建筑工程中大體積混凝土澆筑施工技術研究

郭 帥

(山西五建集團有限公司，山西 太原 030009)

隨著經濟建設的發展，高層建筑物越來越多，由于荷載較大，基礎設施往往采用大體積混凝土，溫差裂縫控制是大體積混凝土施工的難題。為了保證大體積混凝土施工質量，對混凝土進行有效的溫度監測控制，較好地掌握大體積混凝土溫度變化規律以及各種材料在不同條件下對溫度的影響，提高大體積混凝土結構耐久性能，就顯得格外重要。

1 大體積混凝土施工的特點

在建筑工程中的混凝土是由膠凝材料和集料組成的復合型工程材料。其中所用的膠凝材料通常是水泥，集料通常用砂石，上述兩種材料與一定比例的水混合攪拌可制成工程所用的混凝土。大體積的混凝土施工，由于混凝土體積龐大且數量較多，因此要求大體積混凝土施工就地完成攪拌、澆筑、定型以及后期養護，這其中的每一步都是不可或缺的。在大體積混凝土施工過程當中，工作人員應該根據大體積混凝土的施工特點，制定相應的施工計劃，并且能夠把握好施工技術及工藝。在大體積混凝土的澆筑過程中，務必強調充分的振搗作業，最大限度保證混凝土整體的結構強度。在澆筑施工完成之后還要對混凝土成品進行完善的后期養護工作，完善整體施工。

2 建筑施工過程中大體積混凝土澆筑存在的問題

2.1 水泥的水化熱狀況

水泥的水化熱狀況，實質是水泥在澆筑完成之后的凝固過程中，和水之間發生一系列反應的過程。這其中主要包括水解作用、水化作用以及水結晶作用。水泥的水化熱問題是大體積混凝土澆筑工程中普遍存在且無法完全避免的問題，因為大體積混凝土以水泥為主要材料，所以在大體積混凝土機構澆筑和凝固的過程中，大量的水化熱不可避免地生成，而若這些水化熱無法在較短的時間內及時釋放，大體積混凝土內外的強大溫差將會導致拉應力的生成，從而引發結構性裂縫。具體說來，水化熱狀況的出現會引起大體積混凝土澆筑的產品內部溫度急劇升高，由于施工體積過大，內部熱量無法實現充分散熱，這樣的狀況會導致大體積的澆筑工程熱應力較低。經過一段時間的熱量散發，大體積澆筑段內水化熱現象形成的熱量會慢慢散發，這會使得澆筑體彈性模量以及結構強度大幅增強，從而使得整體的熱應力慢慢提升。但是如果出現大體積澆筑段的熱應力在提升之后高出澆筑段本身的抗應力，就會導致大體積的澆筑段出現混凝土裂縫的狀況。混凝土的裂縫作為混凝土澆筑過程中的常見問題，一直以來被視為建筑工程領域混凝土澆筑施工的重點防治問題。混凝土裂縫的出現也給建筑整體的結構強度埋下了隱患。

2.2 混凝土的收縮狀況

如果使得澆筑完成的大體積混凝土結構段處于干燥的環境中，整體結構中約25%的水會參與到水泥的化合作用過程中，進而形成結晶水存在于大體積混凝土結構段中，除形成結晶水的部分，剩余水分大多會慢慢蒸發。在蒸發過程徹底結束之后，大體積混凝土結構段中往往會出現收縮情況。混凝土的收縮大致分為四大類，即干燥收縮，碳化收縮，化學收縮以及塑性收縮。而在收縮過程當中，也會有許多外部因素對收縮造成一部分影響，例如，工程所在地的自然環境影響，水泥材料本身的集料屬性的影響，攪拌過程中加水的比例等因素。在混凝土發生收縮時，會使整體的大體積澆筑結構段出現塌陷等結構性問題，這對于整體澆筑施工的質量是十分不利的。此外，除養護不當這項導致收縮裂縫生成的主要原因之外，施工人員在混凝土攪拌的過程中摻入了過多諸如減水劑等的添加劑，也會導致收縮裂縫的生成。

