水利工程大型混凝土浇筑技术研究

【摘 要】某水库为浆砌石重力坝，中间水平建基面为石英砂岩，其上设计浇筑混凝土厚度为 1.5 m，上下游齿槽与中间水平建基面混凝土浇筑到同一高程。本文以该水库施工为例，分析了大型混凝土浇筑技术问题。

【关键词】水利工程；大型混凝土；浇筑施工

1 浇筑方案的确定

由于基础混凝土体积较大，为防止其产生危害性裂缝，混凝土的浇筑必须采取分块分仓进行施工。综合各方情况，确定基础混凝土浇筑采用平行坝轴线分块分层方式浇筑。由于混凝土浇筑体积较大，分块大了，温度不好控制，易产生裂缝； 分块小了浇筑速度又很慢。汛前，必须浇完混凝土以封闭基岩，否则汛期洪水浸泡基岩会造成软弱夹层泥化或膨胀，使建基面遭到破坏。根据混凝土在浇筑 5 d 后其水化反应温度开始下降的特性以及混凝土块的长宽比宜控制在1∶2 以内较优的实际，并结合考虑拌和、运输、平仓等施工能力来确定混凝土分块方案。

2 混凝土原材料和配合比试验

根据混凝土的强度和温控要求，选用 P032.5 矿碴硅酸盐水泥，该品种水泥的主要特点是水化热较低。由散装水泥罐车从厂家运到工地直接打入了水泥罐中，每 400t 取一组试样由现场试验室复试，检测其 3、28 d 强度、凝结时间、安定性等，试验合格后用于工程。

砂石料采自大坝下游原河床内的天然砂砾石，用自备石料系统生产。石子用三级配，砂的细度模数控制在 2.4～2.6 范围内。且骨料按规定严格跟踪试验合格后方可用于工程。不同粒径的骨料分别堆放，严禁相互混杂。装卸时，料径大于 40 mm 的粗骨料的自由落差不应大于 3m，避免骨料分离。

采用工程所处浊河中的水和周围的地下山泉水。水质经化验符合饮用水的标准，对混凝土无腐蚀性，满足规范要求。

因基础混凝土设计为 C15W8F50，采用掺山西省黄腾生产的 UNF- A 高效减水剂、安阳电厂生产的二级粉煤灰，掺量由试验室优化设计提出。掺用外加剂，既可减少水泥用量，降低水化热； 又可增加混凝土抗冻防渗和后期强度，提高混凝土和易性。经试验，减水率为 13.6%，3d 抗压强度比为125%，28d 抗压强度比为 108%，满足规范要求。

水灰比在 0.55 左右，坍塌度 3～5，在此范围内采用上述材料进行配合比试验和优化，最终确定用于工程的配合比为： 水泥∶砂∶大石子∶中石子∶小石子∶水∶粉煤灰∶减水剂=0.9∶2.55∶1.89∶1.42∶1.42∶0.47∶0.1∶0.01 （重量比）。

3 混凝土的拌制

从满足混凝土浇筑凝固时间的角度计算： 齿槽最大仓面23.5m×12m，单位混凝土浇筑厚度按0.5m、混凝土终凝时间按2h计，混凝土通仓浇筑所需拌合能力为 57m3/s，故工程选用两台HZS75型搅拌站拌制。该设备理论生产能力150m3/s，实际生产时每小时不超过60m3（ 三级配） ，若按前述一天浇筑2个仓号均能满足要求。该设备所有上料、称量、指示、记录的控制均为自动化，称量为电子计量、精确度偏差不超过规范允许误差。浇筑过程中，根据气温的变化跟踪监测砂石料的含水量，及时调整配料单。混凝土的坍落度一般控制在 3～4cm之间为宜，最大不超过 5cm。

