大體積混凝土澆筑技術在建筑施工中的應用

龐亞峰

【摘要】混凝土是現代建筑施工中最常用且常見的建筑材料，具體應用方式隨著建筑工程的設計施工要求進行調整。隨著現代建筑規模越來越大，高度越來越高，建筑施工對混凝土澆筑的體積要求也逐漸升級，混凝土澆筑所形成的構筑物體積越來越大，大體積混凝土構筑物的概念應運而生。大體積混凝土是指斷面厚度超過80cm的混凝土構筑物，這種厚度的混凝土澆筑施工對材料配比、澆筑手法、振搗施工等環節都有更高的技術要求，處理不當會衍生出諸多問題。與傳統的混凝土構筑物澆筑施工技術的成熟度不同，大體積混凝土構筑物施工技術還不夠成熟，施工人員需要解決大體積混凝土澆筑后的裂縫問題，解決有可能導致大體積混凝土裂縫的荷載問題、溫度應力問題、收縮膨脹問題、變形問題，才能夠提高大體積混凝土澆筑質量和建筑整體施工效果。建筑領域需要重視對大體積混凝土施工技術的研究和發展，解決大體積混凝土施工存在的問題，保證建筑工程施工質量。本文主要圍繞建筑領域施工技術展開，分析和探討的是大體積混凝土澆筑技術在建筑施工領域中的應用，希望可以為改善建筑領域中大體積混凝土施工的現狀提供一些思路和參考。

【關鍵詞】建筑工程;大體積混凝土;澆筑技術;技術應用

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

17.030

隨著大規模建筑工程數量越來越多，在工程建設中的占比越來越大，為了保證工程施工效率，一次性澆筑的混凝土體積越來越大。大體積混凝土是指長寬最小尺寸在1m以上，厚度在80cm以上的混凝土構筑物，這種體量的混凝土由于體積量大的原因，更容易受到溫度應力、收縮膨脹等因素的影響而產生有害裂縫，一旦有害裂縫數量或影響程度擴大，會威脅到整個混凝土構筑物的質量安全。應用到大體積混凝土構筑物的建筑工程多為高層、超高層建筑，或體積龐大的基礎設施建筑，比如水利工程、市政道路等。在這樣的建筑物中，混凝土有害裂縫所帶來的傷害比中小型建筑物更大，所造成的威脅也更廣。澆筑大體積混凝土是建筑領域的大勢所趨，大體積混凝土裂縫是不得不正視的工程病害，想要保證大規模工程建筑的施工質量就必須要通過施工技術的應用來控制病害。

一、大體積混凝土概述

1.大體積混凝土特點

大體積混凝土構筑物體積龐大，施工難度大、工程量也大，施工人員需要處理的問題和細節也多。如果在澆筑、養護過程中出現了操作失誤就有可能導致貫穿性的有害裂縫，影響混凝土構筑物的質量安全和正常使用。而大體積混凝土之所以容易產生有害裂縫，正是因為混凝土構筑物的一次性構筑長度長、厚度高，所以混凝土水化產生的溫度應力也大。溫度應力越大就越難以控制，因為混凝土中水泥水化產生的熱量難以迅速被傳導散發，就會在混凝土內外形成較大的溫度差，從而產生溫度應力。當內部溫度高、外部溫度低時，熱脹冷縮會導致內部膨脹，從而在外部產生裂縫。除此外，外部溫度控制不當導致內部溫度低、外部溫度高時，熱脹冷縮會導致向內收縮，超出外部應力極限時同樣會產生裂縫。由此可見，溫度控制不當會直接影響到有害裂縫的產生，這是大體積混凝土的特點。

2.大體積混凝土有害裂縫

在實際工程施工中，室內混凝土結構被允許存在的裂縫寬度為0.3mm，室外被允許存在的裂縫寬度為0.2mm，超出這個寬度的裂縫基本可歸為有害裂縫[1]。因為對于混凝土結構而言，0.1～0.2mm的裂縫會產生防水方面的問題，但由于裂縫寬度較小所以影響程度比較小;0.2～0.3mm的裂縫會產生較為嚴重的防水問題，且在水分的滲透下裂縫還會進一步擴大[2]。因此，在室外的混凝土結構被限制在0.2mm以下，室內的混凝土結構可以適當放寬至0.3mm，但如果是地下或半地下的混凝土結構，需要及時進行補救才能夠避免出現更為負面的滲水問題。并不是所有的裂縫都會被歸為有害裂縫，具有貫穿性質的或位置較深的裂縫危害較大，前者可切斷整個混凝土結構，后者也威脅了整體的穩定，并且有進一步發展為貫穿裂縫的可能性，是施工人員必須嚴肅對待的兩種裂縫。

