土木工程建筑中大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的應(yīng)用

林成坤 劉成虎

1. 杭州藍(lán)鯨建設(shè)工程有限公司 浙江 杭州 311401；2. 杭州新婭建設(shè)有限公司 浙江 杭州 310011

引言

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平的不斷進(jìn)步，我國(guó)大眾對(duì)現(xiàn)代化建筑的舒適度與功能性的要求也在不斷提高，為了充分滿足現(xiàn)代化建筑的發(fā)展需求，土木工程建筑的高度、體積、強(qiáng)度、厚度、承重力等各個(gè)方面的標(biāo)準(zhǔn)都在不斷提高，傳統(tǒng)的建筑施工技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)代化建筑的施工要求。該項(xiàng)技術(shù)雖然已經(jīng)在當(dāng)前土木工程建筑施工中普遍應(yīng)用，但是在應(yīng)用的過(guò)程中裂縫問(wèn)題一直是該項(xiàng)技術(shù)在施工中的重點(diǎn)控制問(wèn)題，裂縫問(wèn)題控制不當(dāng)會(huì)給建筑工程的施工質(zhì)量以及安全性造成威脅。因此，裂縫現(xiàn)象已經(jīng)成為當(dāng)前建筑工程在運(yùn)用該項(xiàng)技術(shù)過(guò)程中需要重點(diǎn)預(yù)防的主要問(wèn)題。

1 大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)概述

該項(xiàng)施工技術(shù)就是在建筑施工中以鋼筋作為框架，大量澆筑混凝土作為建筑的主體結(jié)構(gòu)，該項(xiàng)施工技術(shù)的應(yīng)用可有效增加建筑主體結(jié)構(gòu)的堅(jiān)固性，進(jìn)而滿足建筑物對(duì)稱(chēng)重力、厚度、高度的需求。由于該項(xiàng)施工技術(shù)的工藝復(fù)雜，需要多項(xiàng)技術(shù)的緊密配合，并嚴(yán)格控制各項(xiàng)技術(shù)的精確度。例如：在混凝土澆筑作業(yè)環(huán)節(jié)，施工人員應(yīng)當(dāng)保證一次成型完成澆筑作業(yè)，不能出現(xiàn)二次澆筑作業(yè)、混凝土要根據(jù)建筑主體要求進(jìn)行科學(xué)配比、嚴(yán)格掌控養(yǎng)護(hù)時(shí)間以及養(yǎng)護(hù)技術(shù)等。因此，在建筑施工過(guò)程中具有一定技術(shù)難度。而大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫現(xiàn)象的出現(xiàn)，就是結(jié)構(gòu)內(nèi)部的混凝土由于水熱化作用所產(chǎn)生的能量無(wú)法發(fā)散，造成結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫度差異較大，進(jìn)而形成裂縫。

2 土木工程建筑中大體積混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫原因

大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)中，主要根據(jù)裂縫根據(jù)深度的差異，分為表層裂縫、深層裂縫、貫穿裂縫三個(gè)發(fā)展階段，這三種裂縫對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的危害也有所不同。表層裂縫主要是指結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)的細(xì)微裂縫，對(duì)建筑主體結(jié)構(gòu)的影響并不大。而深層裂縫由于縫隙較深，會(huì)將一部分結(jié)構(gòu)斷面切斷。因此，對(duì)建筑主體的結(jié)構(gòu)的危害較大。貫穿裂縫則會(huì)切斷整個(gè)結(jié)構(gòu)斷面，嚴(yán)重影響建筑結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定，給土木工程建筑造成嚴(yán)重的安全隱患。判斷裂縫地對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的危害不僅僅是根據(jù)裂縫的類(lèi)型來(lái)判斷，裂縫的寬度也有相應(yīng)的判斷標(biāo)準(zhǔn)。例如：在建筑室內(nèi)環(huán)境中，建筑主體裂縫不宜超過(guò)0.3mm，而在室外環(huán)境則不能超過(guò)0.2mm，由于地下建筑結(jié)構(gòu)的裂縫問(wèn)題會(huì)給建筑的防水性造成影響，裂縫寬度過(guò)大會(huì)造成地下建筑主體結(jié)構(gòu)滲水。因此，裂縫的寬度應(yīng)當(dāng)控制在0.1mm～0.2mm之間，這個(gè)寬度的裂縫會(huì)隨著時(shí)間的推移慢慢自愈。大體積混凝土建筑結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中溫度應(yīng)力的作用、水泥水熱化、混凝土的自縮等多方面的因素都可以造成混建筑主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。因此，在施工過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)可能造成結(jié)構(gòu)裂縫的客觀因素采取有效的控制措施，盡量避免結(jié)構(gòu)主體裂縫的出現(xiàn)。