2.3 環境溫度變化狀況

在建筑施工過程中，大體積混凝土的澆筑，往往會受到外界環境因素的影響。其中外界溫度的變化對于大體積混凝土澆筑段的影響較為明顯，溫度的持續變化會影響大體積混凝土水化熱的變化，因此也往往會導致大體積混凝土澆筑段出現裂縫或形變。外界的溫度還會對大體積混凝土澆筑的施工過程產生一定的影響。在大體積混凝土澆筑施工過程中，如果澆筑段的內外部溫差過大，則會對混凝土澆筑段的整體質量造成非常嚴重地影響。具體說來，若外界的溫度急劇下降，將容易致使大體積混凝土表面溫度快速下降，但與此同時，大體積混凝土的內部溫度依然處于較高的水平，從而導致內外溫差的拉大，進而導致大體積混凝土的強力收縮，使其緩慢變化的性能無法得到充分且有效的發揮，最終致使溫度應力的生成和表面裂縫的出現。因此建筑施工的過程中，相關工作人員應該對施工地所處的自然環境進行仔細的勘探，尤其是對自然環境中的溫度進行測量，與此同時，要在施工過程中采用一定的保護措施進行保護，也需要適當調整施工相關的各項參數，最大限度的減少大體積混凝土澆筑過程中所出現的裂縫或塌陷情況，以保證整體的澆筑施工順利進行。

2.4 大體積混凝土施工技術狀況

在對大體積混凝土進行攪拌作業的過程中，若是出現材料配合比例不達標準或配比材料攪拌不均勻等情況，均會致使混凝土出現裂縫。除此之外，在澆筑混凝土的過程中，假設澆筑質量不達標準或是振搗不夠充分，同樣會導致大體積混凝土中裂縫的生成。

3 建筑工程中大體積混凝土澆筑的主要工藝

3.1 通過溫度控制法防治混凝土裂縫

在建筑工程中，工作人員之所以要對大體積混凝土的澆筑溫度進行嚴格的控制，是因為澆筑溫度對于大體積混凝土的質量具有直接的影響。大體積混凝土澆筑過程中出現裂縫是十分常見的，因此，對于混凝土澆筑段的裂縫的防治也是混凝土施工行業最重要的研究方向之一。混凝土澆筑段的裂縫產生原因主要是混凝土表層的干燥以及混凝土內部降溫收縮。通過對混凝土澆筑斷裂縫產生原因的科學分析可以知道，如果能對混凝土澆筑作業整體溫度進行有效地調控，就可以規避在大體積混凝土澆筑施工之后所產生的混凝土澆筑段裂縫問題。一般情況下，在澆筑過程完成后，混凝土會因為水化熱作用使得溫度升高，而如果不加以調整，在一定時間過后，溫度下降，而后就會造成混凝土澆筑段的降溫收縮和變形現象。假設澆筑的溫度過高，施工人員也未能及時對大體積混凝土澆筑段進行降溫處理，水泥的水化反應就會愈發嚴重。在這種情況下，大體積混凝土內部的溫度就會突發性大幅度提升，進而導致裂縫的生成。所以在混凝土澆筑過程完成后，需要運用某些手段對混凝土澆筑段進行人為干預降溫，包括控制混凝土的入模溫度、使用冷卻管通水，或是利用冷卻水、骨料等途徑使得大體積混凝土出機口的溫度在短時間內大幅度下降，或者使用預冷石子等相應的降溫材料達到同樣的效果，從而使得混凝土澆筑段在合理的溫度環境中實現定型，進而有效避免混凝土澆筑段的裂縫問題。

3.2 鋼筋施工技術

大體積混凝土的澆筑，往往伴隨著鋼筋技術的運用，只有保證鋼筋的結構強度，安全性以及耐用性等數據，才能夠保證大體積混凝土澆筑的質量。因此，一定數量鋼筋的使用，對于大體積混凝土澆筑段整體結構強度起著不可替代的作用。例如，在基礎底部施工過程中混凝土澆筑段中使用一定數量的鋼筋，能夠提升基礎底部施工的結構強度。還可以在墻與柱之間插入一定數量的鋼筋，這樣的結構對于建筑整體的結構強度的提升也有著十分重要的作用。需要注意的是，由于鋼筋處于澆筑體的內部，就對鋼筋質量監測的工作造成了不小的難度，故此，需要建筑施工單位在驗收鋼筋時采取隱蔽驗收的方式，以此保證在建筑整體的鋼筋使用過程中，所有工序和結構符合施工標準，便于開展進一步的工作。

