建筑施工中大體積混凝土無縫技術(shù)

高晟超

建筑施工項(xiàng)目混凝土澆筑作業(yè)期間，采用大體積混凝土無縫施工技術(shù)可以有效預(yù)防混凝土變形或開裂情況發(fā)生。由于大體積混凝土結(jié)構(gòu)澆筑量較大，工藝流程復(fù)雜，實(shí)際施工中需要保證混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，同時(shí)重視建筑結(jié)構(gòu)的持久性，確保質(zhì)量達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)揮大體積混凝土無縫技術(shù)的應(yīng)用效果。

1 建筑施工中引發(fā)大體積混凝土結(jié)構(gòu)開裂的原因

1.1 溫度因素

對于建筑施工項(xiàng)目來說，大體積混凝土澆筑施工環(huán)節(jié)十分容易受到溫度的影響，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部開裂，從而影響工程施工品質(zhì)。一是內(nèi)部溫度影響。水泥自身存在水熱化反應(yīng)，材料水化階段會(huì)產(chǎn)生較多熱量，但由于混凝土結(jié)構(gòu)界面較厚，熱量被聚集在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部，且混凝土自身缺乏較好的導(dǎo)熱性能，結(jié)構(gòu)硬化時(shí)產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，這種應(yīng)力一旦超過結(jié)構(gòu)本身抗拉限值就會(huì)產(chǎn)生開裂的問題。二是外部溫度影響。施工期間，大體積混凝土結(jié)構(gòu)澆筑施工也會(huì)受到外部環(huán)境變化的影響而開裂。隨著氣溫的改變，混凝土溫度也會(huì)變化，特別是在環(huán)境溫度急劇下降時(shí)，混凝土內(nèi)外溫差較大，增加了溫度應(yīng)力，造成混凝土在凝固期間出現(xiàn)收縮不均與過度膨脹的問題，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂[1]。

1.2 材料因素

1.2.1 水泥的水化熱效應(yīng)

由于混凝土結(jié)構(gòu)體積偏大，施工時(shí)會(huì)存在散熱不良的問題，造成內(nèi)外溫差。實(shí)際澆筑施工時(shí)，雖然混凝土表面會(huì)有散熱功能，但溫差現(xiàn)象不會(huì)立即出現(xiàn)，而是在3 d 后產(chǎn)生最大溫差，從而影響混凝土施工質(zhì)量[2]。

1.2.2 混凝土收縮

水泥硬化期間會(huì)吸收來自混凝土材料的20%水分，剩下則被蒸發(fā)，這是導(dǎo)致混凝土體積壓縮的主要原因。如果混凝土無法保持飽和的狀態(tài)，整體體積就會(huì)減小，當(dāng)混凝土處于外界濕度變化偏大的環(huán)境時(shí)，其體積也會(huì)受到影響。

2 建筑施工中大體積混凝土無縫技術(shù)

2.1 大體積混凝土配置

建筑施工中，大體積混凝土主要指的是結(jié)構(gòu)物實(shí)體最小幾何尺寸不小于1 m的混凝土結(jié)構(gòu)，膠凝材料水化時(shí)也會(huì)產(chǎn)生溫度變化與收縮現(xiàn)象，引發(fā)混凝土裂縫?，F(xiàn)階段，高層建筑施工多會(huì)用到大體積混凝土，其結(jié)構(gòu)開裂有著多種類型，如人眼無法直接看到的微觀裂縫，一般出現(xiàn)于混凝土內(nèi)部，寬度在3 cm 左右，石子與水泥砂漿黏結(jié)面的開裂屬于微觀裂縫；再如肉眼可見的大面積開裂，即宏觀裂縫，多是外力荷載超限導(dǎo)致的，混凝土結(jié)構(gòu)形成次應(yīng)力，造成結(jié)構(gòu)變形。

經(jīng)過分析得知，大體積混凝土之所以會(huì)產(chǎn)生裂縫，多數(shù)與材料配比不當(dāng)有關(guān)。與普通混凝土材料相比，大體積混凝土的配置對材料要求更高，配置時(shí)需要關(guān)注較多細(xì)節(jié)問題。例如，選擇粗骨料時(shí)，應(yīng)使用連續(xù)級材料；選擇細(xì)骨料時(shí)，應(yīng)首選擇中砂，外加劑可應(yīng)用減水劑和緩凝劑。