3.大體積混凝土的關鍵技術

大體積混凝土施工的關鍵在于控制溫度應力，溫度應力的產生與水泥水化現象有重要關系，因此，減少水泥用量、水用量是比較可行的技術之一，沉入粉煤灰控制水化產熱是可行技術之二，做好養護控溫是可行技術之三。同時，技術人員需要準備好相應的補救措施，比如化學灌漿等，對已經出現有害裂縫的大體積混凝土結構進行補救處理，保證整體結構的質量安全。

（1）約束力控制技術

在大體積混凝土結構施工的過程當中，通過對外部約束力進行有效控制可以有效提升整個工程的質量。為了實現這個目標，可以從以下幾個方面來實現。第一是可以通過合理設置滑動層來減少地基下沉和位移的量，以此來減少混凝土當中的約束力。第二，還可以通過對溫度應力的控制來達到約束力控制的效果。從溫度管理的角度來說，在施工場地當中可以通過覆蓋、蓄水等方式來將溫度控制在合理的范圍之內，使混凝土內外部的溫度差得以控制，以此來減低溫度在大體積混凝土內部產生的應力。

（2）溫度控制技術

對于溫度應力比較大的情況，可以通過強制降溫的方式來進行處理。具體來說，施工人員可以在大體積混凝土的內部埋設一定數量的水管，在需要降溫的時候只需要將冷水注入到混凝土內部即可。與此同時，在大體積混凝土結構施工的過程當中還可以適當地減少水泥的用量，使用地熱水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥等材料代替部分傳統的水泥材料，這樣也可以達到預期的效果。除此之外，還可以在混凝土攪拌的時候加入特殊的材料來促進內部熱量的發散，同時促進攪拌的充分性。

（3）抗裂性能提升技術

對于大體積混凝土當中裂縫問題的預防，提升抗裂性能是一個重要的途徑。而要實現這一目標，就要對混凝土材料當中的配比進行控制，要求施工人員要嚴格按照相應的工藝操作方式來進行操作，同時按照調配的要求來合理配比。在大體積混凝土結構施工之前，施工單位需要定期開展員工培訓活動，使所有員工都豎立起良好的質量責任意識，能夠按照要求和流程來進行配比，而不是按照自身的經驗來進行。在施工的過程當中，施工人員可以適量地添加一定量的鋼筋或者其他的添加劑，結合實際情況來做好對混凝土碰撞率的控制，使其收縮性在合理的范圍之內，以此來減少抗裂性能發生的概率。

（4）抗拉強度提升技術

除了抗裂性能之外，大體積混凝土的抗拉強度也是需要重點控制的一個因素。在這個過程中，需要選擇有效的抗拉材料，常見的材料有金屬纖維和無機纖維，比如鋼纖維和聚丙烯纖維等，這些材料的加入可以有效提升混凝土的抗拉性能，同時降低混凝土的塑性流動性。

二、大體積混凝土澆筑技術分析

1.大體積混凝土澆筑振搗方法

大體積混凝土澆筑應采用薄層澆筑、一次到底的連續澆筑方法，嚴格控制每一層澆筑的厚度，嚴格控制每一次振搗的效果，幫助混凝土更充分的釋放出水化反應茶樹能能的熱量，避免混凝土出現較為嚴重的溫度應力問題，避免出現有害裂縫。通常情況下，大體積混凝土澆筑的厚度為500mm，間隔20～30min進行兩次振搗，保證澆筑質量和效果[3]。

2.大體積混凝土養護方法

在完成大體積混凝土的澆筑和振搗后，施工人員需要做好養護工作，避免大體積混凝土構筑物在養護階段出現有害裂縫。養護方法主要為控溫和控制水分兩個方面：首先是控溫。在環境溫度較低的情況下，施工人員需要應用棉氈、保溫薄膜等材料對澆筑好的混凝土進行覆蓋，以保證混凝土構件的溫度，避免因為混凝土外部溫度過低，內部溫度過高而產生過大的溫度差，降低有害裂縫產生的可能性。如果選用保溫薄膜進行覆蓋的話，最好能夠保持薄膜內有凝結水，保證構筑物不會因為缺水而產生開裂。在環境溫度較高的情況下，施工人員需要注意減少覆蓋物進行散熱，并定期向混凝土構筑物上灑水。如何判斷環境溫度是需要覆蓋保溫材料還是減少保溫材料，需要根據環境溫度與混凝土內部溫度差的關系來確定，溫差在25℃以上則說明需要增加覆蓋物，溫差在15℃以下則說明可以適當減少覆蓋物，溫差在二者之間是比較適合混凝土構筑物養護的溫差[4]。在整個養護過程中，施工人員需要在養護14天左右時掀開覆蓋物進行查看，這一時期如果發現有細微的裂縫出現還可以進行抹平，盡可能減少裂縫的出現。如果養護途中遇到環境溫度突然變化，施工人員需要根據實際情況酌情，通過控制溫度差來控制溫度應力。為了達到這種效果，施工人員需要借助實時監測設備，做好數據統計和分析。

