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

范文斌 山西宏廈建筑工程第三有限公司

1 大體積混凝土結(jié)構(gòu)特點

大體積混凝土與普通混凝土的區(qū)別表面上看是厚度不同，但其實質(zhì)的區(qū)別是由于混凝土中水泥水化要產(chǎn)生熱量，大體積混凝土內(nèi)部的熱量不如表面的熱量散失得快，造成內(nèi)外溫差過大，其所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力可能會使混凝土開裂。

因此判斷是否屬于大體積混凝土既要考慮厚度這一因素，又要考慮水泥品種、強度等級、每立方米水泥用量等因素，比較準確的方法是通過計算水泥水化熱所引起的混凝土的溫升值與環(huán)境溫度的差值大小來判別。

一般來說，當其差值＜25℃時，其所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力將會小于混凝土本身的抗拉強度，不會造成混凝土的開裂；當差值＞25℃時，其所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力有可能大于混凝土本身的抗拉強度，造成混凝土的開裂，此時就可判定該混凝土屬大體積混凝土。

2 大體積混凝土出現(xiàn)裂縫原因

2.1 干縮變形裂縫

混凝土澆筑后處于塑性狀態(tài)時，因混凝土水化熱高，以及炎熱風大、蒸發(fā)過快引起產(chǎn)生的裂縫。其裂縫一般為不規(guī)則龜紋狀、或放射狀裂縫，以及每隔一段距離出現(xiàn)一條裂縫。

2.2 溫度變形裂縫

混凝土在硬化中，釋放大量水化熱，使內(nèi)部升溫快而散熱慢、但表面散熱快而溫度低，導致內(nèi)外溫差大，產(chǎn)生內(nèi)脹外縮，當內(nèi)部壓應(yīng)力超過外部拉應(yīng)力時，易產(chǎn)生表面裂縫；在內(nèi)部逐漸散熱冷卻收縮時，由于接觸處受到約束，當拉應(yīng)力超過抗拉強度時，易產(chǎn)生貫穿性裂縫。其裂縫形狀、部位又因溫差大小、構(gòu)件類型、約束程度不同而存在較大差異，且隨時間變化，裂縫還會逐漸擴大加深，將嚴重破壞結(jié)構(gòu)整體性，對承載能力和安全極為不利。

2.3 塑性坍落裂縫

多發(fā)生在初凝前的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，由于骨料在自重作用下沿鋼筋方向逐漸下沉，混凝土被上方的鋼筋支頂，沿鋼筋表面產(chǎn)生順筋裂縫，使用流動性大或水灰比大的混凝土裂縫尤其嚴重。

3 土木建筑施工中大體積混凝土施工技術(shù)

3.1 設(shè)計方面

（1）施工方案先進合理。項目負責人組織編制大體積混凝土施工技術(shù)方案，方案應(yīng)主要包括施工工藝流程、施工方法、防裂措施等，應(yīng)技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全可靠，經(jīng)項目技術(shù)負責人審批后實施。

（2）優(yōu)化設(shè)計配合比。混凝土強度等級宜為C25～C50，且應(yīng)根據(jù)原材料性能及混凝土強度、耐久性、工作性能等技術(shù)要求，由具有資質(zhì)的試驗室計算和試配優(yōu)化設(shè)計配合比，再根據(jù)現(xiàn)場砂、石的實際含水率，確定施工配合比。經(jīng)設(shè)計單位同意，也可采用60d 或90d 的強度作為混凝土配合比設(shè)計、強度評定及驗收的依據(jù)。采用商品混凝土時，技術(shù)人員應(yīng)事前嚴格審核分析商品混凝土的技術(shù)參數(shù)。

（3）設(shè)置變形縫、后澆帶。超長大體積混凝土采取設(shè)置變形縫、后澆帶或采取跳倉法合理分塊施工，控制結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)有害裂縫。

（4）設(shè)置滑動層。宜在位于基巖上的大體積混凝土墊層上設(shè)置滑動層，或采取減少與大體積混凝土接觸處的約束措施，控制因拉應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫。

