建筑施工中大體積混凝土無縫技術

高晟超

建筑施工項目混凝土澆筑作業期間，采用大體積混凝土無縫施工技術可以有效預防混凝土變形或開裂情況發生。由于大體積混凝土結構澆筑量較大，工藝流程復雜，實際施工中需要保證混凝土結構的穩定性，同時重視建筑結構的持久性，確保質量達到預期標準，發揮大體積混凝土無縫技術的應用效果。

1 建筑施工中引發大體積混凝土結構開裂的原因

1.1 溫度因素

對于建筑施工項目來說，大體積混凝土澆筑施工環節十分容易受到溫度的影響，導致混凝土結構內部開裂，從而影響工程施工品質。一是內部溫度影響。水泥自身存在水熱化反應，材料水化階段會產生較多熱量，但由于混凝土結構界面較厚，熱量被聚集在混凝土結構內部，且混凝土自身缺乏較好的導熱性能，結構硬化時產生較大的拉應力，這種應力一旦超過結構本身抗拉限值就會產生開裂的問題。二是外部溫度影響。施工期間，大體積混凝土結構澆筑施工也會受到外部環境變化的影響而開裂。隨著氣溫的改變，混凝土溫度也會變化，特別是在環境溫度急劇下降時，混凝土內外溫差較大，增加了溫度應力，造成混凝土在凝固期間出現收縮不均與過度膨脹的問題，導致結構開裂[1]。

1.2 材料因素

1.2.1 水泥的水化熱效應

由于混凝土結構體積偏大，施工時會存在散熱不良的問題，造成內外溫差。實際澆筑施工時，雖然混凝土表面會有散熱功能，但溫差現象不會立即出現，而是在3 d 后產生最大溫差，從而影響混凝土施工質量[2]。

1.2.2 混凝土收縮

水泥硬化期間會吸收來自混凝土材料的20%水分，剩下則被蒸發，這是導致混凝土體積壓縮的主要原因。如果混凝土無法保持飽和的狀態，整體體積就會減小，當混凝土處于外界濕度變化偏大的環境時，其體積也會受到影響。

2 建筑施工中大體積混凝土無縫技術

2.1 大體積混凝土配置

建筑施工中，大體積混凝土主要指的是結構物實體最小幾何尺寸不小于1 m的混凝土結構，膠凝材料水化時也會產生溫度變化與收縮現象，引發混凝土裂縫。現階段，高層建筑施工多會用到大體積混凝土，其結構開裂有著多種類型，如人眼無法直接看到的微觀裂縫，一般出現于混凝土內部，寬度在3 cm 左右，石子與水泥砂漿黏結面的開裂屬于微觀裂縫；再如肉眼可見的大面積開裂，即宏觀裂縫，多是外力荷載超限導致的，混凝土結構形成次應力，造成結構變形。

經過分析得知，大體積混凝土之所以會產生裂縫，多數與材料配比不當有關。與普通混凝土材料相比，大體積混凝土的配置對材料要求更高，配置時需要關注較多細節問題。例如，選擇粗骨料時，應使用連續級材料；選擇細骨料時，應首選擇中砂，外加劑可應用減水劑和緩凝劑。

2.2 大體積混凝土澆筑

當前建筑施工中，大體積混凝土結構的無縫設計主要是以摻入ZY 膨脹劑的補償收縮混凝土為基礎材料，隨后設置加強帶，以此代替傳統后澆帶，達到連續澆筑大體積混凝土的施工目的。按照混凝土無縫設計要求，優化澆筑施工方案，將地下室混凝土頂板、底板、墻板展開科學分塊設計，產生不同澆筑單元，各施工塊均有加強帶設置。

按照澆筑的大體積混凝土實際情況進行膨脹加強帶寬的設置，邊緣每側設密孔鐵絲網，同時采用鋼筋加固措施，避免加強帶內有混凝土滲入。在外加劑的膨脹性能影響下，混凝土的強度有可能下降，此時應適當提高混凝土強度等級，同時增加膨脹劑的使用量，通過循環施工實現對無縫結構混凝土的有效澆筑。

大體積混凝土的澆筑環節會影響混凝土成型后的質量表現，澆筑期間應綜合考慮混凝土在外部結構、長度以及內部鋼筋分布的情況，做好澆筑施工。此外，還應合理分析水泥水熱化對大體積混凝土的影響，加強對材料水熱化反應的控制。大體積混凝土澆筑方式主要包含全面分層澆筑、分段分層澆筑以及斜層澆筑3 種，不同方式對施工工序的要求也會有所不同。分層澆筑前需要對大體積混凝土的澆筑長度、寬度、厚度分層處理，并劃分不同時間段完成澆筑，按照自上而下的順序澆筑并振搗，直到大體積混凝土的表面不會產生沉降與氣泡。振搗時應保護模板與預埋件，謹防對工程質量造成影響[3]。

