建筑工程中大體積混凝土澆筑問題及養護措施

張霄逸 蘭州現代職業學院講師

在大體積混凝土作業過程中，最大的技術難點和問題是找到應對表面裂縫問題的手段和方法。絕大多數大體積混凝土出現開裂問題，主要與降溫收縮、干燥收縮有關。自由狀態下的混凝土即便出現收縮情況也不會有內部拉應力問題的出現。如果混凝土面臨地基約束條件，其內部就會有拉應力的出現。拉應力比混凝土當前抗拉強度高的時候，混凝土就會出現開裂問題。

一、大體積混凝土項目的澆筑特點

與常規混凝土項目的唯一區別是，大體積混凝土體積更大。一般大體積混凝土的結構物尺寸超過1 m 以上，施工中對于原材料有著很龐大的需求，有著十分復雜的工程條件。為保障工程質量，必須做到規范化施工，特別是連續化混凝土的澆筑[1]。假設沒有保障連續性，就會出現嚴重的施工裂縫，影響澆筑效果、澆筑質量。之所以要在大體積混凝土澆筑中添加膨脹劑與減水劑，是為了改善混凝土的整體性。在大體積混凝土施工中，水熱化引起的影響十分突出[2]。在大體積混凝土自身體積因素的限制下，混凝土內部的熱量無法散發。此時內部與外部就會出現較大的溫度差異，引起嚴重的裂縫問題。此外，大體積混凝土的后期養護要求較高，需要多加注意。

1、控制裂縫

為了實現裂縫的有效控制，施工環節必須做好水泥與砂石比例管理，控制水泥用量，控制水泥反應階段出現的熱量。混凝土作業時可加入適量的減水劑、膨脹劑用于調整水泥比例、水泥用量，以滿足建筑物建設要求為基礎，確保混凝土性能達標[3]。必須掌握溫差問題，不能忽視溫差引起的影響。降低初始溫度十分重要，是避免內外出現過大溫差的前提。可以用冷水降溫方法，控制表面初始溫度。如果溫差在25 ℃以內，可以直接拆模；如果溫差超過25 ℃，需要使用相應的降溫方法，溫度降下后拆模。澆筑混凝土時，必須安排專人監控，負責溫度變化監測，記錄溫度變化過程，并及時采取有效的應對措施。另外，為避免混凝土裂縫出現，控制鋼筋保護層厚度也是十分重要的，如果混凝土厚度非常大，混凝土易出現裂縫。

2、澆筑技術分析

在正式進行混凝土澆筑作業前，需要保障地面清潔與干爽。材料方面，需要結合現實需求與施工標準條件，把握澆筑技術要點，合理優化材料配置，選擇與工程情況需求相匹配的水泥品種。做好澆筑材料的管理，選擇合適的水泥與砂石比例，做好初凝時間的控制工作。骨料的比例按照工程體積情況確定，一般為80%～83%，否則很難達到最優建設效果。選擇骨料的時候更傾向于級配優良、低線膨脹系數骨料。使用前認真觀察表面，不應選擇有弱包裹層的骨料，要控制好巖石彈模，確保大體積混凝土能順利完成澆筑作業。如果有必要甚至需要人為適當延長凝固時間，讓混凝土可以有更多時間能散熱。通常，熱量蒸發時間在3 ～4 h[4]。施工中為了降低溫度，可以選擇多種手段，但絕不能使用的方法是中途加水。澆筑作業進行時，需要選擇分區澆筑與處理手段，嚴格按照規定流程與順序工作。振搗需要秉承緩慢拔出、快速插入原則，這樣才能保障振搗均勻性，提高混凝土密度。另外，混凝土凝固前需要認真澆筑，不可以出現中途中斷問題。如果遇到意外無法完成，需要使用補救手段保障澆筑質量。

3、大體積混凝土澆筑思路

澆筑混凝土時，澆筑一層后振搗并繼續澆筑新混凝土。此外，施工中混凝土供應、鋼筋疏密、結構大小也是需要充分考慮的問題。澆筑混凝土需要用全面分層方式，也就是在第一層混凝土還沒有徹底凝固之前展開第二層澆筑。該方法大多被用在沒有過大施工面積的工程項目、工程平面。另外，分段分層施工方法也是常用手段，該方法從底層開始，隨后一層層往上澆筑。遇到厚度比較大的結構，這種方法的操作會遇到較大的麻煩。分層分段施工可以有效緩解混凝土不足問題。面對長度比厚度大的結構體施工，斜面分層施工是非常好的方式。從下往上澆筑，斜面坡度需要≤1/3。

4、合理配比材料

配合比的設計要求為，充分保障設計強度，做好水化熱問題的處理，確保混凝土可泵性、和易性達標，控制水與水泥用量。

施工中所用的水泥必須是水化熱低于32.5 MPa 的礦渣水泥，用量為340 kg/m3水泥。作業時需要向混凝土中添加一級粉煤灰100 kg/m3。大體積混凝土的粉煤灰摻和能節省大量水泥，并提升混凝土可泵性。因為礦渣水泥自身就有一定量惰性與活性的摻合料，所以必須做好施工細節管理，以免對工程安全性、穩定性造成影響。

