大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)在土木工程建筑中的應(yīng)用探析

高鑫

摘要：隨著社會發(fā)展，工程建筑中大體積混凝土應(yīng)用的頻次持續(xù)增多，國家及行業(yè)針對大體積混凝土的施工質(zhì)量控制發(fā)布了多項設(shè)計、施工技術(shù)規(guī)范、規(guī)程。大體積混凝土的主要膠凝材料是水泥，水泥與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)才能起到膠凝作用，同時會產(chǎn)生大量熱量，造成混凝土結(jié)構(gòu)整體溫度升高，結(jié)構(gòu)內(nèi)外會出現(xiàn)較大的溫差，產(chǎn)生的溫度應(yīng)力極易使混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)貫穿裂縫，直接影響結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、安全及使用壽命。文章結(jié)合工程案例及特點，從前期設(shè)計、配合比優(yōu)化設(shè)計、施工組織管理及冷卻水降溫動態(tài)監(jiān)測調(diào)整措施等方面進行闡述，供交流參考。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù);土木工程建筑;應(yīng)用探析

引言

大體積混凝土施工技術(shù)是影響整個建筑質(zhì)量的重要因素，因此，在施工過程中必須選擇適當?shù)氖┕ぜ夹g(shù)，并嚴格按照標準操作，以防止施工過程中出現(xiàn)混凝土裂縫。同時，要積極引進先進施工技術(shù)，提高大體積混凝土結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)水平，確保高效、優(yōu)質(zhì)、安全地完成土木工程施工，促進土木工程的可持續(xù)發(fā)展。

1大體積混凝土定義及溫控標準

相關(guān)規(guī)范術(shù)語明確表述，大體積混凝土是指混凝土結(jié)構(gòu)物實體最小尺寸不小于1m的大體量混凝土，或預(yù)計會因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導(dǎo)致有害裂縫產(chǎn)生的混凝土。另有表述為，澆筑塊體尺寸較大，需要考慮采取溫度控制措施以減少裂縫發(fā)生概率的混凝土。從規(guī)范的規(guī)定來看，大體積混凝土較易因水泥水化熱產(chǎn)生溫度變化，內(nèi)外溫差較大會產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性貫穿裂縫，是結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、安全及使用功能要求所不允許的。大體積混凝土不僅是厚度與其他普通混凝土存在不同，關(guān)鍵是由于混凝土中水泥水化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，因結(jié)構(gòu)斷面大，混凝土材料導(dǎo)熱系數(shù)低，結(jié)構(gòu)表面與內(nèi)部散熱降溫速度不同步，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)內(nèi)部與表面存在較大溫差，同時混凝土表面與周圍環(huán)境氣溫間的也會存在較大溫差，因溫差過大，混凝土結(jié)構(gòu)體積發(fā)生變形不同步，其產(chǎn)生的溫度應(yīng)力可能使混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破壞，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性貫穿裂縫。經(jīng)參考業(yè)內(nèi)相關(guān)論著，本工程大體積混凝土溫度控制采用的標準是：混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度與混凝土表面溫度的差值不超過25℃、混凝土外表面和當時施工環(huán)境最低溫度間差值也不超過25℃，混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部最大降溫速率控制在小于2.0℃/d。在對工程相關(guān)區(qū)域的承臺混凝土內(nèi)外溫度進行驗算時，發(fā)現(xiàn)最終的結(jié)構(gòu)溫差并未達到理想狀態(tài)，故將本工程按大體積混凝土標準要求采取溫度控制措施，防止因水化熱產(chǎn)生溫度應(yīng)力致使混凝土出現(xiàn)結(jié)構(gòu)貫穿裂縫。結(jié)合現(xiàn)場施工條件及外部環(huán)境，針對性地采用了以下溫度控制措施。

2大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的種類

2.1溫度裂縫

大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因之一是施工過程中的溫度應(yīng)力問題。在施工過程中，如果溫度發(fā)生顯著變化，則混凝土結(jié)構(gòu)會膨脹或收縮，在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生溫度應(yīng)力?；炷恋膬?nèi)外溫度差越高，溫度應(yīng)力水平越高。當澆注大體積混凝土?xí)r，混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部水泥會發(fā)生水合反應(yīng)，產(chǎn)生大量熱能使混凝土內(nèi)部溫度急劇上升。但由于混凝土外部溫度變化不大，內(nèi)部與外部之間的溫差變大，如果該溫度差超過25℃，則會出現(xiàn)混凝土裂縫。

2.2收縮裂縫

裂縫本身會因為溫度變化而自行收縮。如果在澆筑混凝土后未正確固化混凝土，水合作用會消耗大量水分，使水泥凝膠孔減少，干燥效果隨之降低，出現(xiàn)嚴重的自收縮現(xiàn)象。浸沒混凝土內(nèi)部的水分不斷減少，會在結(jié)構(gòu)孔隙中產(chǎn)生很大負壓，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。大體積混凝土在硬化完成后，表面水分的揮發(fā)快于內(nèi)部水分，混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部和外部的收縮率和變形率不同，產(chǎn)生特定的張應(yīng)力，導(dǎo)致收縮開裂現(xiàn)象。

