房屋建筑工程大體積混凝土施工技術論述

趙 磊

(河北建設集團股份有限公司，河北 保定 071023)

在城市化建設中，因房屋建筑施工需要，具有較大幾何尺寸且需現場澆筑的大體積混凝土得以廣泛應用，但也因其體積過大，而普遍性面臨水化熱與體積變化控制難題，這使得裂縫預防更為重要。作為大體積混凝土，出于預防裂縫考慮，更需從構造設計優化、摻加料選擇、原料配比控制、澆筑養護、后澆帶施工等關鍵性技術入手，使大體積混凝土質量呈現效果達到最佳，消除房屋建筑質量隱患，使大體積混凝土施工技術得到更好應用，下面將就此展開詳述。

1 大體積混凝土施工特點

作為房屋建筑重要結構，大體積混凝土在施工建設中主要表現如下特點。首先，其最為顯著的特點，便是混凝土需要量大，這是由其體積決定的，需使用更多的混凝土原材料，并且在澆筑前，需儲備有足夠混凝土漿液，滿足基本的澆筑需要，以免因儲量不足而破壞澆筑連續性，威脅大體積混凝土質量；其次，復雜的工程條件，在大多房屋建筑中，大體積混凝土多用于基礎結構，而且多數采取地下現澆方式，但面對復雜的作業條件，再加之其對整體性與連續性的要求，需有與之相匹配的澆筑技術，這加大了整體施工難度；再者，是裂縫病害多發，正是因為其體積大、水泥用量多，在持續、長時間的水化熱反應下，很難維持內外部熱量散失效率穩定，進而帶來溫差問題，使得溫度應力作用于整個混凝土結構，再加上內外部約束條件的存在，使得裂縫預防難度提升；最后，是較高的養護要求，在涉及裂縫控制問題上，始終繞不開養護環節，這也是大體積混凝土質量控制的關鍵，在實際工程中，需有多種養護手段配合，并輔以溫度監測技術，盡可能滿足溫度應力控制要求，減少不必要的裂縫出現。

2 大體積混凝土裂縫分析

作為典型質量缺陷，大體積混凝土在施工中始終難以繞開裂縫問題，盡管其成因是復雜的、綜合性的，但總體可歸結為三大要素，具體如下。

2.1 冷縮變形

由混凝土材料特性決定，受溫變影響，必然會出現冷縮變形問題，混凝土溫度變化規律如圖1所示。

圖1 溫度變化曲線

在初期，大體積混凝土溫度會快速上升，直至達到溫度峰值，然后混凝土內部溫度會緩慢下降。冷縮變形主要涉及如下因素。一是澆筑溫度，若超出設計要求溫度范圍，因內外散熱效率不同，將會加大內外溫差，可能導致表面或貫穿裂縫的發生，所以在混合攪拌前，需在適當措施下控制好原材料溫度。二是絕熱溫升，所代表的主要是水化熱效應下的溫升，在不同大體積混凝土結構中所表現的差異性，主要來自于水泥品種、用量及其所用摻加料。三是表面散熱效率，由于內部熱量散發需經過表面，若其表面散熱過快，也將不斷擴大內外溫差，這里便體現溫控的重要性，需在澆筑后便針對性的進行保溫養護。

2.2 干縮變形

對于大體積混凝土，內部有較高水分占比，在硬化過程中，通常僅有少部分參與到水化反應，很大比例的自由水是隨硬化而逐步蒸發的，在逐步干縮的過程中中，也將會因此導致大體積混凝土發生變形，這也是干縮裂縫的主要成因。在實際工程中，干縮變形也受到多重因素影響，常見有：加水量、水灰比、養護措施、骨料種類等，需將其作為混凝土設計要點，而若在施工設計中未加考慮，也將必然誘發裂縫問題，進而影響大體積混凝土品質。

