大體積混凝土澆筑技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用

龐亞峰

【摘要】混凝土是現(xiàn)代建筑施工中最常用且常見的建筑材料，具體應(yīng)用方式隨著建筑工程的設(shè)計(jì)施工要求進(jìn)行調(diào)整。隨著現(xiàn)代建筑規(guī)模越來越大，高度越來越高，建筑施工對混凝土澆筑的體積要求也逐漸升級(jí)，混凝土澆筑所形成的構(gòu)筑物體積越來越大，大體積混凝土構(gòu)筑物的概念應(yīng)運(yùn)而生。大體積混凝土是指斷面厚度超過80cm的混凝土構(gòu)筑物，這種厚度的混凝土澆筑施工對材料配比、澆筑手法、振搗施工等環(huán)節(jié)都有更高的技術(shù)要求，處理不當(dāng)會(huì)衍生出諸多問題。與傳統(tǒng)的混凝土構(gòu)筑物澆筑施工技術(shù)的成熟度不同，大體積混凝土構(gòu)筑物施工技術(shù)還不夠成熟，施工人員需要解決大體積混凝土澆筑后的裂縫問題，解決有可能導(dǎo)致大體積混凝土裂縫的荷載問題、溫度應(yīng)力問題、收縮膨脹問題、變形問題，才能夠提高大體積混凝土澆筑質(zhì)量和建筑整體施工效果。建筑領(lǐng)域需要重視對大體積混凝土施工技術(shù)的研究和發(fā)展，解決大體積混凝土施工存在的問題，保證建筑工程施工質(zhì)量。本文主要圍繞建筑領(lǐng)域施工技術(shù)展開，分析和探討的是大體積混凝土澆筑技術(shù)在建筑施工領(lǐng)域中的應(yīng)用，希望可以為改善建筑領(lǐng)域中大體積混凝土施工的現(xiàn)狀提供一些思路和參考。

【關(guān)鍵詞】建筑工程;大體積混凝土;澆筑技術(shù);技術(shù)應(yīng)用

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

17.030

隨著大規(guī)模建筑工程數(shù)量越來越多，在工程建設(shè)中的占比越來越大，為了保證工程施工效率，一次性澆筑的混凝土體積越來越大。大體積混凝土是指長寬最小尺寸在1m以上，厚度在80cm以上的混凝土構(gòu)筑物，這種體量的混凝土由于體積量大的原因，更容易受到溫度應(yīng)力、收縮膨脹等因素的影響而產(chǎn)生有害裂縫，一旦有害裂縫數(shù)量或影響程度擴(kuò)大，會(huì)威脅到整個(gè)混凝土構(gòu)筑物的質(zhì)量安全。應(yīng)用到大體積混凝土構(gòu)筑物的建筑工程多為高層、超高層建筑，或體積龐大的基礎(chǔ)設(shè)施建筑，比如水利工程、市政道路等。在這樣的建筑物中，混凝土有害裂縫所帶來的傷害比中小型建筑物更大，所造成的威脅也更廣。澆筑大體積混凝土是建筑領(lǐng)域的大勢所趨，大體積混凝土裂縫是不得不正視的工程病害，想要保證大規(guī)模工程建筑的施工質(zhì)量就必須要通過施工技術(shù)的應(yīng)用來控制病害。

一、大體積混凝土概述

1.大體積混凝土特點(diǎn)

