摘要：水工建筑工程的数量不断增多，水工混凝土的特性直接影响水工建筑物的使用寿命。在建设水工建筑时，为了提升工程质量，要采用必要的措施对混凝土施工质量进行合理控制，施工前必须严格按照设计技术要求，先实验室配置好混凝土的配合比，施工中严守操作规程。本文根据笔者多年从事水利建筑材料的试验与工程施工监理的工作实践，以及有关施工单位在应用过程中反馈的意见，对水工混凝土工程的施工及质量控制进行分析和探讨。
关键词：水工；建筑；混凝土；工程；试验；施工
一、水工混凝土简介
水工混凝土，指经常性或周期性地受水作用的建筑物所用的，能保证建筑物在上述条件下长期正常使用的混凝土。主要应用于水利工程的混凝土闸、坝，以及海工工程、常年与侵蚀介质（尤指硫酸盐介质）接触的地下或水工程等。使用特性按环境分类，主要有水下混凝土和大体积混凝土。水下混凝土：要求具有抗冲刷、抗渗、耐磨及抗气蚀性等，如抗硫酸盐水泥，主要用于长期与硫酸盐溶液接触的混凝土工程，如铁路隧道，海港码头，地下人防等工程；大体积混凝土：结构断面最小厚度在80cm以上，同时水化热引起混凝土内部的最高温度与外界气温之差预计超过25℃的混凝土，称为大体积混凝土，水利工程施工中绝大部分涉及的是大体积混凝土的施工。大体积混凝土为防止温度裂缝的出现，要求具有低热性和低收缩性，水泥在水化时必然产生一定量的水化热，而混凝土的一个重要特性是热导率很低，散热困难，这对大体积混凝土尤为不利。例如，水工大坝浇筑时，坝体内部几乎处于绝热状态，水泥水化放热能使内部混凝土温度升至60℃或更高，与冷却较快的混凝土表面温差达数十度。在水化后期相当长的时间里，由于物体热胀冷缩的缘故，坝体悬殊的内外温差使其各处发生显著的不均匀收缩，由此产生较大拉应力，当应力值超过混凝土的抗拉强度时，就出现所谓的温度应力裂缝，给工程耐久性造成不良影响，直接影响到工程质量和大坝的安全。减少和消除这一影响最直接有效的技术途径是对硅酸盐水泥进行改性，使其水化热尽可能降低。包括中热硅酸盐水泥，低热硅酸盐水泥，低热矿渣硅酸盐水泥，低热粉煤灰硅酸盐水泥，低热微膨胀水泥以及以硅酸二钙为主要矿物的高性能低热硅酸盐水泥。
二、实验室试验控制
实验室砼常规试验包括：抗压强度试验、静力受压弹性模量试验、?静力受压弹性模量试验、?劈裂抗拉强度试验、抗折强度试验。根据南方地区的特点，水工建筑工程砼一般做抗压强度试验、抗折强度试验和抗渗试验，以下从抗压强度试验简单阐述水工混凝土（大体积混凝土）试验控制。
1、抗压强度试验：按照GB50010-2010《混凝土结构设计规范》规定，普通混凝土划分为十四个等级，即：C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80。强度试验混凝土试件成型方法、标准养护条件及强度试验均按照现行国家标准《普通混凝土力学性能试验方法》的规定进行。抗压强度标准值系指对按标准方法制作和养护的边长为150mm的立方体试件，满足28d龄期，养护条件在室温度20±2℃、相对湿度在95%以上条件，用标准试验方法测得的抗压强度。取三个试件强度的算术平均值作为每组试件的强度代表值，当一组试件中强度的最大值或最小值与中间值之差超过中间值的15%时，取中间值作为该组试件的强度代表值。在水工混凝土强度试验中。按照其使用部位，要增加耐久性，需掺入如木质素磺酸盐的外加剂，还具有减水、缓凝的作用，在有抗冻性要求的地区或部位必须掺入糖蜜塑化剂、松香皂引气剂，要改善混凝土拌合物的和易性，要掺入适量的优质掺合料，如粉煤灰等。
从试验结果看，大体积水工混凝土的3d和7d水化热明显低于同标号的通用硅酸盐水泥的砼，早期强度相应的会降低。试验中必须在砼中掺加缓凝型外加剂，采用低水化热的水泥（如矿渣硅酸盐水泥）。
三、水工混凝土施工过程控制
1 水工混凝土的特点和施工控制的意义
大体积混凝土内的最高温度与外界气温之差都超过25℃，具有结构厚、体型大、混凝土数量多、工程条件复杂施工技术要求高，体积较大又就地浇筑、成型、养护的特点。如何有效地避免大体积混凝土施工过程中出现的质量问题，杜绝混凝土因没有采取有效的温控措施而产生的裂缝现象，一直是水利工程施工措施中老调重弹的问题。水工建筑工程建设期间，施工人员在具体作业过程中通常对大体积混凝土浇筑的特性了解不足，或重视程度不够，这就容易导致水工建筑建设过程中，混凝土施工质量的控制措施不当，严重影响工程的施工质量。做好事前控制工作，可以减少工程建设过程中的各种工程事故的发生，从根本上确保建筑工程的质量。同时通过岗前培训，使相关的工作人员对水工建筑的砼施工环节有一个更加深刻的了解，更合理的编制施工组织计划，缩短工程的最终建设周期，使工程建设的经济效益能够得到进一步提升。
