大體積混凝土結構施工技術在土木建筑施工中的應用探析

陸召輝 石家莊中天工程建設監理有限公司寧夏分公司

一、現今土木建筑施工中運用大體積混凝土結構施工時存在的主要影響和問題

（一）設計方案或施工操作不當

在施工過程中由于結構特殊而容易造成應力集中的位置，例如轉角部位或者截面突變的位置，常會存在設計缺陷，或者在對外約束形式處理不恰當，針對這些問題，相關設計人員在這些特殊的位置在設計方案的過程中應投入更多注意力。另一問題則為由于混凝土的配比設計不合理，常會導致混凝土的收縮變形效果與預想方案中的形狀差異較大，或者抗拉強度較低的問題。而在施工過程中，由于施工養護技術不成熟，對檢測養護方面重視力度不足等問題往往也會造成大體積混凝土產生裂縫。

（二）水泥中水分蒸發化熱的影響

根據混凝土冷凝的物理原理和混凝土化學成分原理，凝固過程中的水化過程由于其產生大量的水化熱，該部分水化熱量是混凝土的內部溫度不斷變化并且呈上升趨勢的主要原因。并且由于大體積混凝土的體積較大，熱量難以透過厚厚的混凝土層而散發，則會導致土木建筑結構中心溫度高，而表面溫度較低的狀況。根據力學和熱學的相關原理，若溫度差為內高外低的狀況則會導致混凝土表面產生拉應力，內部產生壓應力，最終導致大體積混凝土的形狀與預設方案有所出入，并且容易在混凝土表面產生裂縫。

（三）混凝土收縮變形產生影響

混凝土的硬化過程常常會伴隨著一定的體積收縮，而這一收縮過程則會使其內部產生一定的收縮應力。根據物理力學定理可知，當混凝土結構的抗拉強度小于收縮應力時，則會使混凝土結構中產生收縮裂縫。根據相關經驗以及知識原理，大體積混凝土結構主要存在五種收縮變形問題，即凝縮變形、干燥收縮變形、冷收縮變形、自身收縮變形與碳化收縮變形。

（四）約束條件對混凝土結構產生影響

約束作用常會對混凝土的硬化變形過程產生影響，混凝土受到阻礙其變形二產生相應的拉應力。根據相關原理，我們可知對混凝土結構產生影響的約束作用分為外約束與內約束，內約束指混凝土結構內部的收縮溫度與非均勻分布，這一約束的產生原理為混凝土結構中各質點不能夠均勻受力變形。外因素指結構的邊界條件。

二、相關技術要點與解決策略

（一）采取科學合理的設計方案

當前我國社會不斷發展，高層建筑物已遍布于城市的角落，由于高層建筑的數量不斷增加，對于大體積混凝土的施工工藝要求也在不斷提高。因而會導致設計強度隨著相關需求而不斷提高。在進行相關設計方案策劃中，應考慮在大體積情況下干擾因素的影響程度，比如大體積的混凝土建筑物中，水泥的用量過大則會導致混凝土水化熱的升高。因此在設計過程中則應采取科學有效的方式解決這一問題，使混凝土的內外結構溫差＜30℃。且大體積混凝土結構應采用強度等級在C20～C30的范圍內混凝土材料。采用上述方法能夠有效地確保混凝土在大體積的情況下也能具有良好的工作性能，并且在一定程度上降低混凝土中的需用水量。

（二）注重溫度控制

大體積混凝土的澆筑工藝中，溫度起著關鍵性的影響作用。進行大體積混凝土結構的溫控計算的實質是掌握混凝土結構內部溫的具體的變化規律。當然，理論與實際施工操作會存在一定的差異，在實際施工中，由于受到自然環境和人為因素等影響，因而溫度控制無法實現百分之百達到某一標準范圍，因此在施工過程中對于溫度進行監控制并將監測結果進行實時分析，具有重要意義，能夠為有關團隊及時采取相應措施，避免結構裂痕的產生提供重要依據。控制施工過程中的溫度情況可以采用降低澆筑溫度和水管冷卻兩種常用的溫度控制方法。根據經驗，進行混凝土澆筑的環境溫度一般不可＞28℃。若混合材料中含有石子和黃沙的成分，應防止澆筑過程受到陽光直射，可以采取棚下澆筑的處理方式。若環境溫度較高，則可對原料石子進行澆水進行溫度控制。并且混凝土的輸送泵上還應設置遮陽泵。由于大體積混凝土構件的體積較為龐大，在澆筑過程中，若缺乏人工冷卻的相關措施，令其天然冷卻，則這一過程將會變得十分緩慢，以理論值計算這一冷卻過程可能達到幾年時間之長。因此，采用冷水水管方式來對大體積的混凝土結構部件進行降溫，可以有效降低基礎溫差，控制溫度應力，防止混凝土裂痕的產生。

（三）注重材料控制

根據冷凝土的冷凝過程原理可知，混凝土的主要力量來自水泥的水化熱，因此，在選擇混凝土原材料時，應優先考慮水化熱較低的水泥種類，單位水泥的用量應控制在380kg。關于骨料的選取，應優先考慮膨脹系數，膨脹系數較小的骨料，更能夠在混凝土結構中發揮良好性能。以碎石形狀為最佳，采用的碎石徑粒應大些。有效降低冷凝過程水化熱，可以向混凝土中加入優質煤灰粉這一添加加料，煤灰粉的使用用量應高于20%。外加劑也可以選用一些高效減水劑和膨脹劑，外加劑的使用可以改善混凝土的工作性能，并且減少混凝土結構固件中膠凝材料的使用量，能夠有效地提高混凝土的整體強度，增強其防水性、抗裂性。

（四）控制相關約束條件

在大體積混凝土的土木建筑工程中，控制溫度的本質是混凝土結構的拉應力小于混凝土的抗拉強度，通過采取一系列溫度控制措施，使大體積混凝土內部溫度的變化得到有效控制，使其向預設的方案發展。具體的溫度控制措施可以參考如下：降低混凝土的內外溫差，采取有效措施；使混凝土的分布保持均勻，使其達到科學允許的范圍；控制基礎溫差，防止產生與預設方案差異較大的收縮變形；注重混凝土的降溫速率控制，防止產生冷擊反應。

三、結束語

總的來說，在土木建筑施工當中運用好大體積混凝土結構的施工技術，對提升整個土木項目建設質量和水平有極大助益，因此相關工作者要做好大體積混凝土施工期間的相關準備工作、監督工作，只有做好各環節工作才能夠有效起到質量保障作用，并且有利于降低工程成本，使效益達到最大化。