水利工程混凝土施工技术的要点与质量控制

1 水利工程混凝土施工概述

1.1 混凝土在水利工程中的应

混凝土作为水利工程中不可或缺的建筑材料，其应用广泛且至关重要。在大坝、渠道、堤防等水工建筑物中，混凝土不仅提供了结构的稳定性和耐久性，还必须具备良好的抗渗性和抗冻性，以适应各种复杂的水文地质条件。例如，三峡大坝的建设就大量使用了高性能混凝土，其设计寿命长达 100 年，这要求混凝土必须具备极高的抗压强度和耐久性。在选择混凝土材料时，必须考虑水泥的种类及其适用性，如硅酸盐水泥因其良好的水化热控制和耐久性，成为水利工程中常用的水泥类型。同时，骨料的选择标准与要求也极为严格，必须确保骨料的清洁度、粒形和粒径分布，以减少混凝土内部的孔隙率，提高其抗渗和抗冻能力。在混凝土配比设计中，通过引入先进的分析模型和试验方法，如水胶比、砂率和外加剂的优化，可以进一步提升混凝土的综合性能，确保水利工程的长期安全和稳定。

1.2 水利工程混凝土施工的重要性

水利工程混凝土施工的重要性体现在其对整个水利工程安全、稳定和持久运行的决定性作用。混凝土作为水利工程中最常用的建筑材料之一，其性能直接影响到工程的质量和寿命。例如，在三峡大坝的建设中，混凝土的使用量达到了惊人的 2794 万立方米，这不仅体现了混凝土在水利工程中的广泛应用，也凸显了其在确保大坝结构安全和防洪效益中的核心地位。混凝土的耐久性、抗渗性和抗冻性等特性，对于抵御自然环境的侵蚀和保证工程长期运行至关重要。因此，水利工程混凝土施工技术要点的掌握和质量控制策略的实施，是确保工程成功的关键。

2 水利工程混凝土施工技术要点

2.1 混凝土配合比设计技术

在水利工程混凝土施工中，配合比设计是决定混凝土性能的核心环节。合理的配合比不仅能满足结构强度要求，还能显著提升抗渗性、耐久性等关键指标。随着 2025 年环保要求的持续强化，配合比设计需兼顾材料性能与可持续性，这对传统设计方法提出了新的挑战。

在水利工程混凝土施工中，选择合适的水泥种类是确保工程质量与耐久性的关键。不同类型的水泥具有不同的物理和化学特性，适用于不同的施工环境和要求。例如，硅酸盐水泥因其良好的抗压强度和耐久性，广泛应用于大坝、渠道等水利工程的主体结构中。而硫铝酸盐水泥则因其快速的凝结时间和较高的早期强度，适合用于抢修工程或低温环境下的施工。根据美国混凝土协会（ACI）的指南，水利工程混凝土的水泥选择应考虑其对水化热、抗渗性、抗冻融循环能力的影响。例如，高抗硫酸盐侵蚀的水泥适用于硫酸盐含量高的水体环境，以防止混凝土的腐蚀和劣化。

骨料、 水和外加剂的比例关系直接影响混凝土的工作性能和最终强度。水灰比（ W/C） 键参数，其计算公式为：m

其中， m_w 为水质量，mc为水泥质量。研究表明，降低水灰比可有效提高混凝土密实度，但需通过高效减水剂维持流动性。当前工程实践中，高性能减水剂的应用已成为平衡强度与施工性能的重要手段。

骨料级配优化是配合比设计的另一重点。连续级配的粗骨料能减少孔隙率，而细骨料的细度模数宜控制在 2.3-3.0 之间，以确保浆体充分包裹骨料表面。李松涛指出，采用“间断级配”技术可进一步改善混凝土抗裂性能。对于水利工程特有的抗渗要求，可适当增加胶凝材料用量，但需注意控制水化热以避免温度裂缝。