2.2 大體積混凝土澆筑

當(dāng)前建筑施工中，大體積混凝土結(jié)構(gòu)的無縫設(shè)計(jì)主要是以摻入ZY 膨脹劑的補(bǔ)償收縮混凝土為基礎(chǔ)材料，隨后設(shè)置加強(qiáng)帶，以此代替?zhèn)鹘y(tǒng)后澆帶，達(dá)到連續(xù)澆筑大體積混凝土的施工目的。按照混凝土無縫設(shè)計(jì)要求，優(yōu)化澆筑施工方案，將地下室混凝土頂板、底板、墻板展開科學(xué)分塊設(shè)計(jì)，產(chǎn)生不同澆筑單元，各施工塊均有加強(qiáng)帶設(shè)置。

按照澆筑的大體積混凝土實(shí)際情況進(jìn)行膨脹加強(qiáng)帶寬的設(shè)置，邊緣每側(cè)設(shè)密孔鐵絲網(wǎng)，同時(shí)采用鋼筋加固措施，避免加強(qiáng)帶內(nèi)有混凝土滲入。在外加劑的膨脹性能影響下，混凝土的強(qiáng)度有可能下降，此時(shí)應(yīng)適當(dāng)提高混凝土強(qiáng)度等級，同時(shí)增加膨脹劑的使用量，通過循環(huán)施工實(shí)現(xiàn)對無縫結(jié)構(gòu)混凝土的有效澆筑。

大體積混凝土的澆筑環(huán)節(jié)會(huì)影響混凝土成型后的質(zhì)量表現(xiàn)，澆筑期間應(yīng)綜合考慮混凝土在外部結(jié)構(gòu)、長度以及內(nèi)部鋼筋分布的情況，做好澆筑施工。此外，還應(yīng)合理分析水泥水熱化對大體積混凝土的影響，加強(qiáng)對材料水熱化反應(yīng)的控制。大體積混凝土澆筑方式主要包含全面分層澆筑、分段分層澆筑以及斜層澆筑3 種，不同方式對施工工序的要求也會(huì)有所不同。分層澆筑前需要對大體積混凝土的澆筑長度、寬度、厚度分層處理，并劃分不同時(shí)間段完成澆筑，按照自上而下的順序澆筑并振搗，直到大體積混凝土的表面不會(huì)產(chǎn)生沉降與氣泡。振搗時(shí)應(yīng)保護(hù)模板與預(yù)埋件，謹(jǐn)防對工程質(zhì)量造成影響[3]。

2.3 大體積混凝土裂縫防控

2.3.1 加強(qiáng)對原材料的控制

（1）配合比控制。結(jié)合上述大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生因素可知，材料是造成裂縫的主要原因之一，因此在建筑施工期間，為避免裂縫產(chǎn)生，應(yīng)強(qiáng)化原材料管控工作。為實(shí)現(xiàn)混凝土無縫施工，應(yīng)基于建筑工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)特征科學(xué)配置混凝土原材料配合比，經(jīng)嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)計(jì)算得出材料配比，以此降低裂縫出現(xiàn)概率，并實(shí)現(xiàn)了對大體積混凝土裂縫的控制。

（2）原材料選擇。為進(jìn)一步強(qiáng)化原材料管控，遏制混凝土裂縫的產(chǎn)生，還需從不同角度控制好原材料質(zhì)量。

第一，水泥。根據(jù)建筑工程施工要求及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)確定混凝土性能參數(shù)，在保障施工質(zhì)量基礎(chǔ)上盡可能選擇低水化熱水泥，保障混凝土穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的同時(shí)，最大限度控制水泥配合比。為加強(qiáng)對大體積混凝土材料配比的優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用優(yōu)質(zhì)化硅酸鹽水泥。

第二，粗細(xì)骨料。在原材料控制工作中，混凝土骨料可以使用10.40 mm 級配的碎石，優(yōu)先選擇抗壓強(qiáng)度高、和易性達(dá)標(biāo)的骨料，其中填入適量的中砂，保證細(xì)度模數(shù)維持在2.8 ～3.0，表現(xiàn)密度2.64 g/cm3，松散密度1 410 kg/cm3，緊密密度為1 550 kg/cm3。加強(qiáng)對砂石材料含泥量的控制，使細(xì)骨料含泥量不超出1%，且其中不能摻任何雜物，通過該方式抑制水泥水化熱現(xiàn)象，并控制混凝土施工期間的水泥用量及用水量，以此降低混凝土裂縫出現(xiàn)的概率。

第三，粉煤灰。大體積混凝土施工期間摻入粉煤灰的主要目的在于保障結(jié)構(gòu)的和易性，并在一定程度上提升建筑混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及穩(wěn)定性。若建筑工程在高溫環(huán)境下進(jìn)行施工作業(yè)，還可摻入適量礦粉，借助礦粉材料優(yōu)化建筑工程大體積混凝土內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)，并進(jìn)一步提升混凝土結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性能。此外，摻入礦粉材料后，還可提升混凝土的密實(shí)程度，降低泌水性。