3 控制大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的措施

3.1 控制外界溫度的變化

造成混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問(wèn)題的原因有很多，外界溫度變化是造成混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的主要因素之一。由于混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的形成主要是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)內(nèi)部與外部溫度差異過(guò)大而造成，溫差的大小直接決定其產(chǎn)生溫度應(yīng)力的大小，更是影響其所造成結(jié)構(gòu)裂縫大小的主要因素。在溫度較高的環(huán)境中，混凝土結(jié)構(gòu)中的熱量難以散發(fā)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度會(huì)持續(xù)升高，最高溫度甚至?xí)_(dá)到65℃左右。因此，要想有效控制大體積混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)做好相應(yīng)的溫度控制工作，盡量縮小結(jié)構(gòu)內(nèi)部與外部的溫度差異，以避免造成結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生。

3.2 避免水泥水化熱產(chǎn)生

水泥由于受其自身材質(zhì)的影響，在水化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定的熱能，然而由于水泥水化所產(chǎn)生的裂縫問(wèn)題會(huì)根據(jù)結(jié)構(gòu)的體積、混凝土中水泥的配比以及水泥的原材料等多方面因素的影響。大體積結(jié)構(gòu)由于其斷面相對(duì)比較厚重，其表面系數(shù)相對(duì)較低，進(jìn)而導(dǎo)致水泥水化所產(chǎn)生的熱量無(wú)法及時(shí)得到散發(fā)，只能在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部聚集，導(dǎo)致其溫度不斷上升，進(jìn)而造成混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部與外界環(huán)境的溫差不斷增加，造成結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生。因此，要想預(yù)防由于水泥水化所造成的結(jié)構(gòu)裂縫，相關(guān)施工人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)混凝土中水泥的種類(lèi)以及使用數(shù)量，結(jié)合混凝土結(jié)構(gòu)體積的大小采取相應(yīng)的處理措施，最大限度地降低由于水泥水熱化所造成的結(jié)構(gòu)裂縫問(wèn)題。

3.3 避免混凝土自縮

混凝土自縮主要是指結(jié)構(gòu)在逐漸固化的過(guò)程中，會(huì)消耗混凝土中的一小部分水分，而大部分水分會(huì)逐漸蒸發(fā)。混凝土中所選用的材料以及各種材料的配比都有可能影響結(jié)構(gòu)水分的蒸發(fā)，如果結(jié)構(gòu)中的水分蒸發(fā)過(guò)多或者過(guò)快，則會(huì)造成混凝土結(jié)構(gòu)的自縮。例如，在混凝土添加礦渣或者添加劑等物質(zhì)添加比例過(guò)多，則會(huì)提高混凝土的流動(dòng)性，進(jìn)而造成大體積混凝土結(jié)構(gòu)自縮值降低。因此，在大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分考量可以給混凝土結(jié)構(gòu)自縮造成影響的各種不良因素，最大限度地降低由于混凝土自縮而產(chǎn)生的裂縫問(wèn)題。

3.4 避免較強(qiáng)的約束力

混凝土結(jié)構(gòu)一般所采用的施工技術(shù)主要是整體澆筑施工技術(shù)，為了提高施工標(biāo)準(zhǔn)，在施工時(shí)首先需要在外部設(shè)置一個(gè)較強(qiáng)的約束力。混凝土結(jié)構(gòu)的溫度效應(yīng)直接影響外部約束力為結(jié)構(gòu)內(nèi)部所造成的影響，如果約束力超過(guò)了一定的范圍，則有可能引發(fā)結(jié)構(gòu)裂縫問(wèn)題的出現(xiàn)。因此，在施工過(guò)程中，對(duì)于施工工藝、施工技術(shù)是否完全符合結(jié)構(gòu)施工要求，施工環(huán)境是否符合施工條件等多方面因素進(jìn)行綜合考量，最終可有效避免結(jié)構(gòu)裂縫問(wèn)題的出現(xiàn)。

4 大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)在土木工程建筑中的應(yīng)用

4.1 強(qiáng)化混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂性能

科學(xué)合理混凝土的配方可有效提高混凝土抗裂性能，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)混凝土原料的各項(xiàng)功能，通過(guò)對(duì)混凝土不同配方的實(shí)驗(yàn)，對(duì)混凝土的抗裂性進(jìn)行分析，最終確定混凝土配方，確保混凝土的質(zhì)量充分滿足當(dāng)前土木工程建筑的施工需求[1]。與此同時(shí)，相關(guān)技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)混凝土原材料的選擇，盡量選擇無(wú)機(jī)纖維、金屬纖維等新型材料，來(lái)加強(qiáng)混凝土地對(duì)拉伸力的承受能力，還應(yīng)當(dāng)混凝土中合理使用添加劑，最大限度上控制混凝土的自縮范圍，進(jìn)而增加建筑主體的抗裂性。另一方面，相關(guān)技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)對(duì)骨料種類(lèi)的選擇、配比等方面進(jìn)行合理地控制。以骨料為混凝土的主要原材料，則要控制砂礫的大小以及光滑度，提高骨料的質(zhì)量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)混凝土強(qiáng)度的增加。

