建筑工程大體積混凝土施工技術探討

獨陸周

摘要：建筑工程大體積混凝土結構，由外荷載引起裂縫的可能性較小。而由于水泥水化過程中釋放的水化熱引起的溫度變化和混凝土收縮，因而產生的溫度應力和收縮應力，將是其產生裂縫的主要因素。本文通過建筑工程大體積混凝土施工技術的研究，查找出影響大體積混凝土容易出現的質量通病為結構裂縫，通過對大體積混凝土結構裂縫的分析，找出導致裂縫的主要原因是由于水泥水化熱升高使混凝土溫度變化產生的溫度應力造成大體積混凝土產生裂縫，針對性提出建筑工程大體積混凝土施工技術優化策略。

關鍵詞：建筑工程，大體積混凝土，施工技術

一、大體積混凝土結構內涵

在工業與民用建筑結構中，一般現澆的連續墻式結構、地下構筑物及設備基礎等是容易由溫度收縮應力引起裂縫的結構，通稱為大體積混凝土結構。隨著水泥水化反應的減慢及混凝土的不斷散熱，大體積混凝土由升溫階段逐漸過渡到降溫階段。溫度降低，體積收縮。由于混凝土內部熱量是通過表面向外散發，降溫階段，混凝土表面溫度與中心溫度仍然存在差值，如果過大，同升溫階段一樣產生表面裂縫，我們看成是結構內部的非均勻降溫差將導致表面裂縫。總的降溫過程，混凝土體積收縮，同時，考慮到邊界條件和地基的約束，整體屬于約束收縮。

二、建筑工程大體積混凝土裂縫產生的原因

（一）水泥水化熱

水泥的水化熱是大體積混凝土內部熱量的主要來源，由于大體積混凝土截面厚度大，水化熱聚集在混凝土內部不易散失。澆筑初期，混凝土的強度和彈性模量都很低，對水化熱引起的急劇溫升約束不大，因此相應的溫度應力也較小。隨著混凝土齡期的增長，彈性模量的增高，對混凝土內部降溫收縮的約束也就愈來愈大，以至產生很大的溫度應力，當混凝土的抗拉強度不足以抵抗溫度應力時，便開始出現溫度裂縫。

（二）外界氣溫變化

大體積混凝土結構施工期間，外界氣溫的變化情況對防止大體積混凝土開裂有重大影響。混凝土的內部溫度是由外界溫度、澆筑溫度、水化熱引起的絕熱溫升和結構散熱降溫等各種溫度的疊加，而溫度應力則是溫差所引起的溫度變形造成的，溫差越大，溫度應力也越大；同時由于大體積混凝土不易散熱，混凝土內部溫度有時高達80 ℃以上，且延續時間較長，因此，應研究合理的溫度控制措施，以控制大體積混凝土內外溫差引起的過大溫度應力。

（三）混凝土收縮變形

混凝土的拌和水中，只有約20%的水分是水泥水化所必需的，其余80%左右的水都是要被蒸發的。混凝土在水泥水化過程中會產生體積變形，其中多數是收縮變形，少數是膨脹變形，取決于所采用的膠凝材料的性質。混凝土中多余水分的蒸發是引起混凝土體積收縮的主要原因之一，這種干燥收縮變形不受約束條件的影響，若存在約束，即產生收縮應力。在大體積混凝土溫度裂縫的計算中，可將混凝土的收縮值換算成相當于引起同樣溫度變形所需要的溫度值，即“收縮當量溫差”，以便按照溫差計算混凝土的應力。

三、建筑工程大體積混凝土施工技術優化策略

（一）大體積混凝土的設計構造要求

根據大體積混凝土工程施工的特點，大體積混凝土基礎的工程設計除應滿足設計規范及生產工藝的要求外，宜符合下列要求：

基礎混凝土的強度等級宜在C20~C40的范圍內選用；利用后期強度f60；

基礎的配筋除應滿足基礎承載力及構造要求外，還應結合大體積混凝土的施工方法(整體澆筑或分層澆筑，泵送混凝土澆筑或非泵送混凝土澆筑等)增配承受因水泥水化熱引起的溫度應力及控制溫度裂縫開展的鋼筋，以構造鋼筋控制裂縫。

（二）混凝土配合比及其材料

1、當大體積混凝土的強度等級為C20以上時，經設計單位同意，可利用混凝土60天的后期強度作為混凝土強度評定、工程交工驗收及混凝土配合比設計的依據。

這樣有利于降低大體積混凝土工程施工中因水泥水化熱引起的溫升，達到降低溫度應力的目的，同時也節約施工及保溫養護費用。

2、大體積混凝土配合比的選擇，在保證基礎工程設計所規定強度、耐久性等要求和滿足施工工藝特性的前提下，應按照合理使用材料、減少水泥用量和降低混凝土的絕熱溫升的原則進行選擇。

3、大體積混凝土配合比的確定應符合下列規定：

(1)混凝土配合比應通過計算和試配確定，對泵送混凝土還應進行泵送試驗；

(2)混凝土配合比設計方法應按現行的《普通混凝土配合比設計技術規程》執行；

(3)混凝土的強度應符合國家現行的《混凝土強度檢驗評定標準》的有關規定：

（三）混凝土表面處理與養護

大體積混凝土分段澆筑完畢后，應在混凝土初凝之后終凝之前進行二次振搗或進行表面的抹壓，排除上表面的泌水，用木拍反復抹壓密實，消除最先出現的表面裂縫。在冬期施工的條件下，混凝土抹壓密實后應及時覆蓋塑料薄膜，再覆蓋保溫材料(巖棉被、草簾等)。并定期測定混凝土表面和內部溫度。將溫差控制在設計要求的范圍以內；當設計無具體要求時，混凝土表面和內部的溫差不宜超過25℃。測量混凝土的溫度，可用普通水銀溫度計插入預埋于混凝土之中的測溫管孔，也可采用電子測溫儀或熱電偶測溫技術。

（四）大體積混凝土的基層處理

當大體積混凝土平面尺寸較大，而又不希望留置后澆帶時，可采取措施，用減小地基對混凝土的阻力系數的方法來實現減小溫度應力的目的。可以將大體積混凝土下面的墊層上表面抹平壓光，再涂刷隔離劑，或者在墊層上干鋪一層油氈作為滑動層。

四、結論

對于大體積混凝土施工中，控制混凝土澆筑塊體因水泥水化熱引起的溫升、混凝土澆筑塊體的里外溫差及降溫速度，防止混凝土出現有害的溫度裂縫(包括混凝土收縮裂縫)是施工技術的關鍵問題。另外，大體積混凝土的施工技術，涉及到經濟、技術、設計、管理、施工等諸多方面。要想保證大體積混凝土的施工質量，需要建設單位、設計單位、施工單位、材料供應商等單位的綜合管理、科學組織、合理安排、嚴格執行。

參考文獻：

1 大體積混凝土施工技術的應用 王大勇 中國新技術新產品 2010/12

2如何控制大體積混凝土的施工質量 陳波 黑龍江交通科技 2010/04

3大體積混凝土抗裂縫施工技法淺談 劉軍順 甘肅科技縱橫 2010/03