大體積混凝土的性能及無縫施工技術

賴偉明，陳元春

(1.融興建設集團有限公司湖南分公司，湖南 長沙 410007；2.融興建設集團有限公司廣西公司，廣西 南寧 530221)

1 大體積混凝土的特征及裂縫成因

大體積混凝土最典型的特征則是體積大，從當前建筑發展情況來看，其長寬通常達到1 m甚至更大。由于表面系數偏小，加之水泥產生的水化熱現象，此過程中所釋放的熱量被大量聚集在混凝土結構內部，而外部溫度下降較快，隨之產生混凝土裂縫。從成因來看，大體積混凝土結構裂縫通常基于多種因素共同作用而產生，但最為主要的原因是溫度應力和混凝土的收縮。工程經驗表明，干縮裂縫的出現概率較大，這與混凝土內外水分蒸發速度差異化有關：混凝土的外部會在短時間內損失大量水分，伴隨較明顯的變形；內部聚集的溫度需耗費較長的時間才能散去，變形幅度相對較小，表面干縮現象極為明顯，但由于混凝土內部產生的約束作用，因而形成較大拉應力，最終出現裂縫。從分布特點來看，干縮裂縫主要以平行線或網狀形居多，集中在混凝土平面處，結構裂縫見圖1。

圖1 大體積混凝土結構裂縫

2 無縫施工方案設計

2.1 設計機理

限制膨脹率是影響混凝土性能的重要指標[1]，為對其形成準確認知展開相關試驗，試驗表明摻加ZY膨脹劑可在一定程度上改善微膨脹性，對應的膨脹率也會因摻量不同而發生變化。在補償收縮混凝土研究中摻入了ZY膨脹劑，連續澆筑過程中改變了常規的后澆帶方式，而是增設了加強帶，對廣場底板分塊：由于設置了后澆帶，因而底板整體被劃分為4塊，由此構成4個澆筑單元；在此基礎上又在塊內增設了加強帶，因此又做了進一步細化，底板被拆分為16塊。膨脹加強帶均設置為寬2 m的形式，并對邊緣處采取加固措施(設鐵絲網)，隔絕混凝土向加強帶流動。實際施工中優先完成帶外混凝土的澆筑，以實際進度為準，當到達加強帶時則轉變材料，選擇摻入ZY膨脹劑的混凝土。需注意的是在膨脹作用下將帶來強度下降的情況，針對此特點，在膨脹加強帶施工時，該處的混凝土強度等級較其他區域應有所提升，并適當增加膨脹劑用量，基于上述方式循環施工最終形成超長無縫結構。

2.2 施工技術措施

優化混合料配合比，降低水灰比；底板與墻板保持一致且均為C30 P12；與之不同的是底板，其水灰比為0.47，該指標在墻板處則調整為0.41；關于墻板坍落度則提出了14～16 cm的要求。基于上述改進措施以期減少用水量，達到緩解混凝土收縮的效果。在混凝土澆筑過程中以混凝土的狀態為依據，在初凝前采取了二次振搗措施，以控制混凝土收縮沉降現象和避免產生裂縫。

以上述為代表的一系列措施極具必要性，是有效控制結構裂縫的關鍵途徑。除了底板外，房建工程中其他結構所采用的控制方法與之保持一致。根據房屋無縫混凝土工藝要求，在頂板澆筑作業時應重點加強對早期裂縫的控制。混凝土收縮裂縫是較為典型的質量問題，主要出現于混凝土初凝至終凝之間，針對此特點，優化方案中強調了頂板二次抹壓的重要性，尤為關鍵的是初凝抹壓操作，此舉可有效避免早期收縮裂縫。關于大體積混凝土施工現場，具體見圖2。

圖2 大體積混凝土施工

2.3 房屋混凝土的養護

房建工程中，底板、墻板與頂板三部分所用的混凝土材料均一致，且摻入了適量ZY膨脹劑。從養護作業的角度來看，首先通過抹壓的方式處理混凝土，滿足供人員行走的條件后即可進入到養生環節[2]，首先在混凝土面上鋪麻袋片，全程均采取灑水保濕的養護手段。以混凝土硬化狀態為依據，若持續3～4 h則可以進入到底板、頂板的養護工作中，在該處筑堰蓄水，水高度維持在3～5 cm，在此過程中應持續向墻板淋水。上述養護工作中持續時間至少要達到14天。實際結果表明該養護方式具有可行性，房屋超長無縫結構的施工質量較為良好。