3建筑工程大體積混凝土結(jié)構(gòu)管理優(yōu)化策略

3.1合理選擇混凝土原料

為保障大體積混凝土結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性能，施工過程中，專業(yè)人員應(yīng)該加強各種材料的質(zhì)量控制。在原材料選擇時，為保障大體積混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性，應(yīng)該從材料使用標準出發(fā)，確保各類原材料的質(zhì)量達標，并適當在混凝土混合料中使用一定量的添加劑，優(yōu)化混凝土性能。大體積混凝土的水、水泥、骨料和粉煤灰選擇應(yīng)注意3個要點：（1）水泥與水。混合料配制時采用的水應(yīng)符合飲用水標準，嚴禁使用含有雜質(zhì)和污染物的水作為混凝土配制水。因為水泥存在水化熱現(xiàn)象，而水化熱反應(yīng)對混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的危害是非常大的，市場上的水泥種類非常多，不同種類的水泥，水化熱反應(yīng)程度存在差異，因此，在水泥選擇時應(yīng)注重對水泥細度、水化熱等性能的考察，應(yīng)盡量選擇低水化熱的水泥，比如，礦渣水泥或者硅酸鹽水泥。（2）骨料?；炷粱旌狭现械墓橇线x擇也非常重要。在骨料選擇時，最好選用級配好、巖石彈性小、質(zhì)量達標和清潔度好的骨料。混凝土中的骨料有粗細骨料之分。大粒徑粗骨料的使用，可以有效減弱水泥水化熱對混凝土結(jié)構(gòu)造成的不利影響，預(yù)防和控制混凝土裂縫，而使用細骨料時，通過砂石粒徑的控制可以對水泥水化熱效率實現(xiàn)良好的控制。（3）粉煤灰。粉煤灰是重要的添加劑，其在混凝土混合料中的使用，可以取代部分水泥。

3.2科學(xué)配制混凝土

大體積混凝土的配制階段，要根據(jù)建筑工程的結(jié)構(gòu)施工要求來確定混凝土的配合比。配合比設(shè)計結(jié)果最終反映的是混凝土中各種原材料的使用量。配合比設(shè)計需考慮的因素非常多，除了基本的結(jié)構(gòu)需求，還需要充分考慮各種原材料的特性等，保障配合比更加科學(xué)合理。建筑工程都有其獨特的結(jié)構(gòu)要求，在利用大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工時，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)特殊性選擇恰當?shù)呐浜媳龋豢芍苯诱瞻崞渌こ痰呐浜媳??；炷僚浜媳仍O(shè)計時，應(yīng)做好配合比試驗，經(jīng)過多次試驗來確定各種材料的用量和比例。

3.3合理運輸大體積混凝土

在施工作業(yè)開展的過程中，工程企業(yè)應(yīng)根據(jù)建筑工程大體積混凝土結(jié)構(gòu)的施工要求，進行混凝土材料的規(guī)范化運輸。在配制結(jié)束以后，應(yīng)根據(jù)運輸?shù)攸c、運輸時間，來選擇最為恰當?shù)倪\輸方式，科學(xué)有效地控制運輸時的砂漿流出、泌水等問題。大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工作業(yè)中的混凝土需求量大，混凝土配制地與施工地之間的距離較遠時，在施工作業(yè)中，應(yīng)注意對運輸路線的科學(xué)規(guī)劃，選擇最優(yōu)的路線和恰當?shù)倪\輸工具。

3.4科學(xué)應(yīng)用水汽加熱技術(shù)

水汽加熱技術(shù)在混凝土施工作業(yè)中的應(yīng)用，可以為大體積混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量提供技術(shù)支持?；炷翑嚢枳鳂I(yè)中，施工人員要對混凝土溫度加以科學(xué)控制，做好攪拌時間的控制，保障攪拌工序順利實施。如果混凝土攪拌量較大，可以利用蒸汽爐設(shè)備開展混凝土攪拌作業(yè)，從而有效控制混凝土內(nèi)外部溫差，減小了內(nèi)外部的溫度差值，提升混凝土的性能。

結(jié)語

綜上所述，大體積混凝土結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量非常重要，要加強對大體積混凝土結(jié)構(gòu)的技術(shù)研究，選擇適合當?shù)厍闆r的技術(shù)方法，避免開裂現(xiàn)象的發(fā)生。只有保證大體積混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，才能為建筑物的穩(wěn)定性和安全性奠定良好基礎(chǔ)。確保建筑物在使用后可以更加安全，同時保證其功能不受影響。通過對本工程大體積混凝土的識別，從配合比設(shè)計、原材料控制、施工組織安排、冷卻措施應(yīng)用、溫度監(jiān)測手段及保溫保濕等多項措施的聯(lián)合應(yīng)用，結(jié)構(gòu)未出現(xiàn)貫穿性裂縫及表面裂縫，保證了結(jié)構(gòu)質(zhì)量，保證的結(jié)構(gòu)的安全和使用功能，取得了良好的效果。

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