4 混凝土的平仓与振捣

建基面岩基上的杂物、泥土、松动岩石均应清除干净，并排干积水方可使混凝土入仓浇筑。清理后的建基面在混凝土浇筑前应保持洁净和湿润。

采用 2m3挖掘机平仓，挖掘机在靠近模板一侧活动，先将混凝土浇筑在挖掘机活动范围内，然后退出仓面，用活动模板封堵，再浇筑最后剩余部分。但是，要充分考虑挖掘机在混凝土表面行走，并采取保护措施。仓内采用台阶浇筑法，每层厚度根据搅拌、运输、振捣器及气温因素确定，不超过0.5 m。浇筑时，不合格料严禁入仓，同时严禁仓内加水来改善和易性。齿槽混凝土块与块之间在其临水面设垂直紫铜止水直通以后浇筑的面板，侧面和上面凿毛后再浇筑混凝土。中间建基面混凝土块与块侧面之间用2 m 长Φ20 螺纹钢连接，上面凿毛后再砌块石。采用 ZN100 插入式振捣器和 ZP 平面振捣器捣固，结合台阶式倒退法平仓。4 台插入式振捣器一字排开跟进，振捣以表面混凝土不再显著下沉、不出现气泡并开始翻浆为准。表面用平板振捣器振捣、人工木槎收面。

5 混凝土温度的控制

浇筑大体积混凝土，特别应注意温度的控制，否则容易产生温度裂缝。

合理分块分层首先是合理分块分层，从结构上抑制裂缝的产生。如前所述，该基础混凝土最大分块的长宽比控制在1∶2 以内。其次采取跳仓法浇筑工艺，根据混凝土中水化反应的温度升降规律合理确定块与块、层与层之间的间隔时间，在施工中按层间隔时间不少于 5d、块间隔时间不少于 3d 控制。

水库浇筑时间选择在 3 月份，温度比较适宜，温差较小，但仍应时刻关注温度变化，注意采取以下措施降低混凝土的浇筑温度： 采用搭盖凉棚、喷洒水等措施降低骨料温度； 缩短混凝土运输及等待卸料时间，入仓后及时进行平仓振捣，加快覆盖速度，缩短混凝土的暴露时间； 在混凝土运输过程中采用雨布遮阳。

大体积混凝土，应采用低热水泥 （ 马家岩水库采用矿碴硅酸盐水泥） ，且优化配合比，采取综合措施 （ 如添加粉煤灰等） ，减少混凝土单位体积水泥的用量。浇筑大体积混凝土，应选择在低温季节，防止或减少表面裂缝，且昼夜温差不宜过大。已浇筑完的混凝土，应注意表面养护，使混凝土表面经常保持湿润状态，如在低温季节或气温骤降或骤升季节，应注意用草袋或雨布覆盖新浇混凝土表面，相应采用洒水降温或保温措施。在浇筑第一层混凝土以及齿槽、建基面与基岩的接触面等特别部位时，要考虑应力约束产生裂缝，特别部位分块要小、层厚要薄。

6 混凝土模板制安

模板的设计、制作与安装应保证模板结构有足够的强度、刚度和稳定性，能承受混凝土浇筑和振捣的侧向压力和振动力，防止产生移位，确保混凝土结构外形尺寸准确，并应有足够的密封性，以避免漏浆。

基础混凝土大面积模板，优先采用竹胶合大模板，非永久外露面可选用组合钢模板施工。本工程坝基混凝土主要以设计预裂开挖岩石面为天然模板，设计分缝处用组合钢模板或大胶合板立模。

安装前，应首先按施工图纸进行测量放样，重要结构应设置必要的控制点。在模板安装过程中，应设置足够的固定设施，特别是在基础混凝土设计分缝隙处，无论采用组合钢模板还是大胶合板立模，均应在仓内外设支撑体系，以防变形和倾覆。结构混凝土和钢筋混凝土的模板允许偏差，应遵守设计规范的有关规定。

钢模板在每次使用前应清洗干净，为防锈和拆模方便，应涂刷矿物油等防锈防护涂料，不得采用污染混凝土的油料，影响混凝土的浇筑质量。木模板面应采用烤涂石蜡或其他保护涂料。竹模板每次使用前涂刷专用的隔离剂。

非承重侧面模板，应在混凝土强度达到其表面及棱角不因拆除而受损坏后，方可拆除。

7 结论

影响大体积混凝土浇筑质量的因素很多，其中混凝土分仓分块很重要，这不仅有利于施工和减小混凝土与基岩的约束应力，更有利于减少水泥水化热，减少大体积混凝土浇筑裂缝的产生。此外，原材料和配合比选定、混凝土拌制和运输工具选择、混凝土平仓与振捣以及温度控制和模板制安等因素对大体积混凝土浇筑影响也不容忽视，均应做好控制。

【参考文献】

[1]闫宝业.水利工程中混凝土烂根的处理及预防[J].吉林农业，2013（20）.