2.3 約束條件

對于大體積混凝土，若其屬于自由收縮，不存在任何約束條件，通常并不會發生裂縫。但在實際施工環境中，約束條件是必然的存在的。大體積混凝土主要約束如圖2所示，不僅存在于基層、樁及已硬化部分等對現澆混凝土所形成的外部約束，而且還存在表面與內部混凝土的相互約束。此外，對于后澆混凝土，通常還會受到先澆部分的約束。正因如此，在形變應力產生時，一旦突破大體積混凝土內外部約束，便可能出現裂縫，這在混凝土結構設計中需尤為關注。

圖2 大體積混凝土內外約束

3 大體積混凝土施工要點

經上述分析，溫度應力下的應變作用，在其裂縫成因中占據主要地位，為此，需在綜合考慮諸多要素同時，有針對性的制定施工措施，以減少大體積混凝土裂縫，其施工技術要點如下。

3.1 做好施工設計準備工作

大體積混凝土基礎的設計，不僅要與設計規范相匹配，還應當滿足如下要求。一是混凝土強度等級要達標，并經過實驗檢定，需要在施工前配料設計。二是在基礎配筋設計上，要與其所選用澆筑方法相配合，并可足夠承受溫度應力，保證配筋設計合理性。三是在基礎結構設計上，要考慮減輕與下層結構約束，可通過滑動層的方式加以緩解。四是施工縫留置與否問題上，對于大體積混凝土，應當盡可能避免出現永久變形縫，減少后期質量隱患。五是在模板體系設置上，主要有三類：鋼模、木模及混合模，應以大體積混凝土施工需要為選擇依據。六是要進行溫控指標驗算工作，具體涉及到溫度限值、應力大小等，經實驗后，還需就如何控制溫升與溫差，預先確定可用技術措施，確保不發生有害裂縫。

3.2 嚴控材料品質與配合比

在房建施工前，便需完成配比試驗工作，對于大體積混凝土，在科學選定配合比時，應當以設計要求的耐久性、強度等為前提，然后再結合溫升控制需要，在配比中盡可能減小水泥占比，有效限制水化熱反應，實現配合比的優化。這樣不僅可從源頭緩解大體積混凝土養護壓力，更能夠減少病害發生。配合比的確定，并不是簡單由經驗獲取，而是通過試配、計算得來的，而且對需采取泵送的情況，也需做相關試驗，確保滿足泵送要求。而且，借著配合比試驗的便利，還可就集料溫度、攪拌溫度、入模溫度等加以驗證，確定合適的溫度范圍，并提出相關溫控措施，輔助后續施工作業。同時，在原材料選擇上，對于大體積混凝土，更需要關注于水泥材質，低水化熱是首選條件，常用的如礦渣或粉煤灰硅酸鹽水泥，并且要達到相關質量標準。對于骨料的選擇，關鍵要從指標上強制約束其濕度、含泥量等，并且盡可能選用天然砂。對于外加劑的選擇，也多是從溫度應力控制考量，常用的有膨脹劑(如UEA膨脹劑)、增強材料(如有機纖維)、減水劑、粉煤灰等，外加劑質量要有保障。

3.3 溫度應力控制技術

主要技術措施包括：一是從控制溫升做起，從其內部熱源分析看，可通過添加粉煤灰、減小砂率等方式，以減少水泥用量，對水化熱反應加以限制，再就是水泥品類的選擇，在大量使用下，低水化熱水泥較為適用，如礦渣硅酸鹽水泥，可有效控制發熱總量，達到溫控的目的。而最為直接的方式，便是對大體積混凝土進行強制降溫，較常用的如內部預埋冷水管。二是要從攪拌、運輸環節，加強對混凝土溫控，在向攪拌設備投放材料時，需檢測其溫度情況，確保滿足運送要求，例如在炎熱夏季施工，還需對骨料進行人工降溫，如，灑水、遮陽等。還需注意攪拌站站點位置選擇，不應離澆筑地點過遠，減少澆注溫度的不可控變量，而且要備有足夠攪拌運輸車。三是要采取減少約束的措施，由于內、外部約束的存在，使得在溫度應力下更易出現裂縫，所以，對其外部約束，以地基約束為例，可通過設計中間層的方式，如設置砂墊層，進而降低約束強度，達到允許自由變形效果。還可設置后澆帶，減少大體積混凝土塊內部間的約束。而對其內部約束的控制，則需著重考慮其溫差因素，采取控溫、保濕等養護措施，使表層與內部混凝土約束降至最小，減少裂縫發生。