骨料的物理和化学特性直接影响混凝土的强度、耐久性和工作性。根据ASTM C33 标准，骨料应满足一定的粒径分布，以确保混凝土具有良好的密实度和最小的孔隙率。例如，细骨料的细度模数应控制在 2.3 到 3.1 之间，以保证混凝土的流动性与粘聚性。粗骨料的最大粒径不应超过结构最小尺寸的 1/4，以避免在混凝土内部产生应力集中。此外，骨料的吸水率、含泥量和杂质含量也必须严格控制，以防止混凝土在硬化过程中出现不均匀收缩和裂缝。在实际工程案例中，如三峡大坝的建设，就采用了经过严格筛选的骨料，确保了混凝土的长期稳定性和抗侵蚀能力。

配合比设计还需考虑施工环境因素。例如，在 2025 年夏季华北地区持续高温条件下，需调整初凝时间并掺入缓凝剂；对于低温环境施工，则需添加早强剂以保证早期强度发展。齐林强调，配合比应通过试配验证，确保在不同工况下均能达到设计指标。

现代配合比设计已逐步引入数字化工具。基于BIM的模拟分析可预测不同配比下的混凝土性能，而人工智能算法能快速优化材料组合。这些技术的应用使配合比设计从经验导向转向数据驱动，为水利工程混凝土质量提升提供了新的技术路径。

2.2 混凝土浇筑与振捣技术

混凝土浇筑与振捣是水利工程施工中确保结构密实性和整体性的关键环节。随着 2025 年大型水利项目如滇中引水工程的推进，对浇筑工艺的精细化要求日益突出。合理的浇筑方法能有效避免冷缝、蜂窝等缺陷，而科学的振捣操作则直接影响混凝土的均匀性和强度发展。

分层浇筑是目前水利工程中普遍采用的方法，其核心在于控制每层厚度和间隔时间。对于大体积混凝土结构，单层厚度宜控制在 30-50cm，相邻两层浇筑间隔不得超过初凝时间，以避免形成冷缝。朱盈指出，采用“斜面分层法”可优化浇筑流程，即从结构一端向另一端推进，形成自然斜面，有利于气泡排出。在 2025 年夏季高温条件下，还需通过预冷骨料、夜间施工等措施控制混凝土入模温度，防止因温差过大导致裂缝。

浇筑顺序需遵循“先低后高、先远后近”原则。对于设有止水片的部位，应优先浇筑止水带下方混凝土，确保止水装置定位准确。泵送混凝土时，出料口与浇筑面高度差不宜超过 1.5m，防止骨料分离。包万里在渠道衬砌工程研究中强调，对称浇筑能有效减少模板侧压力，特别适用于薄壁结构施工。

振捣技术对混凝土密实度起决定性作用。插入式振捣器仍是水利工程的主流设备，其操作要点包括：垂直插入、快插慢拔、插点均匀排列。振捣间距一般为振捣棒作用半径的 1.5倍，每点振捣时间控制在 20-30 秒，以混凝土表面泛浆且不再下沉为度。李梅红建议，对于钢筋密集区域可采用小型振捣棒辅助施工，确保振捣到位。需特别注意避免过振，否则会导致粗骨料下沉、浆体上浮，形成分层现象。

智能振捣技术的应用成为新趋势。2025 年部分工程已试点采用带传感器的智能振捣系统，通过实时监测混凝土稠度自动调整振捣参数。这种技术不仅能提高振捣均匀性，还可生成数字化施工记录，为质量追溯提供依据。齐林认为，传统工艺与智能设备的结合将是未来水利工程混凝土施工的发展方向。

特殊部位的浇筑需采取针对性措施。对于廊道、孔洞等复杂结构，可采用“二次振捣”工艺，即在混凝土接近初凝时进行补振，消除泌水形成的毛细通道。大坝迎水面等抗渗要求高的部位，宜采用坍落度较小的混凝土，并加强表面振捣，提高表层密实度。施工过程中还需同步监测模板变形，及时调整加固措施，确保结构尺寸精度。

