土木工程建筑中大體積混凝土結構施工技術的應用

郭曉娜 張玉林

（西南科技大學城市學院,四川 綿陽 621000）

混凝土是我們日常生活和建筑施工過程中必不可少的建筑材料，根據《大體積混凝土施工標準》GB50496-2018 中的規定，我們可以清楚地知道：大體積混凝土是指最小面積在1m以上或最小斷面的幾何尺寸在1m 以上的體積大的混凝土【1】。結構已經大到必須解決溫差，并管控裂縫問題的混凝土構件。裂縫會影響結構使用，使建筑物使用壽命變短。

1 施工過程中容易遇到的問題

在施工過程中我們避免不了要遇到大體積砼結構施工的情況，比如大型設備和高層樓房的基礎施工等。大體積砼首先量大，其實結構厚實也是其材料的明顯特點。例如地下現澆鋼筋混凝土結構就比較常見，現場施工的條件相對來說比較復雜，施工工藝要求也比較高，混凝土表面系數相對比較小產生的熱量在結構內部無法完全釋放到外部，出現比較集中的情況使混凝土內部溫度升高變快，容易使結構產生溫度變形。大體積混凝土對結構構件的尺寸是有一定限制的，尺寸過大構件會被約束，約束作用會使構件產生溫度應力，因此平面尺寸增大的同時會導致約束作用和溫度應力的增大。混凝土內外溫差大，如果溫度調節措施不到位，混凝土的拉伸限值不能超過溫度應力時，構件就會產生有害的裂縫，影響結構構件整體的安全性能。因此從根本上分析結構，確保施工質量和順利進行有著重要的意義。

一般情況下按照深度的不同，大體積混凝土會出現三種情形的裂縫【2】，這三種裂縫造成危害的程度也不相同，表面裂縫一般是混凝土表層水分蒸發過快或硬化時內外溫差過高而產生，表面龜裂不規則，不連續，危害較小，處理起來也比較簡單。相對而言，比較難處理的是深深的龜裂。深裂縫阻斷了結構的小部分，并不是全部。這有一定的危害，但危害達不到貫穿性的縫隙。當表面裂縫發展成深裂紋，并且進一步切斷結構的整個斷面就形成了貫穿性裂縫，貫穿性裂縫嚴重的損壞了結構的整體穩定性。其危害也是三種裂縫中最嚴重的。但是在一定程度上，裂縫的產生不會對結構安全產生絕對的影響，在不同的環境下有不同的允許值。裂縫在一定程度上會影響混凝土的防水，裂縫早期的輕微滲水現象會隨著時間消失。一般情況下，在允許值范圍內的裂縫寬度一般對結構強度沒有影響，但會影響結構的耐久性，因此分析、處理和控制裂縫產生的原因是很重要的。

2 出現裂縫的原因

2.1 水泥砂漿的影響

水泥在與水作用的時候，在水泥硬化的同時會放出大量熱量，這種熱量被稱之為水化熱。混凝土內部的熱量主要是源于水化熱。在現場施工前，要求將水泥和水進行拌合處理，由于結構體積過大，熱量積聚在結構內部不容易消散，內部溫度上升。澆灌的三到五天后，混凝土內部的深層溫度預計將達到最高。溫差與溫度應力成正比，混凝土構筑物的內外部溫差很大時，溫度應力隨之產生。當砼抗拉強度的允許值無法超過混凝土的溫度應力，溫度變形也會跟著變大，溫度裂縫也因此而產生【3】。因此，在大體積砼結構中使用水化熱高的水泥是極其不合理的。

2.2 約束條件的影響

當地基與構件澆筑在一起時，混凝土的初期體積會隨著溫度的升高而增大，是因為物質固有的熱脹冷縮屬性，混凝土的膨脹增大會受到下部構件的約束，溫度不斷地升高導致構件膨脹，而地基對構件的膨脹會產生約束，這就是混凝土的約束力。在混凝土的壓力應力階段，由于抗壓能力強而不會被破壞，當溫度達到最高值時，混凝土的體積變化開始減少，彈性率開始下降。混凝土壓力應力較小，且應力松動較大，它們之間的連接不再牢固，當溫度下降時，會產生垂直裂紋，是因為混凝土的拉伸強度無法抵抗拉伸，當施工過程中存在一些變化因素時，建筑物結構的澆筑質量很難保證。混凝土很重，結構容易下沉，這樣混凝土結構會受到影響，龜裂的產生不利于施工任務的順利進行，要盡早控制。