5、提高抗裂性

為了避免混凝土收縮，應對混凝土收縮問題，最常用的方法與手段是使用行之有效的方法彌補收縮混凝土，將其自縮性控制在工程項目可控范圍內。施工中必須嚴格按照混凝土的添加標準、應用技術確定措施。科學合理的技術手段是保障混凝土抗裂性達標的必要前提。施工中混凝土的各種材料配比管理十分重要。我國土木工程大體積混凝土施工作業必須嚴格按照規定施工，絕不能隨意調整材料配比。施工前現場人員進行測試，在多次測試與對比中確定最合理的配比方案，以強化混凝土結構的穩定性和安全性。

二、大體積混凝土裂縫成因

在大體積混凝土項目施工中，如果混凝土內外出現比較大的溫差或者受質點約束，此時溫度應力變大，超出混凝土抗拉承受上限，所以會有裂縫出現。如果裂縫的寬度不足以對結構的強度造成嚴重影響，則不用處理。但如果寬度大小足以影響結構的耐久性，就必須正確認知裂縫成因。

1、水化熱

澆筑大體積混凝土時，水和水泥的相遇會產生化學反應，此時會釋放大量熱量，而高強度結構的斷面會影響熱量的揮發。因為大體積混凝土外殼比較厚，所以內部熱氣釋放不出去，久而久之就會堆積大量熱氣，使內外出現非常大的溫差。大體積混凝土項目完成澆筑后，內部溫度一般在5 天左右時達到最高。

2、收縮變化

在水泥硬化過程中，水分需求比較大。大體積混凝土施工水分需求為20%。混凝土凝固過程中水分持續蒸發，此時混凝土收縮，體積變小，影響混凝土質量。從本質上來看，大體積混凝土項目的收縮與施工方式、摻合料種類、調配比例、水泥種類有直接關系。

3、外界氣溫

施工時外界氣溫同樣會影響大體積混凝土的澆筑溫度、澆筑質量。外界氣溫較低時，混凝土本身的溫差問題變得非常突出，致使結構出現裂紋，影響項目建設穩定性。

三、大體積混凝土項目澆筑養護措施

大體積混凝土項目澆筑作業完成后，必須讓混凝土立刻進入靜置狀態凝固。在凝固過程中，很多外界因素都會影響混凝土質量。為了減少外界因素帶來的影響，需安排專人進行大體積混凝土工程養護管理工作。

1、合理控制混凝土內外溫差

為了保障混凝土性能穩定，減少裂縫問題出現的概率，混凝土的內外溫度必須盡可的能控制在20 ℃以內。當然如果混凝土材料抗裂性良好，可以適當放寬該要求，一般在20 ～24 ℃。另外,為了可以準確且及時掌握混凝土的內外溫差狀況，澆筑環節需要設置測溫管，配合使用外部的測溫設備。如果發現混凝土內外溫差超過規定值，必須及時制定應對策略消除負面影響。

混凝土內外溫差表現有4 種常見形式：（1）外溫比內溫高，可以采用潑灑涼水的方式予以處理，這是一種成本很低且效果良好的方法，但操作過程中必要控制好混凝土含水量；（2）內溫比外溫高，需要在澆筑環節設置冷水管；（3）正值溫差，需要使用降溫手段；（4）負值溫差，需要進行保溫，常用方法有鋪設塑料膜、草席。

2、合理預測溫度

以補償收縮與約束條件為前提，決定和影響大體積混凝土降溫收縮效果的關鍵點在于降溫速度、降溫值，這里的降溫值=（水化熱升溫值+澆筑溫度）-環境溫度。為了避免有大體積混凝土裂縫問題的出現，需要提前預測澆筑溫度，了解混凝土升溫后的應力大小，以此為參考點制定控制澆筑溫度的手段，并制定應急措施。

3、提高混凝土抗裂性

抗裂性不足是混凝土出現裂縫的重要誘因。為了提高混凝土的抗裂性，澆筑完成后需要在澆筑面表面設置抗裂鋼筋網片。抗裂網片是控制混凝土收縮量的有效方法，能有效預防收縮裂縫問題。

4、使用均勻、非強制降溫措施

大體積混凝土作業使用2 種模板，即木模與鋼模。鋼模板使用中，為應對保溫養護需求，需要在外部使用保溫方法。木模板使用中，木模板可以直接作為保溫材料。不論木模板還是鋼模板，拆除后都要按照大體積混凝土的塊體實際溫度情況，根據溫控指標要求采取相應保溫方法。

四、結語

當前，大體積混凝土項目的出現為人們提供了舒適、安全的生活環境、工作環境。但是，大體積混凝土項目施工環境、施工條件復雜，面對大體積混凝土項目的廣泛普及，必須深入思考大體積混凝土項目的施工特點、具體情況，做好過往經驗總結，分析裂縫出現原因，采取行之有效的應急預案、預防措施，優化技術工藝，確保澆筑作業有序推進，最大限度地保障混凝土性能和工程質量，為我國建筑業可持續發展提供支持。