大體積混凝土構(gòu)筑物體積龐大，施工難度大、工程量也大，施工人員需要處理的問題和細(xì)節(jié)也多。如果在澆筑、養(yǎng)護(hù)過程中出現(xiàn)了操作失誤就有可能導(dǎo)致貫穿性的有害裂縫，影響混凝土構(gòu)筑物的質(zhì)量安全和正常使用。而大體積混凝土之所以容易產(chǎn)生有害裂縫，正是因?yàn)榛炷翗?gòu)筑物的一次性構(gòu)筑長度長、厚度高，所以混凝土水化產(chǎn)生的溫度應(yīng)力也大。溫度應(yīng)力越大就越難以控制，因?yàn)榛炷林兴嗨a(chǎn)生的熱量難以迅速被傳導(dǎo)散發(fā)，就會(huì)在混凝土內(nèi)外形成較大的溫度差，從而產(chǎn)生溫度應(yīng)力。當(dāng)內(nèi)部溫度高、外部溫度低時(shí)，熱脹冷縮會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部膨脹，從而在外部產(chǎn)生裂縫。除此外，外部溫度控制不當(dāng)導(dǎo)致內(nèi)部溫度低、外部溫度高時(shí)，熱脹冷縮會(huì)導(dǎo)致向內(nèi)收縮，超出外部應(yīng)力極限時(shí)同樣會(huì)產(chǎn)生裂縫。由此可見，溫度控制不當(dāng)會(huì)直接影響到有害裂縫的產(chǎn)生，這是大體積混凝土的特點(diǎn)。

2.大體積混凝土有害裂縫

在實(shí)際工程施工中，室內(nèi)混凝土結(jié)構(gòu)被允許存在的裂縫寬度為0.3mm，室外被允許存在的裂縫寬度為0.2mm，超出這個(gè)寬度的裂縫基本可歸為有害裂縫[1]。因?yàn)閷τ诨炷两Y(jié)構(gòu)而言，0.1～0.2mm的裂縫會(huì)產(chǎn)生防水方面的問題，但由于裂縫寬度較小所以影響程度比較小;0.2～0.3mm的裂縫會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的防水問題，且在水分的滲透下裂縫還會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大[2]。因此，在室外的混凝土結(jié)構(gòu)被限制在0.2mm以下，室內(nèi)的混凝土結(jié)構(gòu)可以適當(dāng)放寬至0.3mm，但如果是地下或半地下的混凝土結(jié)構(gòu)，需要及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)救才能夠避免出現(xiàn)更為負(fù)面的滲水問題。并不是所有的裂縫都會(huì)被歸為有害裂縫，具有貫穿性質(zhì)的或位置較深的裂縫危害較大，前者可切斷整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)，后者也威脅了整體的穩(wěn)定，并且有進(jìn)一步發(fā)展為貫穿裂縫的可能性，是施工人員必須嚴(yán)肅對待的兩種裂縫。

3.大體積混凝土的關(guān)鍵技術(shù)

大體積混凝土施工的關(guān)鍵在于控制溫度應(yīng)力，溫度應(yīng)力的產(chǎn)生與水泥水化現(xiàn)象有重要關(guān)系，因此，減少水泥用量、水用量是比較可行的技術(shù)之一，沉入粉煤灰控制水化產(chǎn)熱是可行技術(shù)之二，做好養(yǎng)護(hù)控溫是可行技術(shù)之三。同時(shí)，技術(shù)人員需要準(zhǔn)備好相應(yīng)的補(bǔ)救措施，比如化學(xué)灌漿等，對已經(jīng)出現(xiàn)有害裂縫的大體積混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行補(bǔ)救處理，保證整體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量安全。

（1）約束力控制技術(shù)

在大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工的過程當(dāng)中，通過對外部約束力進(jìn)行有效控制可以有效提升整個(gè)工程的質(zhì)量。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，可以從以下幾個(gè)方面來實(shí)現(xiàn)。第一是可以通過合理設(shè)置滑動(dòng)層來減少地基下沉和位移的量，以此來減少混凝土當(dāng)中的約束力。第二，還可以通過對溫度應(yīng)力的控制來達(dá)到約束力控制的效果。從溫度管理的角度來說，在施工場地當(dāng)中可以通過覆蓋、蓄水等方式來將溫度控制在合理的范圍之內(nèi)，使混凝土內(nèi)外部的溫度差得以控制，以此來減低溫度在大體積混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力。