2.3 大體積混凝土裂縫防控

2.3.1 加強對原材料的控制

（1）配合比控制。結合上述大體積混凝土結構裂縫產生因素可知，材料是造成裂縫的主要原因之一，因此在建筑施工期間，為避免裂縫產生，應強化原材料管控工作。為實現混凝土無縫施工，應基于建筑工程建設標準及基礎結構特征科學配置混凝土原材料配合比，經嚴謹科學計算得出材料配比，以此降低裂縫出現概率，并實現了對大體積混凝土裂縫的控制。

（2）原材料選擇。為進一步強化原材料管控，遏制混凝土裂縫的產生，還需從不同角度控制好原材料質量。

第一，水泥。根據建筑工程施工要求及技術標準確定混凝土性能參數，在保障施工質量基礎上盡可能選擇低水化熱水泥，保障混凝土穩定性、結構強度的同時，最大限度控制水泥配合比。為加強對大體積混凝土材料配比的優化設計，采用優質化硅酸鹽水泥。

第二，粗細骨料。在原材料控制工作中，混凝土骨料可以使用10.40 mm 級配的碎石，優先選擇抗壓強度高、和易性達標的骨料，其中填入適量的中砂，保證細度模數維持在2.8 ～3.0，表現密度2.64 g/cm3，松散密度1 410 kg/cm3，緊密密度為1 550 kg/cm3。加強對砂石材料含泥量的控制，使細骨料含泥量不超出1%，且其中不能摻任何雜物，通過該方式抑制水泥水化熱現象，并控制混凝土施工期間的水泥用量及用水量，以此降低混凝土裂縫出現的概率。

第三，粉煤灰。大體積混凝土施工期間摻入粉煤灰的主要目的在于保障結構的和易性，并在一定程度上提升建筑混凝土結構的強度及穩定性。若建筑工程在高溫環境下進行施工作業，還可摻入適量礦粉，借助礦粉材料優化建筑工程大體積混凝土內部孔結構，并進一步提升混凝土結構的抗滲性能。此外，摻入礦粉材料后，還可提升混凝土的密實程度，降低泌水性。

第四，外加劑。為盡可能減少對水泥材料的應用，還需控制水泥材料的水化熱現象，合理控制材料配合比，在其中加入適當的外加劑，且按照外加劑廠家標準控制摻入量，以此保障混凝土性能，并有效避免大體積混凝土因為拉應力而出現裂縫問題。優選材料，嚴控材料配比，應選擇吸收率較大的骨料，提高大體積混凝土材料的干縮性。此外，加強對水泥水化熱、材料內外溫差以及收縮率等要素的控制，抑制裂縫發生，建議在混凝土配制期間加入粉煤灰，提高混凝土的抗滲性和可泵性。

為保證混凝土泵送性能，應根據施工現場實際情況，將管道口位置的坍落度控制在140 mm 左右，且混凝土試塊的強度應滿足設計要求。在實驗室進行大體積混凝土材料分析，分析在輸送管道內可能出現的坍落度損失，將坍落度值控制在220 mm 以內，輸送管道出口位置的坍落度實際值為160 mm。高溫季節下容易導致混凝土坍落度損失加大，或出現材料運輸延時問題，使混凝土澆搗速度減緩，延誤入模時間。因此，應禁止在材料內加生水，二次摻入少量FDN2T減水劑，補償混凝土坍落度損失。

2.3.2 優化施工工藝

對于大體積混凝土施工，為保證施工性能達到施工要求，對混凝土泵送時應保證薄層澆筑、有序推進，使混凝土自然流淌，逐步成型，最終形成斜坡混凝土。這樣的施工方式能夠提高泵送效率，無需頻繁安裝與拆卸輸送管，管道沖洗方便。泵送一段時間后，混凝土產生一定坡度，澆筑帶的前后可放置振動器，對混凝土進行振搗處理[4]。由于外墻和邊柱位置的配筋率、收縮不同，連接處應當按照施工規范與結構構造要求搭設水平增強鋼筋，以此避免應力過于集中而產生混凝土結構裂縫。底板雙向配筋錨入基礎梁的二排主筋內，底板和柱節點位置的混凝土保護層偏大，對此應該在柱邊1 m處位置設雙向鋼筋網片，謹防裂縫問題發生。在外墻模板施工環節，割掉了對拉螺桿的突出部分以后，可以使用ZY 摻量為10%的水泥砂漿對該處部分進行封堵施工。

