建筑工程中大體積混凝土澆筑問題及養(yǎng)護措施

張霄逸 蘭州現(xiàn)代職業(yè)學(xué)院講師

在大體積混凝土作業(yè)過程中，最大的技術(shù)難點和問題是找到應(yīng)對表面裂縫問題的手段和方法。絕大多數(shù)大體積混凝土出現(xiàn)開裂問題，主要與降溫收縮、干燥收縮有關(guān)。自由狀態(tài)下的混凝土即便出現(xiàn)收縮情況也不會有內(nèi)部拉應(yīng)力問題的出現(xiàn)。如果混凝土面臨地基約束條件，其內(nèi)部就會有拉應(yīng)力的出現(xiàn)。拉應(yīng)力比混凝土當前抗拉強度高的時候，混凝土就會出現(xiàn)開裂問題。

一、大體積混凝土項目的澆筑特點

與常規(guī)混凝土項目的唯一區(qū)別是，大體積混凝土體積更大。一般大體積混凝土的結(jié)構(gòu)物尺寸超過1 m 以上，施工中對于原材料有著很龐大的需求，有著十分復(fù)雜的工程條件。為保障工程質(zhì)量，必須做到規(guī)范化施工，特別是連續(xù)化混凝土的澆筑[1]。假設(shè)沒有保障連續(xù)性，就會出現(xiàn)嚴重的施工裂縫，影響澆筑效果、澆筑質(zhì)量。之所以要在大體積混凝土澆筑中添加膨脹劑與減水劑，是為了改善混凝土的整體性。在大體積混凝土施工中，水熱化引起的影響十分突出[2]。在大體積混凝土自身體積因素的限制下，混凝土內(nèi)部的熱量無法散發(fā)。此時內(nèi)部與外部就會出現(xiàn)較大的溫度差異，引起嚴重的裂縫問題。此外，大體積混凝土的后期養(yǎng)護要求較高，需要多加注意。

1、控制裂縫

為了實現(xiàn)裂縫的有效控制，施工環(huán)節(jié)必須做好水泥與砂石比例管理，控制水泥用量，控制水泥反應(yīng)階段出現(xiàn)的熱量。混凝土作業(yè)時可加入適量的減水劑、膨脹劑用于調(diào)整水泥比例、水泥用量，以滿足建筑物建設(shè)要求為基礎(chǔ)，確?；炷列阅苓_標[3]。必須掌握溫差問題，不能忽視溫差引起的影響。降低初始溫度十分重要，是避免內(nèi)外出現(xiàn)過大溫差的前提。可以用冷水降溫方法，控制表面初始溫度。如果溫差在25 ℃以內(nèi)，可以直接拆模；如果溫差超過25 ℃，需要使用相應(yīng)的降溫方法，溫度降下后拆模。澆筑混凝土?xí)r，必須安排專人監(jiān)控，負責(zé)溫度變化監(jiān)測，記錄溫度變化過程，并及時采取有效的應(yīng)對措施。另外，為避免混凝土裂縫出現(xiàn)，控制鋼筋保護層厚度也是十分重要的，如果混凝土厚度非常大，混凝土易出現(xiàn)裂縫。

2、澆筑技術(shù)分析

在正式進行混凝土澆筑作業(yè)前，需要保障地面清潔與干爽。材料方面，需要結(jié)合現(xiàn)實需求與施工標準條件，把握澆筑技術(shù)要點，合理優(yōu)化材料配置，選擇與工程情況需求相匹配的水泥品種。做好澆筑材料的管理，選擇合適的水泥與砂石比例，做好初凝時間的控制工作。骨料的比例按照工程體積情況確定，一般為80%～83%，否則很難達到最優(yōu)建設(shè)效果。選擇骨料的時候更傾向于級配優(yōu)良、低線膨脹系數(shù)骨料。使用前認真觀察表面，不應(yīng)選擇有弱包裹層的骨料，要控制好巖石彈模，確保大體積混凝土能順利完成澆筑作業(yè)。如果有必要甚至需要人為適當延長凝固時間，讓混凝土可以有更多時間能散熱。通常，熱量蒸發(fā)時間在3 ～4 h[4]。施工中為了降低溫度，可以選擇多種手段，但絕不能使用的方法是中途加水。澆筑作業(yè)進行時，需要選擇分區(qū)澆筑與處理手段，嚴格按照規(guī)定流程與順序工作。振搗需要秉承緩慢拔出、快速插入原則，這樣才能保障振搗均勻性，提高混凝土密度。另外，混凝土凝固前需要認真澆筑，不可以出現(xiàn)中途中斷問題。如果遇到意外無法完成，需要使用補救手段保障澆筑質(zhì)量。