（2）溫度控制技術(shù)

對于溫度應(yīng)力比較大的情況，可以通過強(qiáng)制降溫的方式來進(jìn)行處理。具體來說，施工人員可以在大體積混凝土的內(nèi)部埋設(shè)一定數(shù)量的水管，在需要降溫的時(shí)候只需要將冷水注入到混凝土內(nèi)部即可。與此同時(shí)，在大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工的過程當(dāng)中還可以適當(dāng)?shù)販p少水泥的用量，使用地?zé)崴?、粉煤灰硅酸鹽水泥等材料代替部分傳統(tǒng)的水泥材料，這樣也可以達(dá)到預(yù)期的效果。除此之外，還可以在混凝土攪拌的時(shí)候加入特殊的材料來促進(jìn)內(nèi)部熱量的發(fā)散，同時(shí)促進(jìn)攪拌的充分性。

（3）抗裂性能提升技術(shù)

對于大體積混凝土當(dāng)中裂縫問題的預(yù)防，提升抗裂性能是一個(gè)重要的途徑。而要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，就要對混凝土材料當(dāng)中的配比進(jìn)行控制，要求施工人員要嚴(yán)格按照相應(yīng)的工藝操作方式來進(jìn)行操作，同時(shí)按照調(diào)配的要求來合理配比。在大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工之前，施工單位需要定期開展員工培訓(xùn)活動(dòng)，使所有員工都豎立起良好的質(zhì)量責(zé)任意識(shí)，能夠按照要求和流程來進(jìn)行配比，而不是按照自身的經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行。在施工的過程當(dāng)中，施工人員可以適量地添加一定量的鋼筋或者其他的添加劑，結(jié)合實(shí)際情況來做好對混凝土碰撞率的控制，使其收縮性在合理的范圍之內(nèi)，以此來減少抗裂性能發(fā)生的概率。

（4）抗拉強(qiáng)度提升技術(shù)

除了抗裂性能之外，大體積混凝土的抗拉強(qiáng)度也是需要重點(diǎn)控制的一個(gè)因素。在這個(gè)過程中，需要選擇有效的抗拉材料，常見的材料有金屬纖維和無機(jī)纖維，比如鋼纖維和聚丙烯纖維等，這些材料的加入可以有效提升混凝土的抗拉性能，同時(shí)降低混凝土的塑性流動(dòng)性。

二、大體積混凝土澆筑技術(shù)分析

1.大體積混凝土澆筑振搗方法

大體積混凝土澆筑應(yīng)采用薄層澆筑、一次到底的連續(xù)澆筑方法，嚴(yán)格控制每一層澆筑的厚度，嚴(yán)格控制每一次振搗的效果，幫助混凝土更充分的釋放出水化反應(yīng)茶樹能能的熱量，避免混凝土出現(xiàn)較為嚴(yán)重的溫度應(yīng)力問題，避免出現(xiàn)有害裂縫。通常情況下，大體積混凝土澆筑的厚度為500mm，間隔20～30min進(jìn)行兩次振搗，保證澆筑質(zhì)量和效果[3]。