3 水利工程混凝土施工质量控制

3.1 原材料质量控制

水利工程混凝土原材料的质量控制是确保施工质量的首要环节。水泥作为胶凝材料，其性能直接影响混凝土的强度和耐久性。根据 2025 年最新行业标准，水利工程应优先选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，强度等级不低于 42.5 级。对于大体积混凝土结构，宜采用低热水泥以减少水化热导致的温度裂缝风险。欧阳焕在研究中指出，“原材料检验、储存和使用是影响水利工程混凝土施工质量的重要环节”，这要求对每批进场水泥进行凝结时间、安定性和强度等指标的复验。

骨料质量对混凝土工作性能和力学性能具有决定性影响。粗骨料应选择质地坚硬、级配良好的碎石或卵石，针片状颗粒含量需严格控制。细骨料宜采用中砂，细度模数宜保持在2.3-3.0 范围内，含泥量不得超过 3‰ 特别值得注意的是，2025 年环保政策趋严背景下，部分传统采砂区受限，工程中更需加强替代骨料的性能验证。对于抗冻要求高的部位，骨料吸水率应低于 1.5% ，并通过冻融循环试验验证其耐久性。

拌合水质量常被忽视但至关重要。根据现行规范，饮用水可直接用于混凝土拌制，其他水源需检测pH值、氯离子含量及硫酸盐含量等指标。在 2025 年滇中引水等重大工程实践中，已全面禁止使用未经处理的工业废水或含油污水，以防止钢筋锈蚀和混凝土强度下降。单建军的研究表明，通过系统化的质量控制措施可显著提升混凝土质量稳定性，这包括建立原材料进场台账、实行分仓存储等具体做法。

外加剂的应用已成为现代混凝土技术的重要组成部分。减水剂能有效降低水灰比而不影响工作性，缓凝剂可调节凝结时间以适应高温环境施工。2025 年新型聚羧酸系减水剂在水利工程中普及率已超过 70% ，其与水泥的适应性试验成为必检项目。引气剂的掺入能改善混凝土抗冻性，但含气量需控制在 4%-6% 范围内。所有外加剂均需提供型式检验报告，并在施工前进行现场试配验证。

矿物掺合料的使用既符合可持续发展要求，又能改善混凝土性能。粉煤灰作为活性掺合料，可替代部分水泥并降低水化热，但其烧失量和细度需符合Ⅱ级及以上标准。矿渣粉的比表面积宜控制在 400-500m²/kg ，过细会增大需水量。宁策建议从组织机构、制度建设、质量监督三方面构建完整的质量管理框架，这对掺合料等新型材料的质量控制尤为重要。

原材料储存管理是质量控制的延伸环节。水泥应存放于干燥防潮的专用仓库，不同品种、标号的水泥需分开堆放，先进先出。骨料堆场需硬化处理并设置排水沟，防止泥土混杂。2025年智能仓储系统的应用使原材料追溯更加便捷，通过二维码标识可实现从进场到使用的全过程监控。对于特殊工程如颜晓晓所述，还需采取针对性的温度控制措施，避免材料因环境温度变化导致性能波动。

3.2 施工过程质量控制

水利工程混凝土施工过程的质量控制是确保工程结构安全性和耐久性的关键环节。随着2025 年智能施工技术的普及，质量控制已从传统的经验判断转向数据驱动的精细化管理模式。施工过程中的质量控制需覆盖拌和、运输、浇筑、振捣等全流程，每个环节都需建立明确的操作规范和检验标准。

拌和环节的质量控制首先需确保计量精度。现代拌和站普遍采用电子称量系统，误差需控制在±1%以内。李松涛指出，“精确的原材料配比是保证混凝土均匀性和稳定性的基础”，这要求定期校验称量设备并保留校验记录。拌和时间应根据配合比要求调整，一般不少于 90 秒，确保材料充分混合。高温季节施工时，需监测骨料温度并采取加冰降温等措施，控制拌合物出机温度不超过 30℃。