3.3 大體積混凝土澆筑段后期養護

大體積混凝土的澆筑，是一項持續且長期性的工作，要想保證大體積混凝土澆筑段的整體質量，除了在澆筑前和澆筑中對相關技術多加注意以外，還需要在澆筑工作完成之后，對整體的澆筑段實行高標準的養護作業。對于混凝土澆筑段的養護，主要采取保溫法進行，對于混凝土澆筑段整體的溫度調整，是整個后期養護作業的核心內容。此外，混凝土澆筑段易出現水化熱問題，此類問題與混凝土材料中的含泥量具有很強的相關性，如果不能夠得到重視，就會導致混凝土結構澆筑段出現熱量散發問題，而這些熱量會導致混凝土澆筑段內部溫度升高，從而引發混凝土澆筑段的裂縫以及塌陷問題，對工程整體的質量造成不利影響。因此，在混凝土澆筑的后期養護作業中，對整體溫度進行的合理控制對于大體積混凝土澆筑段的最終定型和質量有著至關重要的作用。相關企業也應該對大體積混凝土澆筑施工的后期養護給予足夠的重視。

4 混凝土澆筑工程的常用方式

4.1 全面劃分層次，逐層澆筑(圖1)

在對大體積混凝土進行澆筑的過程中，最常見的流程是先進行全方位的逐層澆筑，以保障每一層都能夠得到均勻的澆筑。一般說來，施工人員會在完成第一層的全面澆筑以后才對第二層的混凝土進行澆筑。如此一來，就可以確保上一層的混凝土有足夠長的時間進行初步凝固。這種全面劃分層次、有步驟地逐層澆筑的流程能夠普遍適用于平面尺寸比較有限的項目之中。當然，具體的澆筑順序應當按照工程的實際情況來確定。

圖1 全面分層

4.2 分段分層，從底層開始逐一澆筑

從建筑工程中大體積混凝土澆筑施工技術的實際情況上看，分段分層也是極為常見的一種操作方式。具體說來，該澆筑方式是從底層開始并逐步展開，接著再澆筑第二層，如此一來便可以充分保障其他各個層次均能夠得到有效的澆筑。另外，因為分段分層導致的混凝土層次數量較多，所以通常在澆筑到最頂層后，施工人員往往會根據第一層，也就是最底層的初凝情況判斷是否需要從第二層進行澆筑。這種分段分層、由下往上的澆筑方式普遍適用于單位時間內要求供應的量比較少的混凝土項目工程，或者是混凝土長度或面積比較大但是結構物的厚度不算太大的施工工程之中。

4.3 傾斜分層澆筑，勻稱振搗混凝土

在對大體積混凝土進行傾斜分層澆筑時，施工人員需要確保斜面的坡度不能超過三分之一。一般而言，傾斜分層澆筑的方式普遍適用于在混凝土結構長度與厚度的比例保持在3∶1的情況下，并且常規的步驟是從下往上地逐步進行澆筑。另外，在振搗混凝土的過程中，施工人員同樣需要遵循傾斜條件下對混凝土進行分層澆筑的各項原則和要求，通過按照實際情況分別放置振搗器，從而保障大體積混凝土能夠得到最為充分和均勻的振搗，達到提升混凝土密實程度的目標。

5 結 語

綜上所述，大體積混凝土澆筑施工在建筑工程領域應用十分廣泛，但在施工過程中也面臨著各種各樣的問題，例如，裂縫的防治等。因此對于相關技術的研究應該受到建筑工程行業的重視。在大體積混凝土澆筑施工過程中，要從各方面入手，科學合理地規劃施工進程，保證施工安全，強調后期養護工作。就這樣才能夠最大限度的保證施工的安全，進而保證整體施工的質量。