2.3 環境溫度變化的影響

混凝土結構構件的表面溫度會受到室外環境溫度變化的影響，從而影響混凝土內部的溫度。因此，環境溫度的變化會對混凝土產生裂縫這個問題產生很大的影響。溫度越高，水化速度越快，水泥在和水拌合過程中的水化速度是隨著溫度變化的。當外界環境溫度下降時，特別是突然下降時，混凝土的內外溫差會突然增加。因此，為了防止構件產生裂縫，要控制混凝土內外溫差【4】。

2.4 混凝土收縮變形的影響

混凝土攪拌用水只有20%參與了水化反應，剩下的水分基本上都被蒸發了【5】。混凝土體積收縮變小的主要原因就是混凝土中殘留的水分被蒸發。干燥收縮和自生收縮這兩種收縮被一起稱為全收縮，不被約束條件影響。如果出現限制，混凝土的抗拉伸強度無法抵抗這種應力時將會出現裂痕。

在建筑的施工過程中能否使用合適的工藝，工程安排是否細致牢靠，這些都是影響施工質量的重要原因。如果施工技術條件并不符合當地的地質條件要求，沒有按照相應的規范進行，構件施工質量將會受到極大的影響，結構就不容易穩定，容易發生龜裂現象。

3 施工中的實際應用

影響施工質量的因素有很多。提升混凝土抗裂性能有一個很重要的方法就是對混凝土原材料的配合比進行優化。在骨料選擇中選擇粗骨料時，連續級配這方面要重點注意，砂作為細骨料。結合施工現場的實際施工情況，適當調整各種外加劑的配合比，并進行反復試驗，找出合適的外加劑【6】。要求工作人員通過試驗得出配合比對施工過程進行有效的監督管理，現場施工人員嚴格按照配合比進行準備以提高大體積混凝土結構的穩定性。并秉著經濟原則通過合理的加入鋼筋保證強度,這樣結構構件薄弱部位的穩定性和安全性才能夠得到保證，從而提高整個結構的抗裂縫功能。為了保證工程質量，可以適當地降低單位混凝土用量；同時，混凝土用水量也可以進行一定的限制，進一步增強現場的施工效果。

為保證施工質量，有必要制定一個實際可行的施工方案。澆筑前，操作人員應該嚴格檢查鋼筋和重要預埋件，提高方案可行性和合理性，進一步促進混凝土澆筑的順利進行。在具體的施工階段，將采用的施工工藝與工程規范相結合，規范施工作業。結合澆筑現場的情況，試驗人員應密切關注混凝土和易性和坍落度的變化。混凝土振搗時，振搗強度速度要控制好，做到垂直快速插入，緩慢拔出【7】。防止混凝土出現裂縫。澆筑過程中，少量浮漿上浮是正常現象，說明砂石下沉。如果浮漿出現在混凝土表面，應立即中斷振搗混凝土的施工。工作人員通常采用插入法。插入式振搗器插入深度大多控制在30cm左右，插入式振搗器插入端與下層的距離控制在60cm 左右。混凝土振搗的全過程都需進行監督，盡量避免漏振或過振。當混凝土凝固時在其上附著一層混凝土以防止裂縫。

為了避免裂縫的產生，在養護時必須提高混凝土的強度。要實現混凝土提高強度并且避免裂縫的主要途徑是在施工過程中控制溫度。主要采用人工控制溫度的方法防止混凝土內外溫差過大。有兩種方法：一是冷卻水管。當混凝土厚度較大且內外溫差較大時，提前在結構內部布置好冷卻管，并且預留管徑方便冷水循環使用；這種方法能有效地促進混凝土的冷熱交換，減小混凝土內外溫差。當然，在冷卻過程中，要嚴格控制冷卻管內的水流量和溫度。需要注意冷卻管的出水不能影響施工的正常運行。第二，保濕。為混凝土結構提供一個潮濕的環境，可以用塑料薄膜或者沙子覆蓋在混凝土的表面，這樣做可以減緩混凝土表面的散熱。此時，強度正處于發展階段的混凝土可以防止表面干燥和收縮開裂。澆筑后，應該在半天之內用水覆蓋，以改善結構的硬化狀況，降低收縮裂縫的概率，提高穩定性。

保證施工質量尤其重要的就是施工工藝。因此施工時選擇合適的施工工藝，并且進行材料準備和相關操作，嚴格按照工藝流程和規范要求來實行。

4 結束語

隨著城市的高速發展，我國建筑業也不斷進步，大體積混凝土在高層建筑中的應用也有了迅猛的發展。我們要充分利用專業知識和專業技術來推動建設項目更好地完成。勇于進行探索和創新，相信在不久的將來，一定會取得顯著的成績。