第四，外加劑。為盡可能減少對水泥材料的應(yīng)用，還需控制水泥材料的水化熱現(xiàn)象，合理控制材料配合比，在其中加入適當(dāng)?shù)耐饧觿野凑胀饧觿S家標(biāo)準(zhǔn)控制摻入量，以此保障混凝土性能，并有效避免大體積混凝土因?yàn)槔瓚?yīng)力而出現(xiàn)裂縫問題。優(yōu)選材料，嚴(yán)控材料配比，應(yīng)選擇吸收率較大的骨料，提高大體積混凝土材料的干縮性。此外，加強(qiáng)對水泥水化熱、材料內(nèi)外溫差以及收縮率等要素的控制，抑制裂縫發(fā)生，建議在混凝土配制期間加入粉煤灰，提高混凝土的抗?jié)B性和可泵性。

為保證混凝土泵送性能，應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際情況，將管道口位置的坍落度控制在140 mm 左右，且混凝土試塊的強(qiáng)度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行大體積混凝土材料分析，分析在輸送管道內(nèi)可能出現(xiàn)的坍落度損失，將坍落度值控制在220 mm 以內(nèi)，輸送管道出口位置的坍落度實(shí)際值為160 mm。高溫季節(jié)下容易導(dǎo)致混凝土坍落度損失加大，或出現(xiàn)材料運(yùn)輸延時(shí)問題，使混凝土澆搗速度減緩，延誤入模時(shí)間。因此，應(yīng)禁止在材料內(nèi)加生水，二次摻入少量FDN2T減水劑，補(bǔ)償混凝土坍落度損失。

2.3.2 優(yōu)化施工工藝

對于大體積混凝土施工，為保證施工性能達(dá)到施工要求，對混凝土泵送時(shí)應(yīng)保證薄層澆筑、有序推進(jìn)，使混凝土自然流淌，逐步成型，最終形成斜坡混凝土。這樣的施工方式能夠提高泵送效率，無需頻繁安裝與拆卸輸送管，管道沖洗方便。泵送一段時(shí)間后，混凝土產(chǎn)生一定坡度，澆筑帶的前后可放置振動(dòng)器，對混凝土進(jìn)行振搗處理[4]。由于外墻和邊柱位置的配筋率、收縮不同，連接處應(yīng)當(dāng)按照施工規(guī)范與結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求搭設(shè)水平增強(qiáng)鋼筋，以此避免應(yīng)力過于集中而產(chǎn)生混凝土結(jié)構(gòu)裂縫。底板雙向配筋錨入基礎(chǔ)梁的二排主筋內(nèi)，底板和柱節(jié)點(diǎn)位置的混凝土保護(hù)層偏大，對此應(yīng)該在柱邊1 m處位置設(shè)雙向鋼筋網(wǎng)片，謹(jǐn)防裂縫問題發(fā)生。在外墻模板施工環(huán)節(jié)，割掉了對拉螺桿的突出部分以后，可以使用ZY 摻量為10%的水泥砂漿對該處部分進(jìn)行封堵施工。

2.3.3 引入分段澆筑法

為進(jìn)一步控制大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生，縮減內(nèi)外溫差，可引入分段澆筑法進(jìn)行混凝土施工。分段澆筑法主要具有兩種形式，即水平分段與豎向分層澆筑。通過該方式可有效控制混凝土澆筑過程，以此保障澆筑質(zhì)量，繼而有效避免混凝土裂縫的形成。在澆筑施工期間，技術(shù)人員可結(jié)合實(shí)際情況多次澆筑，并針對性處理分段分層澆筑造成的施工縫。分段澆筑法的應(yīng)用為混凝土內(nèi)部水化熱散失提供了良好契機(jī)，使內(nèi)部熱量有效散發(fā)，繼而實(shí)現(xiàn)混凝土內(nèi)外溫差的控制。此外，施工期間還需做好澆筑間隔的控制工作，若間隔時(shí)間過長，則會(huì)不利于混凝土材料的融合，并對新澆筑混凝土材料產(chǎn)生約束力，繼而產(chǎn)生裂縫結(jié)構(gòu)；若澆筑間隔過短，則可阻礙混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部熱量的散失。由此可見，應(yīng)用分段澆筑法進(jìn)行大體積混凝土澆筑作業(yè)時(shí)，應(yīng)基于建筑工程澆筑現(xiàn)狀合理確定間隔時(shí)間。