（5）設(shè)置構(gòu)造鋼筋。結(jié)合混凝土構(gòu)件結(jié)構(gòu)配筋，設(shè)置控制溫度和收縮的構(gòu)造鋼筋。

（6）優(yōu)化施工時間段。選擇適宜溫度時段澆筑，避開高溫高熱天氣進行施工。

3.2 對施工材料進行嚴格把控

在土木工程建筑施工的過程中，混凝土水化熱是一種較為常見的情況，通常會導致混凝土內(nèi)外部的溫差增大，從而很容易使混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，影響建筑質(zhì)量和正常的施工進展。想要解決這一問題，首先需要從源頭進行控制，在選擇混凝土材料時要優(yōu)先選取水熱化反應(yīng)時放熱較低的水泥品種。

在此基礎(chǔ)上，還要注意其他材料的配比和選擇。例如，混凝土的粗骨料和細骨料要嚴格按照施工要求選擇顆粒級配，充分考慮材料的強度、含泥量等多種因素，同時對于摻合料以及其他外加劑選擇和用量也要做好把控和配比，以此來更好地提高混凝土的使用性能。

3.3 預(yù)埋冷卻管做好降溫處理，保障混凝土結(jié)構(gòu)強度

大體積混凝土工程建筑施工的過程離不開預(yù)埋冷卻管的降溫處理。在混凝土結(jié)構(gòu)中安裝冷卻水管用循環(huán)水的方式降低混凝土內(nèi)部的溫度，當降溫時，一旦冷卻管內(nèi)的含水量超出了最大可承受的范圍，水流就會加快，從而影響水循環(huán)體系正常有效的運轉(zhuǎn)，所以一定要控制好冷卻管內(nèi)的含水量。

另外，相關(guān)的技術(shù)人員對于混凝土結(jié)構(gòu)中的冷卻管出現(xiàn)硬化的情況，一定要給予及時的保溫和養(yǎng)護。因此，在預(yù)埋冷卻水管的施工中一定要設(shè)置測溫裝置，在此基礎(chǔ)上再進行其他環(huán)節(jié)的施工，這樣才能更有效地提高混凝土的質(zhì)量。

3.4 降低水泥水化熱和變形

第一，采取水化熱較低或中等的水泥品種來完成混凝土的配制，本項目從經(jīng)濟方面考慮選用P·O·42.5R 普通硅酸鹽水泥；

第二，充分利用混凝土的后期強度，減少每立方米混凝土中水泥用量；

第三，通過有著較大粒徑及合理級配的粗骨料來對砂石含泥量進行有效控制；

第四，在混凝土中添加粉煤灰這類摻合料及緩凝劑和減水劑，以此來讓混凝土的和易性得以改善，水灰比得以減少，水泥用量得以降低，進而有效降低水化熱。

3.5 大體積混凝土溫度監(jiān)測

監(jiān)測大體積混凝土的實際溫度，不但能夠明確不同混凝土部位的溫度變化，還能夠結(jié)合變化情況來對大體積混凝土的施工工藝及養(yǎng)護手段進行改良與優(yōu)化，最大化地避免大體積混凝土內(nèi)外溫差過大而引發(fā)一系列的溫度附加應(yīng)力，降低混凝土體積穩(wěn)定性。

在進行大體積混凝土溫度監(jiān)測時，應(yīng)當明確原材料初始溫度、入模溫度、澆筑時環(huán)境溫度、拌合時環(huán)境溫度這類節(jié)點，并測算澆筑完畢混凝土的實際水化熱，準確掌握混凝土結(jié)構(gòu)的溫度場變化情況，對于保障大體積混凝土工程的實用性和耐久性至關(guān)重要。

當前已經(jīng)步入信息化時代，可以借助混凝土測溫儀來保證溫度監(jiān)測的準確性，可自動記錄數(shù)據(jù)，實時存儲并發(fā)送至云平臺，確保數(shù)據(jù)永不丟失，且擁有簡而易懂的上位機軟件，可顯示實時采集數(shù)據(jù)并生成溫度變化曲線。

3.6 提升大體積混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂性能技術(shù)