3、大體積混凝土澆筑思路

澆筑混凝土?xí)r，澆筑一層后振搗并繼續(xù)澆筑新混凝土。此外，施工中混凝土供應(yīng)、鋼筋疏密、結(jié)構(gòu)大小也是需要充分考慮的問題。澆筑混凝土需要用全面分層方式，也就是在第一層混凝土還沒有徹底凝固之前展開第二層澆筑。該方法大多被用在沒有過大施工面積的工程項目、工程平面。另外，分段分層施工方法也是常用手段，該方法從底層開始，隨后一層層往上澆筑。遇到厚度比較大的結(jié)構(gòu)，這種方法的操作會遇到較大的麻煩。分層分段施工可以有效緩解混凝土不足問題。面對長度比厚度大的結(jié)構(gòu)體施工，斜面分層施工是非常好的方式。從下往上澆筑，斜面坡度需要≤1/3。

4、合理配比材料

配合比的設(shè)計要求為，充分保障設(shè)計強度，做好水化熱問題的處理，確?；炷量杀眯?、和易性達標，控制水與水泥用量。

施工中所用的水泥必須是水化熱低于32.5 MPa 的礦渣水泥，用量為340 kg/m3水泥。作業(yè)時需要向混凝土中添加一級粉煤灰100 kg/m3。大體積混凝土的粉煤灰摻和能節(jié)省大量水泥，并提升混凝土可泵性。因為礦渣水泥自身就有一定量惰性與活性的摻合料，所以必須做好施工細節(jié)管理，以免對工程安全性、穩(wěn)定性造成影響。

5、提高抗裂性

為了避免混凝土收縮，應(yīng)對混凝土收縮問題，最常用的方法與手段是使用行之有效的方法彌補收縮混凝土，將其自縮性控制在工程項目可控范圍內(nèi)。施工中必須嚴格按照混凝土的添加標準、應(yīng)用技術(shù)確定措施?？茖W(xué)合理的技術(shù)手段是保障混凝土抗裂性達標的必要前提。施工中混凝土的各種材料配比管理十分重要。我國土木工程大體積混凝土施工作業(yè)必須嚴格按照規(guī)定施工，絕不能隨意調(diào)整材料配比。施工前現(xiàn)場人員進行測試，在多次測試與對比中確定最合理的配比方案，以強化混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。

二、大體積混凝土裂縫成因

在大體積混凝土項目施工中，如果混凝土內(nèi)外出現(xiàn)比較大的溫差或者受質(zhì)點約束，此時溫度應(yīng)力變大，超出混凝土抗拉承受上限，所以會有裂縫出現(xiàn)。如果裂縫的寬度不足以對結(jié)構(gòu)的強度造成嚴重影響，則不用處理。但如果寬度大小足以影響結(jié)構(gòu)的耐久性，就必須正確認知裂縫成因。

1、水化熱

澆筑大體積混凝土?xí)r，水和水泥的相遇會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，此時會釋放大量熱量，而高強度結(jié)構(gòu)的斷面會影響熱量的揮發(fā)。因為大體積混凝土外殼比較厚，所以內(nèi)部熱氣釋放不出去，久而久之就會堆積大量熱氣，使內(nèi)外出現(xiàn)非常大的溫差。大體積混凝土項目完成澆筑后，內(nèi)部溫度一般在5 天左右時達到最高。

2、收縮變化

在水泥硬化過程中，水分需求比較大。大體積混凝土施工水分需求為20%?；炷聊踢^程中水分持續(xù)蒸發(fā)，此時混凝土收縮，體積變小，影響混凝土質(zhì)量。從本質(zhì)上來看，大體積混凝土項目的收縮與施工方式、摻合料種類、調(diào)配比例、水泥種類有直接關(guān)系。