4.2 加強(qiáng)溫度應(yīng)力控制

溫度應(yīng)力主要是指混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部與外部由于溫度差異而產(chǎn)生的作用力，溫度差異越小其應(yīng)力越小，反之溫差越大溫度應(yīng)力也會(huì)越大，而就混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的大小主要取決于應(yīng)力的大小。因此，溫度應(yīng)力是形成混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象的重要因素，技術(shù)人員在施工過(guò)程中應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)手段，確保土木工程建筑的施工質(zhì)量。由于水泥會(huì)出現(xiàn)水熱化現(xiàn)象，并在整個(gè)過(guò)程中會(huì)散發(fā)大量的熱，熱量無(wú)法及時(shí)散發(fā)，進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)中的熱量堆積，使結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)要高于環(huán)境溫度，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫的現(xiàn)象。因此，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)在混凝土的配比中，可以選擇地?zé)崴鄟?lái)緩解水泥水熱化產(chǎn)生的熱能，同時(shí)還可以在混凝土中添加減水劑，最大限度上控制裂縫問(wèn)題[2]。另一方面，環(huán)境溫度直接影響混凝土建筑的溫度，在大結(jié)構(gòu)混凝土施工環(huán)節(jié)，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)環(huán)境溫度嚴(yán)格掌控施工時(shí)機(jī)，盡量避免在夏季溫度最高的時(shí)間段進(jìn)行施工作業(yè)，如果為了保障施工進(jìn)度，在環(huán)境溫度較高時(shí)可以采取相應(yīng)的冷卻措施，最大限度上控制混凝土的溫度。避免裂縫現(xiàn)象的產(chǎn)生。與此同時(shí)，施工過(guò)程中應(yīng)當(dāng)提前設(shè)置好測(cè)溫孔，方便測(cè)溫人員對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)測(cè)溫工作，而負(fù)責(zé)測(cè)溫人員應(yīng)當(dāng)定時(shí)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)溫，并對(duì)測(cè)溫結(jié)果以及測(cè)溫時(shí)間進(jìn)行嚴(yán)格記錄，內(nèi)外溫度差異超過(guò)25℃時(shí)，應(yīng)當(dāng)及時(shí)匯報(bào)，并根據(jù)實(shí)際情況采取覆蓋保溫等措施控制結(jié)構(gòu)內(nèi)部與外部的溫度差異，直至內(nèi)外溫度差異達(dá)到10℃以下，最終方可停止測(cè)溫工作。

4.3 加強(qiáng)約束力控制

大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，由于熱脹冷縮的原理混凝土的體積會(huì)隨著結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度的增高其體積也會(huì)隨之增大，而隨著混凝土體積會(huì)受到構(gòu)件的約束，構(gòu)件的約束力則是來(lái)源于建筑地基的約束[3]。當(dāng)結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度達(dá)到最高值時(shí)也是混凝土體積膨脹最大值，隨后混凝土的體積與彈性都會(huì)隨著內(nèi)部溫度的降低而逐漸減少，相應(yīng)的壓力應(yīng)力也在逐漸減小，進(jìn)而有可能出現(xiàn)垂直裂縫的現(xiàn)象。因此，要想控制外部約束力，首先應(yīng)當(dāng)降低地基對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的約束力，相關(guān)技術(shù)人員可以在混凝土結(jié)構(gòu)與地基之間利用理清油氈或者砂墊層添加一個(gè)隔斷層，利用隔斷層來(lái)降低地基產(chǎn)生的約束力。

4.4 加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)技術(shù)

為了有效控制大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中出現(xiàn)裂縫，在混凝土澆筑過(guò)程中，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)設(shè)計(jì)方案在建筑結(jié)構(gòu)主體中預(yù)先布置測(cè)溫管，可以將測(cè)溫管與鋼筋構(gòu)件固定在一起，避免在混凝土澆筑過(guò)程中對(duì)測(cè)溫線造成一定的破壞[4]。并在完成澆筑工作之后，養(yǎng)護(hù)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)施工環(huán)境的溫度采取相應(yīng)的保護(hù)措施，保障混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。而在夏季由于環(huán)境溫度過(guò)高，養(yǎng)護(hù)人員應(yīng)當(dāng)定時(shí)在結(jié)構(gòu)表面灑水，來(lái)實(shí)現(xiàn)表面溫度的降低，維持混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部與外部溫度差異保持在合理地控制范圍之內(nèi)。另一方，在完成施工作業(yè)以后，相關(guān)質(zhì)量監(jiān)督人員應(yīng)當(dāng)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)收工作，嚴(yán)格檢查混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫問(wèn)題，對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)中寬度過(guò)大的裂縫及時(shí)灌漿加固技術(shù)進(jìn)行處理，最終保障混凝土結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。

5 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前我國(guó)建筑領(lǐng)域中主要應(yīng)用的施工技術(shù)手段，為了有效控制該項(xiàng)技術(shù)在施工過(guò)程中出現(xiàn)的裂縫問(wèn)題，保障大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)的成因，在施工過(guò)程中，采取有效的預(yù)防措施，最大限度降低混凝土結(jié)構(gòu)裂縫現(xiàn)象的出現(xiàn)，與此同時(shí)，對(duì)出現(xiàn)裂縫的混凝土結(jié)構(gòu)主體，應(yīng)當(dāng)及時(shí)采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施，進(jìn)而保障土木工程建筑的施工質(zhì)量以及施工安全。