3.4 明確澆筑技術要求

當實際進行澆筑作業時，方法的選擇很是關鍵，其中，分層澆筑最為常用，其優勢在于便于振搗且層面散熱效率高，有助于其溫升控制，常用于大體積混凝土施工。此外，還存在推移式連續澆筑方式，主要適用于攤鋪面積大但厚度有限的情況(通常<3m)。而不論何種澆筑方式，均不考慮施工縫，以防破壞大體積混凝土整體性，加劇裂縫的發生。在設定單層攤鋪厚度時，需要結合振搗器實際可作用深度，并對其和易性進行分析，一般而言，若可達泵送要求，其攤鋪厚度適當加大，但也要控制在600mm以內。層間澆筑的時間配合也很重要，理論上須盡可能短，而且要以下層初凝時間為極限，以免影響層間澆筑效果，若上層澆筑超時，則需將該層面視為水平施工縫。在進行處理時，應使其內粗骨料均勻露出，并人為清除其澆筑所帶來的浮漿、松動骨料及其他軟弱部分，當需進行上層澆筑時，需要做好污物雜質清理工作，使水平施工縫表面濕潤且清潔，必要時還需應用接漿措施，以保證上層澆筑效果。除此之外，考慮到表面泌水的危害性，尤其是對于泵送混凝土，須切實做好泌水清除工作。

3.5 科學應用養護技術

出于質量控制需要，在完成澆筑后，對于大體積混凝土，保溫養護是不可或缺的質保措施。而覆膜養護等措施的實施，多是以內外溫差控制為目的，需要有足夠的養護時長(通常在15d以上)，同時，還需做好表面保濕與通風工作，優化大體積混凝土養護環境，提高溫度應力的可控性，避免干縮裂縫等病害發生。而對于澆筑初期所出現的塑性裂縫問題，需及時采取處置措施，如，二次壓光。保溫材料的選擇并不固定，薄膜、草袋等均可應用，但要考慮施工環境需要。若混凝土構件地處寒冷地帶，還可為其專門搭建保溫棚。同時，溫度作為關鍵指標參數，在進行保溫養護時，如有需要，可經技術手段加以監測，了解養護期間溫度變化，進而方便調整保溫措施。還需注意的是，降溫措施的實施，需要突出自然、均勻要求，以免因不良人為干預而對大體積混凝土造成二次損傷。此外，在模板選擇方面，若大體積混凝土模板選擇為鋼模，則應當另設保溫措施，而若以木模為主，則可將其視為保溫材料，但養護措施需依實際確定。

4 結 語

綜上所述，在城市高速發展背景下，房屋建筑數量規模急劇增長，大體積混凝土的應用也更為普遍。盡管說大體積混凝土的應用，較好的滿足房建結構設計需要，然而其具有體積大、施工條件復雜、養護要求高、裂縫病害多發等特點，加大房建施工難度。要想提高裂縫預防效果，首先要了解其關鍵因素，受冷縮與干縮變形影響，再加上結構內外約束，使得裂縫發生成為常態。在此基礎上，需重視施工要點掌控，優化澆筑施工方案，采取必要溫度應力控制措施，并依據澆筑與養護技術要求，有序開展大體積混凝土施工，建立起混凝土質量保障體系，更好地服務于房屋建設。