运输过程的质量控制重点在于防止离析和坍落度损失。罐车运输时应保持搅拌筒持续转动，转速宜为 2-6 转/分钟。运输时间不宜超过初凝时间的 2/3，对于掺外加剂的混凝土更需严格控制。2025 年部分工程已应用物联网技术，通过车载传感器实时传输混凝土温度、稠度等数据，实现运输过程的可视化管理。李璇强调运输环节的监控对保证混凝土施工质量具有重要作用，特别是对于远距离输送的大型水利项目。

浇筑前的准备工作直接影响施工质量。模板安装需保证尺寸准确、接缝严密，钢模板拼缝宽度应小于 1mm，木模板需充分湿润防止吸水。钢筋保护层厚度需使用专用垫块控制，误差不超过±3mm。在 2025 年施工实践中，采用三维激光扫描技术复核模板定位精度已成为质量控制新手段。浇筑前还应检查基底处理情况，清除积水杂物，对于干燥基面需预先湿润但不得有明水。

浇筑过程的质量控制要点包括分层厚度、浇筑速度和温度管理。大体积混凝土宜采用分层浇筑法，每层厚度控制在 30-50cm，上层浇筑需在下层初凝前完成。浇筑应连续进行，中断时间不得超过混凝土初凝时间。在 2025 年夏季高温条件下，部分工程采用“跳仓法”施工，即分块间隔浇筑，有效降低温度应力。浇筑过程中需同步制作标准养护试件和同条件养护试件，为质量评定提供依据。

振捣质量控制的核心是确保混凝土密实度。插入式振捣器的插点应呈梅花形布置，间距不超过振捣棒作用半径的 1.5 倍。对于钢筋密集区域，可采用直径 30mm的小型振捣棒辅助施工。智能振捣系统能自动记录振捣时间、深度等参数，并通过颜色标识已振区域，避免漏振或过振。表面振捣需在混凝土初凝前完成，采用平板振捣器时重叠宽度不小于 10cm。

特殊气候条件下的质量控制措施需有针对性。雨季施工应备足防雨棚，突遇降雨时应立即覆盖已浇筑部位；冬季施工需采用综合蓄热法，环境温度低于-5℃时应暂停施工；大风天气需加强表面保湿，防止塑性收缩裂缝。2025 年极端天气事件频发，更需建立完善的气候响应机制，通过气象预警系统提前调整施工计划。

施工过程的质量记录与追溯体系日益重要。每道工序都应形成完整的检验记录，包括自检、互检和专检数据。区块链技术的应用使质量数据具有不可篡改性，为工程验收提供可信依据。通过建立从原材料到成品的全链条质量档案，可实现质量问题的精准溯源和责任认定。李松涛认为完善的质量追溯系统是提升施工质量管理水平的有效途径。

结语

科学合理的配合比设计是保证混凝土性能的基础，其中水灰比控制、骨料级配优化及外加剂选用尤为关键。分层浇筑与智能振捣技术的结合应用显著提升了结构密实度，有效减少了冷缝、蜂窝等质量缺陷。全过程质量控制体系的建立与实施，包括原材料检验、施工工艺监督和后期养护管理，对保障工程整体质量具有决定性作用。2025 年智能监测技术的广泛应用，使施工过程更加透明可控，为质量追溯提供了可靠依据。

参考文献

[1] 齐林.水利工程混凝土施工技术及其质量控制对策分析[J].《中文科技期刊数据库(全文版)工程技术》,2025,(2):058-061.

[2] 李松涛.水利工程混凝土施工技术及质量控制的策略[J].《水上安全》,2025,(1):94-96.

[3] 靳祥.水利工程混凝土施工技术及其质量控制策略[J].《中文科技期刊数据库(文摘版)工程技术》,2025,(3):118-121.

[4] 宁策.水利工