2 混凝土采用的原材料控制
原材料的质量情况会对混凝土的质量造成直接影响，同时，也会影响工程施工工艺。例如，水泥自身强度出现波动，会影响混凝土强度；石子超粒径颗粒的实际含量情况出现了变动，混凝土级配也会有所改变，这势必会影响新拌混凝土的和易性，以及骨料中水的具体含量。可见，在混凝土生产过程中，要对原材料的具体质量进行合理控制。同时，要经常对原材料的质量进行检测，控制原材料质量的人员要全面掌握材料的质量的具体变化情况，并且，要采用合理的措施对原材料存在的问题加以解决，确保原材料的质量不会存在问题，满足水工建筑工程的具体施工要求。例如，施工过程中采用的砂石含量超标，应当及时将问题反馈给相应的供应部门，由其完成对施工材料的筛选，确保最终生产的混凝土的性能和质量都可以满足具体应用需求。
3 合理调整施工中混凝土配比
根据设计强度要求，以及当地的原材料实际情况，通过实验室确定混凝土的配合比。但是，从水工建筑工程建设的具体情况来看，工程施工会受到多方面因素影响，这将会导致骨料中存在超粒颗粒，经常会存在面干和过饱和状态。因此，要依据实测结果将实验室中的配比合理的转换为水工建筑施工的配比，并且，依据工程的具体情况，做好相应的调整工作，保证水工建筑工程最终建设的合理性。实验室确定混凝土配比，混凝土的和易性与实际施工情况都有可能会有所差别，而在工程具体施工期间，若工程的施工方法、材料运输距离、施工环境等各项因素发生了改变，为了保证工程质量，应当对混凝土塌落度情况进行适当改变。同时，为了确保混凝土的和易性与工程建设的具体要求相符，应当对混凝土含水量情况进行调整。为了提升水工建筑中应用的混凝土的性能，可以将外加剂体添加到混凝土中，通过合理的配置方式，改善混凝土的性能，科学配置混凝土，能够提高混凝土性能，从而使其在施工建筑中的作用能够得到充分发挥。可见，进行混凝土配置过程中，采用科学的方法，能够使水工建筑建设过程中应用的混凝土的强度得到保证。
4 水工建筑混凝土施工工艺控制
4.1 混凝土振捣与浇筑
大体积混凝土浇筑时，浇筑方案可以选择整体分层连续浇筑施工或推移式连续浇筑施工方式，保证结构的整体性。混凝土浇筑宜从低处开始，沿长边方向自一端向另一端进行。当混凝土供应量有保证时，亦可多点同时浇筑。浇筑混凝土期间，工作人员的各项操作顺序都必须要严格的依据相应的顺序、规定进行，并且要对采用的混凝土的具体厚度进行合理控制，要做好相应的分段作业，确保模板安装施工工作的顺利进行，为确保水工建筑工程的最终质量能够达到相应的要求标准打下一个坚实的基础。针对工程中的特殊部位，在浇筑时，作业人员可以合理应用分层浇筑法，同时，还要对混凝土浇筑层厚度进行合理控制，确保其处于振捣的允许范围内。浇筑混凝土前，完成上层混凝土浇筑后，需要对浇筑的质量进行检测，确保建筑质量满足要求标准后，才能再开下层混凝土浇筑施工，避免浇筑层存在质量问题，最终需要进行返工处理，这不仅会浪费大量的人力、财力，而且还会延误工程的建设工期，导致水工建筑无法按期竣工，同时，要对混凝土分层的具体厚度进行控制，通常来说，厚度通常都要被控制在 300mm 左右。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆进行大体积混凝土浇筑时，可以采用分块浇筑法完成相应的浇筑工作，并且要对没块大体积混凝土的面积进行合理控制，一般来说，浇筑面积应当控制在 60m 2 左右；进行长条状混凝土浇筑时，为了保证浇筑作业的顺利进行，以及浇筑的混凝土的质量可以达到要求保准，应当将每段长度控制在 150mm 左右。除此之外，需要作业人员特别注意，进行混凝土浇筑要保持连续性，浇筑期间如果发生中断，将会对混凝土的质量造成不良影响，如果混凝土初凝时间过长，或者在浇筑期间，因为不可抗因素影响，浇筑发生了中断，要立即采取相应的措施进行处理，确保浇筑的合理性。?
