土木工程建筑中大體積混凝土結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)探析

賈廣征

河南建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院 河南 鄭州 450000

1 大體積混凝土特點(diǎn)

大體積混凝土的特點(diǎn)十分明顯，而且大體積混凝土工程條件復(fù)雜、對施工技術(shù)要求較高，如果施工技術(shù)不到位，則會(huì)出現(xiàn)一些影響建筑質(zhì)量的問題。混凝土是指由膠凝材料將集料膠結(jié)成整體的工程復(fù)合材料，對于現(xiàn)代工程來說，混凝土一般是用水泥作膠凝材料，用砂石作集料，與一定比例的水進(jìn)行混合并加以攪拌才能得出的。由于大體積混凝土體積較大，混凝土數(shù)量較多，所以說就需要就地澆筑、成型、養(yǎng)護(hù)，每一步都是必不可少并且必須要做好的。根據(jù)大體積混凝土的特點(diǎn)，施工人員一定要把握好施工技術(shù)，嚴(yán)格要求大體積混凝土澆筑施工質(zhì)量，保證結(jié)構(gòu)的整體性，并在澆筑過程中充分進(jìn)行振搗，澆筑完畢后，要對成型的混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，完成整個(gè)施工過程[1]。

2 大體積混凝土工程施工過程中存在的問題

2.1 設(shè)計(jì)方案或施工操作不當(dāng)

在施工過程中，由于結(jié)構(gòu)的特殊性和易引起應(yīng)力集中的部位，如轉(zhuǎn)角處或截面突變處，往往存在設(shè)計(jì)缺陷，或處理不當(dāng)?shù)刃问降耐獠考s束。針對這些問題，相關(guān)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該更加重視這些特殊的位置。另一個(gè)問題是混凝土配合比設(shè)計(jì)得不合理，往往導(dǎo)致混凝土的收縮變形效果與預(yù)期形狀相差較大，或抗拉強(qiáng)度偏低。在施工過程中，由于施工和養(yǎng)護(hù)技術(shù)的不成熟，對檢測和養(yǎng)護(hù)的重視不夠等問題，往往會(huì)導(dǎo)致大體積混凝土出現(xiàn)裂縫。

2.2 水泥中水蒸發(fā)熱的影響

根據(jù)混凝土凝結(jié)的物理原理和混凝土化學(xué)組成原理，混凝土在凝固過程中的水化過程產(chǎn)生大量的水化熱，這是混凝土內(nèi)部溫度不斷變化和升高的主要原因。而且，由于大體積混凝土體積大，熱量很難通過厚混凝土層散發(fā)出去，這將導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)中心溫度高，表面溫度低。根據(jù)力學(xué)和熱學(xué)的相關(guān)原理，如果內(nèi)外溫差大，會(huì)導(dǎo)致混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，最終導(dǎo)致大體積混凝土的形狀與預(yù)定方案不同，混凝土表面容易產(chǎn)生裂縫。

2.3 混凝土收縮變形的影響

混凝土的硬化過程往往伴隨著一定的體積收縮，這種收縮過程會(huì)在其中產(chǎn)生一定的收縮應(yīng)力。根據(jù)物理力學(xué)原理，當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度小于收縮應(yīng)力時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)就會(huì)產(chǎn)生收縮裂縫。根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)原理，大體積混凝土結(jié)構(gòu)存在五種收縮變形問題，即凝結(jié)變形、干縮變形、冷縮變形、自收縮變形和碳化收縮變形[2]。

3 大體積混凝土控制裂縫的措施

3.1 嚴(yán)格控制混凝土配制比例

確定混凝土配合比是大體積混凝土澆筑施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在混凝土配制過程中，相關(guān)人員要嚴(yán)格控制水泥和水的使用量，在滿足工程設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求的基礎(chǔ)上，抑制水化熱反應(yīng)，改善混凝土的和易性。為進(jìn)一步加強(qiáng)混凝土配制效果，優(yōu)選礦渣水泥，并添加適量的粉煤灰，一方面，優(yōu)化大體積混凝土配合比，另一方面，減輕混凝土泵送壓力。總之，優(yōu)化大體積混凝土配合比設(shè)計(jì)，可以減少水泥損耗量，增大表層混凝土強(qiáng)度，進(jìn)而降低混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生裂縫的概率，改進(jìn)大體積混凝土澆筑施工質(zhì)量，維護(hù)整體土木工程質(zhì)量安全。

3.2 注重溫度控制

大體積混凝土的澆筑工藝中，溫度起著關(guān)鍵性的影響作用。進(jìn)行大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫控計(jì)算的實(shí)質(zhì)，是掌握混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫的具體的變化規(guī)律。當(dāng)然，理論與實(shí)際施工操作會(huì)存在一定的差異，在實(shí)際施工中，由于受到自然環(huán)境和人為因素等影響，因而溫度控制無法實(shí)現(xiàn)百分之百達(dá)到某一標(biāo)準(zhǔn)范圍。因此在施工過程中，對于溫度進(jìn)行監(jiān)控制并將監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，具有重要意義。能夠?yàn)橛嘘P(guān)團(tuán)隊(duì)及時(shí)采取相應(yīng)措施，避免結(jié)構(gòu)裂痕的產(chǎn)生提供重要依據(jù)。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(jù)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行混凝土澆筑的環(huán)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(yīng)防止?jié)仓^程受到陽光直射，可以采取棚下澆筑的處理方式。若環(huán)境溫度較高，則可對原料石子進(jìn)行澆水進(jìn)行溫度控制，并且混凝土的輸送泵上還應(yīng)設(shè)置遮陽泵。由于大體積混凝土構(gòu)件的體積較為龐大，在澆筑過程中，若缺乏人工冷卻的相關(guān)措施，令其天然冷卻，這一過程將會(huì)變得十分緩慢，以理論值計(jì)算這一冷卻過程可能達(dá)到幾年時(shí)間之長。因此，采用冷水水管方式來對大體積的混凝土結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行降溫，可以有效降低基礎(chǔ)溫差，控制溫度應(yīng)力，防止混凝土裂痕的產(chǎn)生。