2.3.3 引入分段澆筑法

為進一步控制大體積混凝土裂縫的產生，縮減內外溫差，可引入分段澆筑法進行混凝土施工。分段澆筑法主要具有兩種形式，即水平分段與豎向分層澆筑。通過該方式可有效控制混凝土澆筑過程，以此保障澆筑質量，繼而有效避免混凝土裂縫的形成。在澆筑施工期間，技術人員可結合實際情況多次澆筑，并針對性處理分段分層澆筑造成的施工縫。分段澆筑法的應用為混凝土內部水化熱散失提供了良好契機，使內部熱量有效散發，繼而實現混凝土內外溫差的控制。此外，施工期間還需做好澆筑間隔的控制工作，若間隔時間過長，則會不利于混凝土材料的融合，并對新澆筑混凝土材料產生約束力，繼而產生裂縫結構；若澆筑間隔過短，則可阻礙混凝土結構內部熱量的散失。由此可見，應用分段澆筑法進行大體積混凝土澆筑作業時，應基于建筑工程澆筑現狀合理確定間隔時間。

2.3.4 控制入模溫度

對大體積混凝土施工時，明確季節環境對施工的影響，建議在春季與秋季施工，降低大體積混凝土入模溫度。如果在夏季施工，施工現場環境溫度較高，導致混凝土的溫度也偏高，施工時必須對混凝土采取降溫措施，降低入模溫度。與此同時，還要避免大體積混凝土受到太陽的直射[5]。

2.3.5 加強測溫

做好大體積混凝土的測溫工作，防止內外溫差過大而出現裂縫問題，需及時對混凝土的溫度變化情況進行有效監測。在承臺中設置多個測溫點，每處測溫點設置兩根測溫管，承臺表面測溫管可用于檢測大體積混凝土表面的溫度，承臺中心測溫管可用于檢測內部溫度。前期1 ～5 d 需要每隔2 h 檢測一次溫度，超過5 d 后需要每隔4 h 檢測一次。

2.3.6 做好振搗養護

大體積混凝土澆筑完成后需要做好相關養護工作，這是預防混凝土結構裂縫的關鍵環節[6]。養護階段要求施工人員做到以下幾點。

（1）合理控制大體積混凝土的內外溫度，避免溫差過大，盡可能將溫差保持在25 ℃以內。為加強對溫度的實時監測，可在外部安裝測溫儀，內部埋設測溫管，若測溫儀與測溫管間的溫差超過25 ℃，則需立即采取溫度控制措施。

當大體積混凝土外部溫度超過內部溫度時，應對混凝土表面灑水，實現材料的物理降溫；當內部溫度更高時，可在混凝土結構內部預埋冷水管，向其中灌注冷水，采用循環冷水的辦法降低混凝土結構的內部溫度。冬季施工時，如果混凝土外部溫度過低，導致混凝土無法達到預期凝固條件，則應對混凝土采取相應的保溫措施，如在混凝土結構表面遮蓋草席或塑料薄膜，維持混凝土的凝固溫度。

（2）必要時可引入二次振搗技術，通過二次振搗提升建筑工程混凝土結構抗裂性能，全方位排除鋼筋下方的孔隙及水分，增強混凝土結構凝聚力。在此基礎上做好大體積混凝土結構的抗裂和灑水工作，澆筑振搗環節完成后，可在表面增加鋼絲網，降低混凝土表層收縮率，起到防止開裂的作用。灑水養護是保持混凝土濕度的有效方法，關系到混凝土最終能否成型[7]。

（3）做好振搗環節、抹壓環節的養護工作。掌握鋼筋特性，避免該環節再次引發裂縫。對此應加強對插筋處混凝土的振搗，在混凝土初凝前完成抹壓，消除早期裂縫。混凝土振搗完成后需進行早期養護工作，以此改善材料力學性能，提升大體積混凝土的抗拉能力。澆筑完成后需及時回填，按照混凝土性能采取相應的保溫、保濕措施，如采用蓄水法養護措施，循環冷卻水可以避免大體積混凝土內部發生熱量集聚的問題，或者采用內散外蓄的綜合養護辦法，改善混凝土內部升溫現象[8]。

3 結語

總而言之，裂縫是影響建筑工程施工質量、大體積混凝土應用效果的重要問題，施工時必須采用合理的施工技術，加強對裂縫問題的有效預防。了解大體積混凝土裂縫的產生原因，做好混凝土配置與澆筑環節的控制管理，采取原材料控制、控制入模溫度以及振搗養護等措施，保障工程質量，盡可能延長混凝土結構的使用壽命。