振捣混凝土应采取振捣棒振捣，要确保对混凝土的每一个部分进行充分振捣。针对已经完成的振捣位置，如果人为因素，导致振捣深度不够，没有达到混凝土的振捣要求，应当在振动界限以前对混凝土进行二次振捣，排除混凝土因泌水在粗骨料、水平钢筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土与钢筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出现的裂缝，减少内部微裂，增加混凝土密实度，使混凝土抗压强度提高，从而提高抗裂性。通常来说，水工建筑工程具体建设过程中，若水工建筑工程结构过高，进行混凝土振捣时，为了确保振捣作业的顺利进行，以及最终振捣结果的合理性，要将混凝土底部的气泡彻底排除，并且均匀振捣，保证混凝土表面平坦，色泽均匀。
4.2 大体积混凝土防裂技术措施?
宜采取以保温、保湿养护为主体，抗放兼施为主导的大体积混凝土温控措施。由于水泥水化热引起混凝土浇筑体内部温度剧烈变化，使混凝土浇筑体早期塑性收缩和混凝土硬化过程中的收缩增大，使混凝土浇筑体内部的温度-收缩应力剧烈变化，而导致混凝土浇筑体或构件发生裂缝。因此，应在大体积混凝土工程设计、设计构造要求、混凝土强度等级选择、混凝土后期强度利用、混凝土材料选择、配比的设计、制备、运输、施工，混凝土的保温、保湿养护以及在混凝土浇筑硬化过程中浇筑体内温度及温度应力的监测和应急预案的制定等技术环节，采取一系列的技术措施。?
1）大体积混凝土工程施工前，宜对施工阶段大体积混凝土浇筑体的温度、温度应力及收缩应力进行试算，并确定施工阶段大体积混凝土浇筑体的升温峰值、里表温差及降温速率的控制指标，制定相应的温控技术措施。温控指标符合下列规定：?
①?混凝土浇筑体在入模温度基础上的温升值不宜大于50℃；?
②?混凝土浇筑块体的里表温差(不含混凝土收缩的当量温度)不宜大于25℃；?
③?混凝土浇筑体的降温速率不宜大于2.0℃/d。?
④?混凝土浇筑体表面与大气温差不宜大于20℃。?
2）大体积混凝土配合比的设计除应符合工程设计所规定的强度等级、耐久性、抗渗性、体积稳定性等要求外，尚应符合大体积混凝土施工工艺特性的要求，并应符合合理使用材料、减少水泥用量、降低混凝土绝热温升值的要求。?
3）在确定混凝土配合比时，应根据混凝土的绝热温升、温控施工方案的要求等，提出混凝土制备时粗细骨料和拌合用水及入模温度控制的技术措施。如降低拌合水温度（拌合水中加冰屑或用地下水）；骨料用水冲洗降温，避免暴晒等。?
4）在混凝土制备前，应进行常规配合比试验，并应进行水化热、泌水率、可泵性等对大体积混凝土控制裂缝所需的技术参数的试验；必要时，其配合比设计应当通过试泵送。?
5）大体积混凝土应选用中、低热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥，大体积混凝土施工所用水泥其3d的水化热不宜大于240kJ/kg，7d的水化热不宜大于270kJ/kg。?
6）大体积混凝土配制可掺入缓凝、减水、微膨胀的外加剂，外加剂应符合现行国家标准《混凝土外加剂》（GB?8076）、《混凝土外加剂应用技术规范》（GB?50119）和有关环境保护的规定。?
7）及时覆盖保温、保湿材料进行养护，并加强测温管理。?
8）超长大体积混凝土应选用留置变形缝、后浇带或采取跳仓法施工，控制结构不出现有害裂缝。?
9）结合结构配筋，配置控制温度和收缩的构造钢筋。?
