浇筑过程中，运

输车辆每个运输班次应至少清洗车厢1-2次。浇筑过程中，应做好混凝土泵送、振捣、入仓速度、浇筑上升速度及混凝土内外部温度的监控，严格按照水利水电工程设计的混凝土施工技术要求完成浇筑。

3混凝土施工技术应用中存在的问题 3.1温度变化导致混凝土裂缝

施工过程中，不当的施工时间或技术往往会引起混凝土的温度剧烈变化，这也是混凝土材料发生开裂的主要原因之一。（1）施工季节对施工效果的影响。在昼夜温差变化大的季节，如夏季与冬季，混凝土由于施工的受热温度存在严重不均匀的问题，混凝土开裂问题更为严重（2）环境相对温度和湿度的影响。混凝土在极端天气下如暴晒或下雨天气下都会加剧混凝土的开裂情况（3）由于施工方式以及技术的使用不当导致混凝土温度剧变。例如，施工模板的使用时间掌控不当，会引起混凝土的凝固时间与程度存在问题；而混凝土在浇筑时的时间过短也会引起混凝土的凝固不均匀问题，为混凝土埋下开裂的隐患。

3.2混凝土原料的收缩性

混凝土主要由水泥、砂石、外加剂等部分组成，它的收缩率上的差异主要由每种组成原料的化学性质不同所影响。例如，将石膏比例低的水泥混入混凝土的制造中，产生的混凝土将会有更大的收缩率，而这一指标的增大也意味着材料会更加容易开裂；而将含有适量氧化镁的水泥加入混凝土的制造中，可以减少生成材料的收缩率，从而可以减少开裂的产生。而混凝土的配比在混凝土的质量上也有重要影响，这往往是导致混凝土后期开裂的原因。通常，混凝土的收缩率与混凝土制造中水泥的用量成正比，水泥用量上升收缩率也会上升。在制备混凝土的过程中，外加剂和粉煤灰可以改善混凝土的开裂情况，在混凝土制造过程中加入这两种外加物会显著抑制混凝土的收缩。

3.3混凝土内外温度不均

在混凝土制造过程中，如果没有及时补充水分，混凝土中水的温度会产生快速加热的现象，而不稳定的温度会导致混凝土开裂。由于在混凝土施工中，施工

面积较大，部分已经完成的混凝土内部会产生过高的温度，而过高的温度容易形成水凝现象，混凝土表面的水分长时间暴露在空气中，而水分的蒸发作用会产生急速降温现象，从而降低混凝土的表面温度， 如果在混凝土的制造过程中，表面水分没有及时补充，往往会产生混凝土内部温度远远高于表面温度，在内外温度不均匀的情况下容易形成不同大小的缝隙。

4解决混凝土施工技术应用问题的措施

由于水利水电工程中的工程体系较大，且工程的混凝土施工体系极强，施工难度极大。根据混凝土施工技术应用中存在的问题，建议在水利水电施工中，应加强对混凝土施工技术的标准化、系统化管理，加强对混凝土施工安全及质量问题的预防，是混凝土施工能够更加有效的控制在施工方范围内。这样有助于在及时发现混凝土施工各个环节存在的问题，并在发现问题时及时找到问题的原因，在施工中需要纠正和解决发现的施工问题，严格监控各个系统的施工，以提升混凝土工程中的质量以及经济效益。具体措施参考如下：（1）加强对搅拌站系统的温度的监测；（2）加强对主体系统施工过程的动态化管控；（3）加强智能技术在三大系统中的系统化应用；（4）加强以及完善施工人员的素质培训，规范并标准化施人员的技术；（5）完善混凝土施工监管制度及体系。引入自动化以及智能化技术，加强施工阶段的信息管理，强化混凝土施工技术的动态化追踪管理，使水利水电施工中混凝土三大系统由粗化管理转向精细化管理，精准把握混凝土施工过程中有可能影响施工质量以及经济效益的因素，在施工过程中主动去预防并完善监控制度，达到混凝土优化施工的目标。

5结语

中国水利资源丰富，在水利设施的建设上有着相当大需求，并在未来发展的趋势良好。大体积混凝土施工作为大型水利水电工程的重要工程之一，如何提升施工质量以及改善施工项目的经济效益对于行业发展有着极大的意义，这主要体现在如何加强混凝土施工技术的高效、安全、可靠应用对以及促进水利水电工程行业的健康发展。经研究，我认为国内在推广水利水电工程混凝土施工技术应用时，应结合工程具体需求进行施工技术创新和改造。在改善施工技术中，应着重往智能监控技术入手，多方面提升管理水平。建议将智能监控技术引入到水利水

电工程混凝土施工的三大系统中，加强对混凝土施工技术的精细化管控，实现系统化、标准化的管理，从而来提高混凝土施工质量、施工效率及经济效益。

【参考文献】

[1]康楠楠.混凝土施工技术在水利水电施工中的应用研究[J].智能城市,2019(24):143-144.

[2]白晓青.混凝土施工技术在水利水电施工中的应用研究[J].居业,2020(10):105-106.

[3]张小亮.混凝土施工技术在水利水电施工中的应用研究[J].江西建材,2015(20):142+146.

[4]雷云.混凝土施工技术在水利水电施工中的应用[J].工程技术研究,2017(04):51-52.

[5]罗春艳.浅析混凝土施工技术在水利水电施工中的应用[J].黑龙江科技信息,2016(14):198.

[6]张玉俊.水利施工中混凝土施工技术的应用及质量管理要点分析[J].农业科技与信息,2016(10):126+128.

[7]许志强,李洪波.混凝土施工技术在水利水电工程施工中的应用[J].河南水利与南水北调,2017(02):67+74.