3、外界氣溫

施工時外界氣溫同樣會影響大體積混凝土的澆筑溫度、澆筑質(zhì)量。外界氣溫較低時，混凝土本身的溫差問題變得非常突出，致使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂紋，影響項目建設(shè)穩(wěn)定性。

三、大體積混凝土項目澆筑養(yǎng)護措施

大體積混凝土項目澆筑作業(yè)完成后，必須讓混凝土立刻進入靜置狀態(tài)凝固。在凝固過程中，很多外界因素都會影響混凝土質(zhì)量。為了減少外界因素帶來的影響，需安排專人進行大體積混凝土工程養(yǎng)護管理工作。

1、合理控制混凝土內(nèi)外溫差

為了保障混凝土性能穩(wěn)定，減少裂縫問題出現(xiàn)的概率，混凝土的內(nèi)外溫度必須盡可的能控制在20 ℃以內(nèi)。當然如果混凝土材料抗裂性良好，可以適當放寬該要求，一般在20 ～24 ℃。另外,為了可以準確且及時掌握混凝土的內(nèi)外溫差狀況，澆筑環(huán)節(jié)需要設(shè)置測溫管，配合使用外部的測溫設(shè)備。如果發(fā)現(xiàn)混凝土內(nèi)外溫差超過規(guī)定值，必須及時制定應(yīng)對策略消除負面影響。

混凝土內(nèi)外溫差表現(xiàn)有4 種常見形式：（1）外溫比內(nèi)溫高，可以采用潑灑涼水的方式予以處理，這是一種成本很低且效果良好的方法，但操作過程中必要控制好混凝土含水量；（2）內(nèi)溫比外溫高，需要在澆筑環(huán)節(jié)設(shè)置冷水管；（3）正值溫差，需要使用降溫手段；（4）負值溫差，需要進行保溫，常用方法有鋪設(shè)塑料膜、草席。

2、合理預(yù)測溫度

以補償收縮與約束條件為前提，決定和影響大體積混凝土降溫收縮效果的關(guān)鍵點在于降溫速度、降溫值，這里的降溫值=（水化熱升溫值+澆筑溫度）-環(huán)境溫度。為了避免有大體積混凝土裂縫問題的出現(xiàn)，需要提前預(yù)測澆筑溫度，了解混凝土升溫后的應(yīng)力大小，以此為參考點制定控制澆筑溫度的手段，并制定應(yīng)急措施。

3、提高混凝土抗裂性

抗裂性不足是混凝土出現(xiàn)裂縫的重要誘因。為了提高混凝土的抗裂性，澆筑完成后需要在澆筑面表面設(shè)置抗裂鋼筋網(wǎng)片?？沽丫W(wǎng)片是控制混凝土收縮量的有效方法，能有效預(yù)防收縮裂縫問題。

4、使用均勻、非強制降溫措施

大體積混凝土作業(yè)使用2 種模板，即木模與鋼模。鋼模板使用中，為應(yīng)對保溫養(yǎng)護需求，需要在外部使用保溫方法。木模板使用中，木模板可以直接作為保溫材料。不論木模板還是鋼模板，拆除后都要按照大體積混凝土的塊體實際溫度情況，根據(jù)溫控指標要求采取相應(yīng)保溫方法。

四、結(jié)語

當前，大體積混凝土項目的出現(xiàn)為人們提供了舒適、安全的生活環(huán)境、工作環(huán)境。但是，大體積混凝土項目施工環(huán)境、施工條件復(fù)雜，面對大體積混凝土項目的廣泛普及，必須深入思考大體積混凝土項目的施工特點、具體情況，做好過往經(jīng)驗總結(jié)，分析裂縫出現(xiàn)原因，采取行之有效的應(yīng)急預(yù)案、預(yù)防措施，優(yōu)化技術(shù)工藝，確保澆筑作業(yè)有序推進，最大限度地保障混凝土性能和工程質(zhì)量，為我國建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供支持。