3.3 注重材料控制

根據(jù)冷凝土的冷凝過程原理可知，混凝土的主要力量來自于水泥的水化熱，因此，在選擇混凝土原材料時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮水化熱較低的水泥種類，單位水泥的用量應(yīng)控制在380kg。關(guān)于骨料的選取，應(yīng)優(yōu)先考慮膨脹系數(shù)，膨脹系數(shù)較小的骨料，更能夠在混凝土結(jié)構(gòu)中發(fā)揮良好性能。以碎石形狀為最佳，采用的碎石徑粒應(yīng)大些。有效降低冷凝過程水化熱，可以向混凝土中加入優(yōu)質(zhì)煤灰粉這一添加加料，煤灰粉的使用用量應(yīng)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(jié)構(gòu)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(qiáng)度，增強(qiáng)其防水性、抗裂性[3]。

3.4 混凝土澆筑施工

在大體積混凝土澆筑施工過程中，待第一層混凝土澆筑完畢后，根據(jù)混凝土凝固狀態(tài)決定第二層混凝土澆筑施工時(shí)間。但是要在第一層混凝土初凝前進(jìn)行第二層混凝土的澆筑，以加強(qiáng)整體澆筑作業(yè)的連續(xù)性，降低發(fā)生混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的概率。無論是采取分層澆筑方式，還是連續(xù)澆筑方式，都必須嚴(yán)格控制各澆筑層的間隔時(shí)間。通常，多通過試驗(yàn)的方式確定各澆筑層的間隔時(shí)間。

3.5 對冷卻管實(shí)施降溫處理

在實(shí)際施工中，將冷卻管道提前布置在混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，依靠冷卻管道的冷水回流作用，提升混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)多余熱量的流失率，達(dá)到降低溫度的目的。與此同時(shí)，布置冷卻管道還能保證混凝土澆筑結(jié)束后通水循環(huán)冷卻的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

在降溫過程中，相關(guān)人員要嚴(yán)格控制冷卻管中的流通水量，以及流通介質(zhì)的溫度。如果冷卻管內(nèi)的水溫過高，在熱傳導(dǎo)作用和熱壓作用下，會(huì)增大管內(nèi)的水流量，加快管內(nèi)水流速。需要格外注意的是，冷卻管的出水不能影響施工作業(yè)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。若混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)初步硬化，則施工人員還可以利用冷卻管出水的方式對成型的混凝土結(jié)構(gòu)加以養(yǎng)護(hù)。待混凝土結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，采用正空壓漿法實(shí)施注漿和壓漿，以免冷卻管內(nèi)部水溫影響混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

3.6 水平施工縫處理

分層澆筑是大體積混凝土澆筑施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。客觀地說，分層澆筑的操控難度較大，一旦處理不到位，會(huì)直接降低施工質(zhì)量。在大體積混凝土分層澆筑過程中，應(yīng)及時(shí)清理軟弱混凝土表層的浮漿、石子和大粒徑顆粒物。密切觀察粗骨料的狀態(tài)，確保粗骨料始終保持均勻狀態(tài)。使用高壓水槍對混凝土表面實(shí)施清理，為混凝土澆筑施工提供有利條件。同時(shí)，確保混凝土表面無明顯積水，且始終保持濕潤狀態(tài)。在混凝土澆筑過程中，如果采用非泵送方式運(yùn)輸混凝土，則需選擇適宜的接漿方式，且結(jié)合建筑工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，嚴(yán)格遵守標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行澆筑。按照由短邊向長邊延伸的次序完成澆筑，進(jìn)一步加強(qiáng)澆筑效果。

3.7 大體積混凝土養(yǎng)護(hù)

大體積混凝土結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)水平直接決定了整體土木工程施工質(zhì)量。一般來說，對于大體積混凝土結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護(hù)多采用保溫法和保濕法。保溫法是通過控制大體積混凝土結(jié)構(gòu)表面的溫度來調(diào)節(jié)溫度梯度的。由此，使混凝土結(jié)構(gòu)因內(nèi)外部溫度差異引發(fā)的拉應(yīng)力小于混凝土結(jié)構(gòu)自身的抗拉強(qiáng)度，防止混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫[4]。

4 結(jié)束語

綜上所述，在土木工程中，大體積混凝土的施工質(zhì)量極為重要，建筑施工人員一定要根據(jù)大體積混凝土的特點(diǎn)控制施工技術(shù)，做好澆筑前準(zhǔn)備工作，澆筑時(shí)要控制好澆筑方式，并且要重點(diǎn)注意澆筑后的養(yǎng)護(hù)工作，避免大體積混凝土的裂縫產(chǎn)生。同時(shí)，把握好大體積混凝土澆筑施工要點(diǎn)，加強(qiáng)混凝土振搗以及養(yǎng)護(hù)工作，保證建筑工程中大體積混凝土澆筑的施工質(zhì)量。