3 裂縫的防治措施

3.1 控制骨科級配和含泥量

較合適的是10.40 mm級配碎石，選用適量中砂，要求其細度模數控制在2.80～3.00。所有砂、石材料中，各自的含泥量均要得到合理控制，需在1%內且不可摻雜雜物，不可將海砂作為施工材料。

3.2 優化配合比

使用級配優良的骨料，為減少水泥用量、降低水化熱，除了確定合適配比外還要摻入適量外加劑，基于上述手段避免混凝土結構存在明顯拉應力的問題。

3.3 改進施工工藝

依據大體積混凝土的性能，泵送作業時要遵循薄層澆筑、有序推進的原則，通過混凝土自然流淌的方式逐步成型，得到斜坡混凝土，此方式的優點在于泵送效率較高，無需頻繁拆除輸送管，且減少了管道沖洗工作量。混凝土在泵送過程中經一段時間后將形成坡度，基于此特點選擇2臺振動器并分別將其置于建筑帶前后，具體有：第1臺所處位置為混凝土出料口，目的在于提升上部混凝土的密實性；考慮到地層鋼筋分布緊密的特點，將第2臺設置在混凝土坡腳處，目的在于提升下部混凝土的密實性。考慮到混凝土表面水泥漿厚度較大的特點，完成澆筑施工后應使用鐵滾筒在該處多次碾壓，經此操作后達到壓實的效果，避免收水裂縫，此項工作需在混凝土初凝前完成。

3.4 嚴格控制混凝土入模溫度

季節也是影響大體積混凝土施工質量的關鍵因素，施工時間以春秋季為宜，此條件下施工可降低入模溫度。若遇到夏季施工環境，考慮到現場溫度較高的特點必須以合理的方式降低入模溫度，且要避免混凝土遭到暴曬，通過灑水的方式對碎石降溫，水泥存放區要保持通風順暢，拌制所用的水可先轉入蓄水池中降溫，此舉可避免溫度過高的情況。

3.5 改進施工技術

除了澆筑作業后，振搗、抹壓、養護均是確保施工質量的重要途徑。從鋼筋的特性來看其是熱的良導體，因此，投入使用后易形成明顯的溫度梯度，隨之出現裂縫，應加強插筋處的振搗。此外，初凝前完成抹壓作業可達到消除初期裂縫的效果；注重早期養護，基于此方式改善混凝土的力學性能，使其具有優良的抗拉能力。

3.6 加強技術管理

材料是創建工程實體的重要部分，應加強質量檢驗。施工中各環節都要在技術方案的指導下完成[3]。及時檢測，準確掌握施工情況并將數據記錄好。澆筑時易產生冷縫，施工人員要給予高度重視，以合理的手段杜絕冷縫。若遇到變截面施工作業根據現場情況作出預測尤為關鍵，應確保預測結果的科學性。

3.7 加強混凝土澆筑后的養護

結束混凝土澆筑后應及時完成回填。根據大體積混凝土的性能可采取保溫保濕養護措施，可達到預防裂縫的效果。例如蓄水法則較為典型，可將其應用于混凝土施工中，通過在現場通冷卻循環水的方式可解決結構內部溫度大量聚集的問題。或是采取內散外蓄技術，作為一項綜合性養護方式，可有效降低混凝土升溫現象，其在超厚大體積混凝土中具有較好的應用效果。

3.8 加強混凝土的測溫工作

施工中，準確且及時地獲取混凝土溫度情況具有必要性，主要體現在混凝土內部、表面兩處。對此，可將測溫點設置在承臺內，各測點對應規格相同的測溫管，數量均為2根，分別設置在承臺中心(檢測內部溫度)、承臺表面(檢測表面溫度)。前期(1～5天)需加強檢測頻率，以2 h為間隔依次檢測；后續將檢測間隔時間延長至4 h。

4 結束語

無縫施工技術是當前房建工程中重要的技術形式，部分工程項目中已經將該技術應用至大體積混凝土施工中，實際施工效果良好，在施工以及后續使用中均未出現裂縫。當然，其作為一項新型技術依然值得工程人員深入探索，以不斷提高其應用水平。

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