4.3泵送大体积混凝土施工质量控制措施
大体积砼采用泵送砼，泵送砼浆量多、泌水多，所以在浇筑质量控制中有别于普通砼的浇筑。
（1） 砼车装、卸料：砼运输车在装料前，把筒内存水必须倒净，装料后，搅拌筒必须慢速转动，不断搅拌，卸料前，搅拌筒必须快速搅拌1分钟后，方许卸料。禁止在运输或卸料过程中任意加水。
（2）浇筑方法：大体积泵送砼浇捣时由于流动度大，上口浇筑点插入振捣器后，砼可在2m高度内斜向流淌14～15m，不能形成踏步，也无法分段。所以大体积砼浇捣顺序的原则是保证新浇砼不出现冷缝。
（3）砼振捣：根据泵送浇筑时自然形成一个坡度的实际情况，在每条浇筑带前、后布置二道振捣器。前道振捣器布置在底排钢筋处和砼的坡脚处，确保砼下部的密实，后道振捣器布置在砼卸料点，解决上部砼的捣实。严格控制振捣时间，移动间距和插入深度。严禁采用振捣棒振动钢筋或模板的方法来振实砼。
（4）砼的泌水处理：大流动性砼在浇筑和振捣中，上涌的泌水和浮浆顺砼坡面流到坑底随砼向前推进，在支模时，应在砼浇筑前进方向两侧模板底部留孔排出泌水和浮浆，少量来不及排出的泌水被砼推至基坑顶端，由顶端模板下部的预留孔排出坑外。当砼坡脚接近尽端模板时，立即改变砼浇筑方向，由尽端往回浇另外在两侧加强砼的浇筑，使最后砼的浇筑形成四面会合，这样泌水和浮浆就在中间形成水潭，用软轴泵及时排除。
（5）砼表面处理：大体积泵送砼，排除泌水和浮浆后，表面仍有较厚的水泥浆，在砼浇完后一定要认真处理，经4～5小时左右，按标高用长括尺括平，在初凝前用滚筒来回碾压数遍，用木蟹打磨压实，待接近终凝前，用木蟹再打磨一遍，使收水裂缝闭合。
（6）砼测温：大体积砼应作好测温工作。监理应根据测温报告，督促施工方实施保温措施。
（7）砼养护：大体积砼浇筑后需采用保温保湿措施，以达到减少温降速度、控制砼里表温度差，确保水泥充分水化、砼强度正常增长的目的。保湿可用满铺塑料薄膜，防止水分蒸发。保温可在塑料薄膜上再满遮草包。对侧墙的养护建议采用3天后松螺栓，模板内灌水养护或采用塑料布和草袋覆盖养护，草袋要在侧模上固定严密。
保温保湿养护措施的时间视测温结果而定，由二个指标控制：
a.砼厚度中点与砼表面的温度差控制在25℃～30℃以内。
b.测温结果绘制的温升温降曲线的温降梯度，应控制在计算温差应力时选用温降曲线的温降梯度之内。
严禁任意拆除掀掉保温保湿材料。
（8）商品砼进场时必须提供《预拌砼配合比报告》、《预拌砼发货单》、《预拌砼出厂质量证明》，对砼浇筑质量实施动态监控，有专门表格记录每小时砼进场车数和坍落度。
5 大体积混凝土温度控制指标
众所周知，对于大坝等大体积混凝土而言，由于其内部处于绝热状态，水泥水化放出的的热量在混凝土内部积蓄，致使坝体内部温度升高，致使混凝土内外温差加大而产生拉应力，造成混凝土开裂。为此，施工中除了严格按照试验配合比配置混凝土外，必须采用合理施工工艺和温控措施，控制砼浇筑时的入模温度；及时的蓄水保温养护等。如广州市流溪河大坳拦河坝的护坦砼施工，砼厚度超过一米，除了在砼中掺加缓凝型外加剂，施工组织设计中把施工期安排在年初气候寒冷期间进行，有效的控制砼的入模温度，确保工程质量。大体积混凝土工程温控指标宜应符合以下规定：
(1)混凝土浇筑体在入模温度基础上的温升值不宜大于50℃；
(2)混凝土浇筑块体的里表温差(不含混凝土收缩的当量温度)?不宜大于25℃；
(3)混凝土浇筑体的降温速率不宜大于2.0℃/d。
(4)混凝土浇筑体表面与大气温差不宜大于20℃。
(5)大体积混凝土施工前，应做好各项施工前准备工作，并与当地气象台、站联系，掌握近期气象情况。必要时，应增添相应的技术措施，在冬期施工时，尚应符合国家现行有关混凝土冬期施工的标准。
四、结语
水工建筑工程施工过程中会应用到大量的材料，混凝土是其中最重要的一项。水工建筑混凝土施工中，作业人员要针对工程的具体情况，及时发现问题，并且要采取相应的措施对问题加以解决，保证工程的质量始终都处于合理范围内，满足工程的应用需求。
参考文献:
[1]胡曙光主编；陈袁魁，徐光亮，程新副主编,特种水泥,武汉理工大学出版社,2010.01,第160页
[2]李小静.水工建筑混凝土结构设计及其施工质量控制[J].四川水泥，2018（06）：92.
[3王 捷.关于水工建筑混凝土结构设计及施工质量控制的思考[J].绿色环保建材，2018（04）：104.
论文作者:周汝威
论文发表刊物:《防护工程》2019年第2期
论文发表时间:2019/5/6
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