2.3.4 控制入模溫度

對大體積混凝土施工時(shí)，明確季節(jié)環(huán)境對施工的影響，建議在春季與秋季施工，降低大體積混凝土入模溫度。如果在夏季施工，施工現(xiàn)場環(huán)境溫度較高，導(dǎo)致混凝土的溫度也偏高，施工時(shí)必須對混凝土采取降溫措施，降低入模溫度。與此同時(shí)，還要避免大體積混凝土受到太陽的直射[5]。

2.3.5 加強(qiáng)測溫

做好大體積混凝土的測溫工作，防止內(nèi)外溫差過大而出現(xiàn)裂縫問題，需及時(shí)對混凝土的溫度變化情況進(jìn)行有效監(jiān)測。在承臺中設(shè)置多個(gè)測溫點(diǎn)，每處測溫點(diǎn)設(shè)置兩根測溫管，承臺表面測溫管可用于檢測大體積混凝土表面的溫度，承臺中心測溫管可用于檢測內(nèi)部溫度。前期1 ～5 d 需要每隔2 h 檢測一次溫度，超過5 d 后需要每隔4 h 檢測一次。

2.3.6 做好振搗養(yǎng)護(hù)

大體積混凝土澆筑完成后需要做好相關(guān)養(yǎng)護(hù)工作，這是預(yù)防混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[6]。養(yǎng)護(hù)階段要求施工人員做到以下幾點(diǎn)。

（1）合理控制大體積混凝土的內(nèi)外溫度，避免溫差過大，盡可能將溫差保持在25 ℃以內(nèi)。為加強(qiáng)對溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測，可在外部安裝測溫儀，內(nèi)部埋設(shè)測溫管，若測溫儀與測溫管間的溫差超過25 ℃，則需立即采取溫度控制措施。

當(dāng)大體積混凝土外部溫度超過內(nèi)部溫度時(shí)，應(yīng)對混凝土表面灑水，實(shí)現(xiàn)材料的物理降溫；當(dāng)內(nèi)部溫度更高時(shí)，可在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部預(yù)埋冷水管，向其中灌注冷水，采用循環(huán)冷水的辦法降低混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部溫度。冬季施工時(shí)，如果混凝土外部溫度過低，導(dǎo)致混凝土無法達(dá)到預(yù)期凝固條件，則應(yīng)對混凝土采取相應(yīng)的保溫措施，如在混凝土結(jié)構(gòu)表面遮蓋草席或塑料薄膜，維持混凝土的凝固溫度。

（2）必要時(shí)可引入二次振搗技術(shù)，通過二次振搗提升建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)抗裂性能，全方位排除鋼筋下方的孔隙及水分，增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)凝聚力。在此基礎(chǔ)上做好大體積混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂和灑水工作，澆筑振搗環(huán)節(jié)完成后，可在表面增加鋼絲網(wǎng)，降低混凝土表層收縮率，起到防止開裂的作用。灑水養(yǎng)護(hù)是保持混凝土濕度的有效方法，關(guān)系到混凝土最終能否成型[7]。

（3）做好振搗環(huán)節(jié)、抹壓環(huán)節(jié)的養(yǎng)護(hù)工作。掌握鋼筋特性，避免該環(huán)節(jié)再次引發(fā)裂縫。對此應(yīng)加強(qiáng)對插筋處混凝土的振搗，在混凝土初凝前完成抹壓，消除早期裂縫?；炷琳駬v完成后需進(jìn)行早期養(yǎng)護(hù)工作，以此改善材料力學(xué)性能，提升大體積混凝土的抗拉能力。澆筑完成后需及時(shí)回填，按照混凝土性能采取相應(yīng)的保溫、保濕措施，如采用蓄水法養(yǎng)護(hù)措施，循環(huán)冷卻水可以避免大體積混凝土內(nèi)部發(fā)生熱量集聚的問題，或者采用內(nèi)散外蓄的綜合養(yǎng)護(hù)辦法，改善混凝土內(nèi)部升溫現(xiàn)象[8]。

3 結(jié)語

總而言之，裂縫是影響建筑工程施工質(zhì)量、大體積混凝土應(yīng)用效果的重要問題，施工時(shí)必須采用合理的施工技術(shù)，加強(qiáng)對裂縫問題的有效預(yù)防。了解大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生原因，做好混凝土配置與澆筑環(huán)節(jié)的控制管理，采取原材料控制、控制入模溫度以及振搗養(yǎng)護(hù)等措施，保障工程質(zhì)量，盡可能延長混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命。