大體積混凝土施工技術(shù)要點探析

苑 濤

大同市有道誠鑄現(xiàn)代建筑產(chǎn)業(yè)有限公司，山西 大同 037000

1 大體積混凝土工程施工過程中存在的問題

混凝土建筑中較為常見問題一個是部分混凝土結(jié)構(gòu)會存在裂縫。大體積混凝土由于自身體積較大，因而其受力強度相對較高。因此外載負荷或其他作用力大的體積混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響較小，產(chǎn)生裂縫的可能性也相對較小。但其產(chǎn)生裂縫的主要原因往往是在混凝土結(jié)構(gòu)硬化這一過程中，由于混凝土自身的性質(zhì)，常常會產(chǎn)生收縮作用，水泥水化的過程中水蒸發(fā)吸熱，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)在冷卻凝固的過程中，環(huán)境溫度會產(chǎn)生變化。這一變化會使大體積混凝土結(jié)構(gòu)自身產(chǎn)生溫度應(yīng)力與收縮應(yīng)力，上述內(nèi)容便是導(dǎo)致大體積混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的主要原因［1］。

1.1 設(shè)計方案或施工操作不當

在施工過程中由于結(jié)構(gòu)特殊而容易造成應(yīng)力集中的位置，例如轉(zhuǎn)角部位或者截面突變的位置，常會存在設(shè)計缺陷，或者在對外約束形式處理不恰當，針對這些問題，相關(guān)設(shè)計人員在這些特殊的位置在設(shè)計方案的過程中應(yīng)投入更多注意力。另一問題則為由于混凝土的配比設(shè)計不合理，常會導(dǎo)致混凝土的收縮變形效果與預(yù)想方案中的形狀差異較大，或者抗拉強度較低的問題。而在施工過程中，由于施工養(yǎng)護技術(shù)不成熟，對檢測養(yǎng)護方面重視力度不足等問題往往也會造成大體積混凝土產(chǎn)生裂縫。

1.2 水泥中水分蒸發(fā)化熱的影響

根據(jù)混凝土冷凝的物理原理和混凝土化學(xué)成分原理，凝固過程中的水化過程由于其產(chǎn)生大量的水化熱，該部分水化熱量是混凝土的內(nèi)部溫度不斷變化并且呈上升趨勢的主要原因。并且由于大體積混凝土的體積較大，熱量難以透過厚厚的混凝土層而散發(fā)，則會導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)中心溫度高，而表面溫度較低的狀況。根據(jù)力學(xué)和熱學(xué)的相關(guān)原理，若溫度差為內(nèi)高外低的狀況則會導(dǎo)致混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，最終導(dǎo)致大體積混凝土的形狀與預(yù)設(shè)方案有所出入，并且容易在混凝土表面產(chǎn)生裂縫。

1.3 混凝土收縮變形產(chǎn)生影響

混凝土的硬化過程常常會伴隨著一定的體積收縮，而這一收縮過程則會使其內(nèi)部產(chǎn)生一定的收縮應(yīng)力。根據(jù)物理力學(xué)定理可知，當混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉強度小于收縮應(yīng)力時，則會使混凝土結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生收縮裂縫。根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗以及知識原理，大體積混凝土結(jié)構(gòu)主要存在五種收縮變形問題，即凝縮變形、干燥收縮變形、冷收縮變形、自身收縮變形與碳化收縮變形。

1.4 約束條件對混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響

約束作用常會對混凝土的硬化變形過程產(chǎn)生影響，混凝土受到阻礙其變形二產(chǎn)生相應(yīng)的拉應(yīng)力。根據(jù)相關(guān)原理，我們可知對混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響的約束作用分為外約束與內(nèi)約束，內(nèi)約束指混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的收縮溫度與非均勻分布，這一約束的產(chǎn)生原理為混凝土結(jié)構(gòu)中各質(zhì)點不能夠均勻受力變形。外因素指結(jié)構(gòu)的邊界條件。

