土木工程建筑中大體積混凝土結構的施工技術探討

摘要：本文以大體積混凝土結構常見的裂縫成因作為切入點，探討如何經由控制混凝土水泥用量，強化混凝土抗裂性能，科學化施工溫度及降低混凝土內、外部約束力來實現大體積混凝土結構施工技術的提升，以期實現土木工程建筑質量的最大化，為同行提供參考與借鑒作用。

關鍵詞：土木工程 建筑 大體積混凝土結構 施工技術

前言

大體積混凝土，即結構物實體最小幾何尺寸大于1米的大體量混凝土，或是會受膠凝材料水化影響，在收縮與溫度變化下產生裂縫的混凝土，其主要特征是體積龐大[1]。然而，大體積混凝土雖結構厚實，但對施工技術要求較高，極易因各種因素產生裂縫，影響施工質量。接下來，本文即針對這一問題，就大體積混凝土結構施工中的技術要點展開探討，旨在減少大體積混凝土裂縫成因，加強整體施工技術水平，促進土木工程建筑行業的發展。

一、大體積混凝土結構產生裂縫的因素

1.水泥水化熱

當水化開始時，水泥會在混凝土中逐漸釋放熱量，而基于大體積混凝土表面系數較低，且結構較為厚實，往往導致混凝土無法及時將熱量散發出去，在該種情況下，混凝土內部溫度將不可避免的越來越高，一旦與外界溫度溫差過大，即會誘發裂縫的產生。

2.混凝土自縮

水泥在硬化過程中將會消耗大體積混凝土約達20%的水分，剩余80%水分則是在蒸發過程中被消耗，而當蒸發掉的水分高于預期蒸發水分，即自縮值時，便會引發混凝土自縮現象，提高開裂風險。另外，骨料、水灰比的質量、含量比例、礦渣及添加劑過多也都會對混凝土的自縮值產生較大程度的影響，譬如摻入干縮劑后，能將大體積混凝土自縮值降至50%左右，可見，要保證大體積混凝結構質量，就必須對材料質量和混凝土配比進行嚴格控制。

3.外界溫度

由于極易受到外界溫度的影響，混凝土澆筑溫度可隨外界溫度的改變而隨之發生變化，特別是當氣溫驟然下降時，將會改變混凝土外部與內部溫度的平衡，造成巨大溫差，進而形成溫度應力。因此，要控制裂痕的產生，除要把握好材料的質量與配比外，將溫差控制在范圍內也是減少裂縫產生的關鍵。

4.約束力過強

大體積混凝土由于在土木建筑工程中多為厚重整體澆筑物結構，因此往往需要承載地基的約束力，而這種來自外部的約束力一旦超出混凝土的承受范圍，就會引發較為嚴重的裂縫問題；而除外部約束力外，混凝土還承受著內部約束力，這種約束力主要來自溫度效應，是由溫差值過大所引致。

二、大體積混凝土結構施工的技術要點

1.控制水泥用量

水泥在完全硬化后，不僅能把砂石等材料結實的膠結在一起，同時還具有抗鹽、抗淡水功能，強度極高，因而被廣泛應用于混凝土制造中，然而，由于其硬化過程將釋放大量水化熱，故在實際操作中，應在保證混凝土質量的前提下盡可能減少水泥用量。譬如在水泥含量較低的情況下，通過添加混合材料、減水劑等材料來確保混凝土強度達到規范標準，又或是利用先進化攪拌技術，經由攪拌來將聚積于混凝土內部的熱量散發出去，此外，也可將近年來新出的低熱水泥應用到工程中，從而最大程度減少水化熱對混凝土內部溫度產生的影響。

2.強化抗裂性能

目前，要強化混凝土抗裂性能主要有以下四種方式：一是摻入配筋。大量實踐表明，通過在混凝土中摻入配筋可以明顯加強其抗裂性能，且配筋分布間距越短、直徑越小，抗裂效果就越好[2]。譬如當配筋分布間距<10厘米時，可有效將混凝土裂縫寬度約束在0.05毫米；二是摻入強化材料。諸如無機纖維、有機纖維及金屬纖等強化材料均可對混凝土抗拉強度起到一定的促進作用，在條件許可下，通過廣泛應用該種材料能顯著提升混凝土的抗裂性能與抗拉強度；三是摻入添加劑。為實現對混凝土自縮值的有效控制，需根據外加劑應用技術標準對混凝土實行補償措施；如對限制膨脹率不明確，可經由限制膨脹率試驗獲取明確數據，以保證補償收縮的科學性；四是嚴格控制混凝土材料配比。在施工前準備階段，應對混凝土材料配比展開一系列試驗，并在多次對比中得出最佳配置，如此既能保證混凝土的結構強度，又可確保其強度達到施工設計要求；在攪拌過程中，要嚴格遵循規范流程進行操作，從而使混凝土材料均勻混和在一起，最大程度避免離析現象。

3.科學化施工溫度

基于大體積混凝土澆筑溫度可隨氣溫發生變化，因此，在行大體積混凝土結構施工時應盡量避開高溫天氣，一方面，是為了防止混凝土在過高的澆筑溫度下產生溫度應力；另一方面，烈日會加速混凝土水分流失，進一步促進裂縫的產生。若不可避免要在氣候炎熱時施工，則必須對原材料實行降溫措施，并針對澆筑溫度采取低溫冷卻處理，以全面降低混凝土溫度，保障混凝土質量。

4.降低約束力

對于內部約束力，除上述提到的減少水泥用量，控制溫度應力外，還可采用蓄水法、覆蓋法及暖棚法等保溫措施，或是在混凝土內部預埋水管，通過循環冷卻水來達到降低混凝土內部溫度的目的；對于外部約束力應從地基著手，采用滑動層法，即通過在地基與大體積混凝土間設置砂墊層或瀝青油氈層降低來自地基的外部約束力，使混凝土塊在變形過程中不會受到地基過大的制約，減少裂縫的發生。

三、結語

裂縫作為大體積混凝土結構中常見的質量問題，輕則影響美觀，重則可對結構整體穩定性造成破壞，帶來巨大的財產損失，可見危害性極大[3]。因此，在行土木工程建筑施工時，必須對裂縫加以重視和控制。本文在對混凝土裂縫成因進行分析后，認為裂縫發生主要是由溫度應力及混凝土自縮兩個因素引起，故施工時除需考慮外界因素的影響外，還應從材料、配比等方面采取相應措施，并嚴格遵守施工規范落實好每一項施工技術，從而最大限度消除裂縫成因，為保障工程質量打下良好基礎。

參考文獻：

[1]李元泰.論高層建筑中大體積混凝土施工技術[J].科技致富向導.2010（20）：188+267.

[2]林鵬.大體積混凝土施工技術控制措施的分析及應用[J].廣東建材.2013（10）：68-71.

[3]劉曉云.大體積混凝土施工溫控分析及溫控措施[J].四川水利.2013（05）：16-19.

（責任編輯：何秀秀）