2.大體積混凝土養(yǎng)護(hù)方法

在完成大體積混凝土的澆筑和振搗后，施工人員需要做好養(yǎng)護(hù)工作，避免大體積混凝土構(gòu)筑物在養(yǎng)護(hù)階段出現(xiàn)有害裂縫。養(yǎng)護(hù)方法主要為控溫和控制水分兩個(gè)方面：首先是控溫。在環(huán)境溫度較低的情況下，施工人員需要應(yīng)用棉氈、保溫薄膜等材料對澆筑好的混凝土進(jìn)行覆蓋，以保證混凝土構(gòu)件的溫度，避免因?yàn)榛炷镣獠繙囟冗^低，內(nèi)部溫度過高而產(chǎn)生過大的溫度差，降低有害裂縫產(chǎn)生的可能性。如果選用保溫薄膜進(jìn)行覆蓋的話，最好能夠保持薄膜內(nèi)有凝結(jié)水，保證構(gòu)筑物不會(huì)因?yàn)槿彼a(chǎn)生開裂。在環(huán)境溫度較高的情況下，施工人員需要注意減少覆蓋物進(jìn)行散熱，并定期向混凝土構(gòu)筑物上灑水。如何判斷環(huán)境溫度是需要覆蓋保溫材料還是減少保溫材料，需要根據(jù)環(huán)境溫度與混凝土內(nèi)部溫度差的關(guān)系來確定，溫差在25℃以上則說明需要增加覆蓋物，溫差在15℃以下則說明可以適當(dāng)減少覆蓋物，溫差在二者之間是比較適合混凝土構(gòu)筑物養(yǎng)護(hù)的溫差[4]。在整個(gè)養(yǎng)護(hù)過程中，施工人員需要在養(yǎng)護(hù)14天左右時(shí)掀開覆蓋物進(jìn)行查看，這一時(shí)期如果發(fā)現(xiàn)有細(xì)微的裂縫出現(xiàn)還可以進(jìn)行抹平，盡可能減少裂縫的出現(xiàn)。如果養(yǎng)護(hù)途中遇到環(huán)境溫度突然變化，施工人員需要根據(jù)實(shí)際情況酌情，通過控制溫度差來控制溫度應(yīng)力。為了達(dá)到這種效果，施工人員需要借助實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備，做好數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析。

3.大體積混凝土溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控方法

大體積混凝土一次澆筑的面積、厚度都比較大，施工人員想要做好溫度監(jiān)控，需要通過大面積布設(shè)溫度傳感器的方式來掌握混凝土溫度變化。在布置測溫點(diǎn)時(shí)，施工人員需要根據(jù)大體積混凝土的澆筑順序進(jìn)行布設(shè)，在不同的厚度位置上進(jìn)行布設(shè)，將大體積混凝土劃分為上中下三層，分別監(jiān)測混凝土底部、內(nèi)部、表面的溫度分布和變化。溫度傳感器的設(shè)置方向主要有0°、45°、90°、135°和豎直方向五種，對大體積混凝土進(jìn)行全覆蓋。溫度傳感器獲得的溫度數(shù)據(jù)需要以每30秒一次的頻率上傳至計(jì)算機(jī)中，進(jìn)行綜合分析和調(diào)整，切實(shí)保證大體積混凝土溫度的有效控制。

三、大體積混凝土澆筑技術(shù)在建筑施工中的具體應(yīng)用策略

1.大體積混凝土澆筑技術(shù)前期準(zhǔn)備

建筑工程的大體積混凝土澆筑技術(shù)前期需要做好材料準(zhǔn)備、人員準(zhǔn)備、設(shè)備準(zhǔn)備，做好各方面的協(xié)調(diào)工作，保證混凝土澆筑的質(zhì)量和效率。材料準(zhǔn)備即為混凝土的水灰比，不同的建筑需要不同的水灰比，合理的水灰比有助于施工人員對溫度應(yīng)力的控制。施工人員需要做好澆筑、振搗、養(yǎng)護(hù)的準(zhǔn)備，根據(jù)環(huán)境溫度情況準(zhǔn)備好保溫薄膜、棉氈或擠塑板，給予澆筑后的大體積混凝土結(jié)構(gòu)更好的處理效果，保證混凝土澆筑效果。除此外，施工人員還需要做好環(huán)境溫度突然發(fā)生變化的準(zhǔn)備，做好澆筑過程中突發(fā)問題的應(yīng)急準(zhǔn)備方案。