3.大體積混凝土溫度實時監控方法

大體積混凝土一次澆筑的面積、厚度都比較大，施工人員想要做好溫度監控，需要通過大面積布設溫度傳感器的方式來掌握混凝土溫度變化。在布置測溫點時，施工人員需要根據大體積混凝土的澆筑順序進行布設，在不同的厚度位置上進行布設，將大體積混凝土劃分為上中下三層，分別監測混凝土底部、內部、表面的溫度分布和變化。溫度傳感器的設置方向主要有0°、45°、90°、135°和豎直方向五種，對大體積混凝土進行全覆蓋。溫度傳感器獲得的溫度數據需要以每30秒一次的頻率上傳至計算機中，進行綜合分析和調整，切實保證大體積混凝土溫度的有效控制。

三、大體積混凝土澆筑技術在建筑施工中的具體應用策略

1.大體積混凝土澆筑技術前期準備

建筑工程的大體積混凝土澆筑技術前期需要做好材料準備、人員準備、設備準備，做好各方面的協調工作，保證混凝土澆筑的質量和效率。材料準備即為混凝土的水灰比，不同的建筑需要不同的水灰比，合理的水灰比有助于施工人員對溫度應力的控制。施工人員需要做好澆筑、振搗、養護的準備，根據環境溫度情況準備好保溫薄膜、棉氈或擠塑板，給予澆筑后的大體積混凝土結構更好的處理效果，保證混凝土澆筑效果。除此外，施工人員還需要做好環境溫度突然發生變化的準備，做好澆筑過程中突發問題的應急準備方案。

2.大體積混凝土澆筑過程實行

在大體積混凝土澆筑過程中，施工人員需要做好反復試驗，探索出最合適的混凝土材料比例，做好外界溫度環境的持續關注，合理使用減水劑、粉煤灰等材料，做好溫度監控點位的布設，借助計算機做好大體積混凝土溫度變化監控，根據內外溫度差進行靈活協調和處理。大體積混凝土澆筑過程中，施工人員一切行動的目的都是圍繞控制溫度來展開的，控制溫度應力，避免有害裂縫的形成是施工實行的關鍵。首先，大體積混凝土澆筑的表面應保持絕對平整，1m范圍內的高度差應控制在5mm以內，整體高度差應控制在10mm以內。其次，施工總的鋼筋、模板等位置需要重點澆筑、振搗和養護處理，避免因為澆筑等技術操作而影響鋼筋、模板的位置，若發生位移或形變會直接影響大體積混凝土的澆筑施工效果。所以，泵管的使用必須規范，不可直接放在鋼筋或模板上，應設置保護措施;振搗棒的操作必須安全，不可直接觸及鋼筋、模板、預埋件等部分;模板拆除時需注意施工規范，并及時進行回填。然后，大體積混凝土養護時的溫度差需要控制在15～25℃內，超出這個溫度差范圍會直接影響到大體積混凝土的質量，導致有害裂縫的出現。

結論：

在大體積混凝土澆筑過程中，施工人員需要重視對混凝土的分層澆筑、連續振搗、控溫養護，根據工程所需和國家標準進行技術措施處理，保證工程施工質量和效果。有害裂縫是影響大體積混凝土澆筑的最重要因素，也是施工人員必須在施工階段就處理好的負面影響因素。就目前我國的建筑工程施工技術來講，溫度差控制、溫度應力控制仍然是大體積混凝土澆筑施工的難點，溫度實時傳感設備和計算機的加入和應用能夠在一定程度上提高大體積混凝土澆筑施工的質量，但還存在一定的發展空間，有害裂縫的影響尚未能控制到最低。大體積混凝土澆筑所牽涉到的工程量大、工序數量多、施工人員數量多，需要有效的監督管理來保證澆筑施工有序進行，保證各環節正確且準確，通過管理來提升大體積混凝土澆筑的質量。大體積混凝土澆筑對施工人員提出了更高的要求，習慣于傳統小體積混凝土澆筑的施工人員需要通過培訓來掌握二者的不同，掌握大體積混凝土澆筑、振搗、養護的技術要點，并能夠及時處理施工過程中出現的問題，擔負起保證建筑工程施工的責任。

參考文獻：

[1]曾澄宇.大體積混凝土裂縫防治在實際工程中的應用研究[D].南昌大學，2019.

[2]郭卓維.超長超厚大體積混凝土無縫施工技術研究與應用[D].西安建筑科技大學，2020.

[3]王天驕.大體積混凝土溫度裂縫控制的研究[D].吉林大學，2019.

[4]袁干.大體積混凝土澆筑技術在建筑施工中的應用[J].中國建筑金屬結構，2020（10）：74-75.