2 相關(guān)技術(shù)要點與解決策略

2.1 采取科學(xué)合理的設(shè)計方案

當前我國社會不斷發(fā)展，高層建筑物已遍布于城市的角落，由于高層建筑的數(shù)量不斷增加，對于大體積混凝土的施工工藝要求也在不斷提高。因而會導(dǎo)致設(shè)計強度隨著相關(guān)需求而不斷提高。在進行相關(guān)設(shè)計方案策劃中，應(yīng)考慮在大體積情況下干擾因素的影響程度，比如大體積的水泥泥土建筑物中，水泥的用量過大則會導(dǎo)致混凝土水化熱的升高。因此在設(shè)計過程中則應(yīng)采取科學(xué)有效的方式解決這一問題，使混凝土的內(nèi)外結(jié)構(gòu)溫差＜30℃。且大體積混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)采用強度等級在C20～C30 的范圍內(nèi)混凝土材料。采用上述方法能夠有效地確?；炷猎诖篌w積的情況下也能具有良好的工作性能，并且在一定程度上降低混凝土中的需用水量。

2.2 注重溫度控制

大體積混凝土的澆筑工藝中，溫度起著關(guān)鍵性的影響作用。進行大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫控計算的實質(zhì)是掌握混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫的具體的變化規(guī)律。當然，理論與實際施工操作會存在一定的差異，在實際施工中，由于受到自然環(huán)境和人為因素等影響，因而溫度控制無法實現(xiàn)百分之百達到某一標準范圍，因此在施工過程中對于溫度進行監(jiān)控制并將監(jiān)測結(jié)果進行實時分析，具有重要意義，能夠為有關(guān)團隊及時采取相應(yīng)措施，避免結(jié)構(gòu)裂痕的產(chǎn)生提供重要依據(jù)?？刂剖┕み^程中的溫度情況可以采用降低澆筑溫度和水管冷卻兩種常用的溫度控制方法。根據(jù)經(jīng)驗，進行混凝土澆筑的環(huán)境溫度一般不可＞28℃。若混合材料中含有石子和黃沙的成分，應(yīng)防止?jié)仓^程受到陽光直射，可以采取棚下澆筑的處理方式。若環(huán)境溫度較高，則可對原料石子進行澆水進行溫度控制。并且混凝土的輸送泵上還應(yīng)設(shè)置遮陽泵。由于大體積混凝土構(gòu)件的體積較為龐大，在澆筑過程中，若缺乏人工冷卻的相關(guān)措施，令其天然冷卻，則這一過程將會變得十分緩慢，以理論值計算這一冷卻過程可能達到幾年時間之長。因此，采用冷水水管方式來對大體積的混凝土結(jié)構(gòu)部件進行降溫，可以有效降低基礎(chǔ)溫差，控制溫度應(yīng)力，防止混凝土裂痕的產(chǎn)生。

2.3 注重材料控制

根據(jù)冷凝土的冷凝過程原理可知，混凝土的主要力量來自于水泥的水化熱，因此，在選擇混凝土原材料時，應(yīng)優(yōu)先考慮水化熱較低的水泥種類，單位水泥的用量應(yīng)控制在380kg。關(guān)于骨料的選取，應(yīng)優(yōu)先考慮膨脹系數(shù)，膨脹系數(shù)較小的骨料，更能夠在混凝土結(jié)構(gòu)中發(fā)揮良好性能。以碎石形狀為最佳，采用的碎石徑粒應(yīng)大些。有效降低冷凝過程水化熱，可以向混凝土中加入優(yōu)質(zhì)煤灰粉這一添加加料，煤灰粉的使用用量應(yīng)高于20%。外加劑也可以選用一些高效減水劑和膨脹劑，外加劑的使用可以改善混凝土的工作性能，并且減少混凝土結(jié)構(gòu)固件中膠凝材料的使用量，能夠有效地提高混凝土的整體強度，增強其防水性、抗裂性。

2.4 控制相關(guān)約束條件

在大體積混凝土建筑工程中，控制溫度的本質(zhì)是混凝土結(jié)構(gòu)的拉應(yīng)力小于混凝土的抗拉強度，通過采取一系列溫度控制措施，使大體積混凝土內(nèi)部溫度的變化得到有效控制，使其向預(yù)設(shè)的方案發(fā)展。具體的溫度控制措施可以參考如下：降低混凝土的內(nèi)外溫差，采取有效措施；使混凝土的分布保持均勻，使其達到科學(xué)允許的范圍；控制基礎(chǔ)溫差，防止產(chǎn)生與預(yù)設(shè)方案差異較大的收縮變形；注重混凝土的降溫速率控制，防止產(chǎn)生冷擊反應(yīng)。

3 結(jié)束語

綜上所述，做好大型混凝土施工工程中的相關(guān)準備工作、監(jiān)督工作，能夠有效起到保障作用，并且有利于降低工程成本，使效益達到最大化。