2.大體積混凝土澆筑過程實(shí)行

在大體積混凝土澆筑過程中，施工人員需要做好反復(fù)試驗(yàn)，探索出最合適的混凝土材料比例，做好外界溫度環(huán)境的持續(xù)關(guān)注，合理使用減水劑、粉煤灰等材料，做好溫度監(jiān)控點(diǎn)位的布設(shè)，借助計(jì)算機(jī)做好大體積混凝土溫度變化監(jiān)控，根據(jù)內(nèi)外溫度差進(jìn)行靈活協(xié)調(diào)和處理。大體積混凝土澆筑過程中，施工人員一切行動(dòng)的目的都是圍繞控制溫度來展開的，控制溫度應(yīng)力，避免有害裂縫的形成是施工實(shí)行的關(guān)鍵。首先，大體積混凝土澆筑的表面應(yīng)保持絕對平整，1m范圍內(nèi)的高度差應(yīng)控制在5mm以內(nèi)，整體高度差應(yīng)控制在10mm以內(nèi)。其次，施工總的鋼筋、模板等位置需要重點(diǎn)澆筑、振搗和養(yǎng)護(hù)處理，避免因?yàn)闈仓燃夹g(shù)操作而影響鋼筋、模板的位置，若發(fā)生位移或形變會(huì)直接影響大體積混凝土的澆筑施工效果。所以，泵管的使用必須規(guī)范，不可直接放在鋼筋或模板上，應(yīng)設(shè)置保護(hù)措施;振搗棒的操作必須安全，不可直接觸及鋼筋、模板、預(yù)埋件等部分;模板拆除時(shí)需注意施工規(guī)范，并及時(shí)進(jìn)行回填。然后，大體積混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)的溫度差需要控制在15～25℃內(nèi)，超出這個(gè)溫度差范圍會(huì)直接影響到大體積混凝土的質(zhì)量，導(dǎo)致有害裂縫的出現(xiàn)。

結(jié)論：

在大體積混凝土澆筑過程中，施工人員需要重視對混凝土的分層澆筑、連續(xù)振搗、控溫養(yǎng)護(hù)，根據(jù)工程所需和國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行技術(shù)措施處理，保證工程施工質(zhì)量和效果。有害裂縫是影響大體積混凝土澆筑的最重要因素，也是施工人員必須在施工階段就處理好的負(fù)面影響因素。就目前我國的建筑工程施工技術(shù)來講，溫度差控制、溫度應(yīng)力控制仍然是大體積混凝土澆筑施工的難點(diǎn)，溫度實(shí)時(shí)傳感設(shè)備和計(jì)算機(jī)的加入和應(yīng)用能夠在一定程度上提高大體積混凝土澆筑施工的質(zhì)量，但還存在一定的發(fā)展空間，有害裂縫的影響尚未能控制到最低。大體積混凝土澆筑所牽涉到的工程量大、工序數(shù)量多、施工人員數(shù)量多，需要有效的監(jiān)督管理來保證澆筑施工有序進(jìn)行，保證各環(huán)節(jié)正確且準(zhǔn)確，通過管理來提升大體積混凝土澆筑的質(zhì)量。大體積混凝土澆筑對施工人員提出了更高的要求，習(xí)慣于傳統(tǒng)小體積混凝土澆筑的施工人員需要通過培訓(xùn)來掌握二者的不同，掌握大體積混凝土澆筑、振搗、養(yǎng)護(hù)的技術(shù)要點(diǎn)，并能夠及時(shí)處理施工過程中出現(xiàn)的問題，擔(dān)負(fù)起保證建筑工程施工的責(zé)任。

參考文獻(xiàn)：

[1]曾澄宇.大體積混凝土裂縫防治在實(shí)際工程中的應(yīng)用研究[D].南昌大學(xué)，2019.

[2]郭卓維.超長超厚大體積混凝土無縫施工技術(shù)研究與應(yīng)用[D].西安建筑科技大學(xué)，2020.

[3]王天驕.大體積混凝土溫度裂縫控制的研究[D].吉林大學(xué)，2019.

[4]袁干.大體積混凝土澆筑技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用[J].中國建筑金屬結(jié)構(gòu)，2020（10）：74-75.