針對大體積混凝土抗裂性能控制，最為重要的就是控制好混凝土材料配比，科學合理的材料配比可以有效提高混凝土結(jié)構(gòu)性能指標，在材料配比過程中，禁止人為隨意改動量化標準，在調(diào)配的時候，必須貼合工程技術(shù)性需求，施工人員要做好各個環(huán)節(jié)的準備工作。

作為材料配比人員，在實際上手操作之前都需要接受系統(tǒng)性的培訓，知道怎么科學合理地配比，確保前期施工的穩(wěn)定性?；炷翑嚢柽^程中，為了提高結(jié)構(gòu)的抗裂性能，可以加入適當?shù)耐饧觿┖团浣畈牧?，兩者的配比必須控制在一個合理的范圍內(nèi)，確?？沽研阅艿姆€(wěn)定性。

3.7 鋼筋的合理配置

在土木工程大體積混凝土施工中，鋼筋合理配置至關(guān)重要。應(yīng)積極對鋼筋配置方案進行調(diào)整，及時傳遞大體積混凝土內(nèi)部熱量，抑制內(nèi)部熱量增高。鋼筋配置設(shè)計期間，保證固定配筋率，完善鋼筋施工中的上下皮筋設(shè)計，將差異控制到最小，底皮鋼筋若在大體積混凝土結(jié)構(gòu)中并不存在柱板帶，則縱橫標準為Φ25@150，若大體積混凝土結(jié)構(gòu)中存在柱板帶，則縱橫標準為Φ25@130。因為在土木工程施工中，大體積混凝土厚度均≥1m，所以從散熱速度方面綜合分析，底皮鋼筋、頂皮鋼筋標準必須為Φ25，以1 根/m2的方式規(guī)劃溫度分布筋。焊接方式為搭接焊，分布方式為上下錯位，靈活調(diào)整鋼筋間距，以此達到減少鋼筋收縮的目的。

3.8 嚴格控制振搗

通過機械振動棒來對混凝土進行振搗，在這一過程之中應(yīng)當遵循“快插慢撥”原則，均勻排列振搗棒的插點，可以選擇并列排列或交錯排列的方式。將插點之間的間距控制在300mm～400mm 范圍內(nèi)，在下層混凝土中的插入深度范圍為50mm～100mm。切記要依次振搗，不能夠采取跳躍式振搗，以此來有效避免漏振現(xiàn)象的發(fā)生。

平均每一振點持續(xù)25s 的振搗操作，直至混凝土表面氣泡、水分下沉等現(xiàn)象不再出現(xiàn)，并在表面泛出白漿。為了最大化地保障混凝土密實程度，可以選擇在混凝土泵出料口分別布置1 臺振搗棒，共計布置3 道，在出料口布置第1 臺振搗棒，這樣混凝土就能夠維持一個自然流淌坡度；在坡腳處布置第2臺振搗棒，保證混凝土下部的密實程度；在斜面中部布置第3臺振搗棒，并對振搗時間、插入深度及移動距離進行合理的控制。

3.9 養(yǎng)護方面

（1）采用保溫保濕養(yǎng)護，防止收縮裂縫

大體積混凝土澆筑完畢后8h～12h 內(nèi)，除按溫控措施覆蓋保溫養(yǎng)護、提高混凝土表面及周圍散熱面的溫度和專人測溫外，還應(yīng)澆水連續(xù)保濕養(yǎng)護不少于14d，使混凝土保持處于濕潤狀態(tài)，縮小內(nèi)外溫差，防止收縮裂縫。保溫覆蓋層應(yīng)分層拆除，當混凝土表面與環(huán)境最大溫差小于20℃時可全部拆除。

（2）拆模后養(yǎng)護

混凝土拆模后，按施工方案要求繼續(xù)做好保溫保濕養(yǎng)護。

4 結(jié)束語

綜上所述，應(yīng)用土木工程大體積混凝土施工技術(shù)時，相關(guān)人員必須對大體積混凝土施工特點進行全面了解，同時還要掌握出現(xiàn)施工裂縫、沉降等問題的原因，及時加強對土木工程大體積混凝土施工細節(jié)的處理關(guān)注，制訂完善的施工方案，合理規(guī)避大體積混凝土施工問題，從而達到提高土木工程大體積混凝土施工質(zhì)量的目的。