高層建筑工程中大體積混凝土施工裂縫防治技術研究

劉耀龍

摘要：常規建筑工程中大體積混凝土施工裂縫防治技術中，未對大體積混凝土施工前的溫度進行計算分析，導致實際施工中容易出現較大偏差，混凝土裂縫狀況嚴重，增加工程成本，因此對大體積混凝土施工裂縫防治技術研究很有必要。通過水泥、骨料以及其他添加劑的拌合試驗，確定合理的混凝土配比。然后對混凝土攪拌及入模過程中溫度進行計算，采取有效措施加快混凝土散熱，降低水熱比，再采用混凝土表面保溫保濕措施對其進行養護。試驗結果顯示：實驗中實驗組的成本金額為903萬元，對照組的成本金額為1001萬元，實驗組比對照組減少98萬元的施工成本。由此說明，所設計的裂縫防治技術，能夠有效降低施工成本。

關鍵詞：大體積混凝土；施工裂縫防治；高層建筑；建筑工程

0? ?引言

在高層建筑施工過程中，由于混凝土體積巨大且結構復雜，經常會出現裂縫問題，給建筑的安全性和穩定性帶來潛在風險。大體積混凝土部件主要用于一些大型施工與安全結構要求較高的建設施工中，因此及時的處理開裂的裂縫是高層建筑工程一項重要環節[1]。而對大體積混凝土施工裂縫防治技術進行研究，則具有重要的理論意義和實際價值。

1? ?大體積混凝土施工裂縫防治關鍵技術

1.1? ?大體積混凝土配比設計

1.1.1? ?大體積混凝土材料選擇

對建筑工程大體積混凝土配比設計時，需基于建筑工程的周邊環境的考慮，對溫度等容易影響混凝土性能的因素進行了統籌，在混凝土的用材以及比例設計中，以節約用料為原則，以方便施工為目的。

混凝土原材料一般為水泥砂料以及骨料和其他添加劑組成，由于南北地區空氣溫濕度的差異，導致其中的比例設計也不相同。從材料自身的屬性上來說，多種材料的混合，導致最后的混凝土狀態也有所差別，且材料自身也會因時間等因素產生變化，所以即使是相同的材料和配比關系，混凝土凝結后的強度也并非完全一致。

水泥作為混凝土中必備原料之一，鑒于不同屬性的混凝土擁有不同的用途，在工程中需根據實際需求選擇適合的水泥型號。考慮到本文所研究的高層建筑工程的特點，采用耐熱性較好礦渣水泥作為高層建筑的大體積混凝土的施工材料。

混凝土在攪拌制作中，需要加入骨料來增加混凝土的強度。加入骨料前，不僅需要考慮骨料添加比例和骨料粒徑，也需保證所選骨料具有一定的耐凍性和耐腐蝕性。綜合經濟和技術方面進行考量，本文選擇細骨料為人工中砂料[2]。

1.1.2? ?混凝土強度等級計算

材料的配比設計應該符合強度以及耐久度等要求。在確定成分用量的同時，需要考慮混凝土的強度和耐久性，混合型混凝土凝固后的實際強度計算公式如下：

?o=?k+t·σ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

式中：?o表示混合型混凝土凝固后的實際強度。?k表示合型混凝土凝固后的抗壓能力值。t表示常規凝固系數。σ表示混凝土強度標準差，當混凝土強度等級小于20時，σ=4.0；當混凝土強度等級大于20小于35時，σ=5.0；當混凝土強度等級大于35時，σ=6.0。

1.2? ?計算大體積混凝土溫度

1.2.1? ?混凝土內部溫度和彈性模量變化分析

當進行混凝土攪拌時，由于動能轉化加上自身的摩擦會產生一定的熱量，由此造成混凝土與周圍環境產生一定的溫度差。由于不能夠完全隔絕熱量的散失，混凝土內部溫度會發生變化。在環境因素作用下，混凝土溫度進一步變化。

混凝土熱脹冷縮的性質比較突出，產生的溫度變化會將造成混凝土擠壓變形，從而出現裂縫。混凝土內部溫度和彈性模量變化的過程，如圖1所示。

大體積混凝土的降溫過程比較漫長，為了加快施工時間，通常會采用人工添加冷凝管的方式加速降溫。本文將通過熱傳導計算，來獲得混凝土溫度應力的變化規律。

1.2.2? ?大體積混凝土溫度計算

將大體積混凝土進行理想處理化，設置其為一個六面體，則各個面則為dx、dy、dz，假設在時間內，由于水泥遇水發生熱化反應，產生熱量為Q。若在一定的時間內升高的溫度是一定的，則混合物體積釋放的熱量可表示為：

（2）

式中：c表示混合物的比熱容；ρ 表示綜合物體平均密度；τ表示單位時間。

假設混凝土處于絕熱狀態，那么混凝土水熱化后，其產生的熱量的升溫速度可表示為：

（3）

式中：θ表示水熱化后升高的絕熱溫度；W表示每立方米中的水泥使用量；q表示水熱化數量。

在物體空間內，當溫度隨著時間進行變化時，對其求解需要確定初始條件以及邊界條件。當時間為0時，溫度場與原有六面體的坐標關系如下：

T（x，y，z）=T0（x，y，z）? ? ? ? ? ? ?（4）

假設已知混凝土表面溫度與時間的關系，混凝土部件在高層建筑時處于空氣中，不考慮特殊情況，則混凝土散失的熱量與大氣的環境溫度之差成正比。混凝土與空氣等氣體接觸產生熱傳導現象時，靠近物體表面的邊界層溫度下降極快[3]。

1.3? ?大體積混凝土表面保溫保濕措施

完成混凝土精確配比以及溫度計算后，即可設計混凝土保溫保濕措施。

1.3.1? ?降低水泥水化熱

在施工過程中，為了有效降低水泥水化熱，可采用特殊性質的水泥。在滿足施工條件下，要盡可能減少水泥用量，以降低水泥的攪拌過程帶來的熱量。同時可選擇粗骨料進行配置，并在配比中加入緩凝劑，以降低水化熱。

1.3.2? ?降低混凝土入模前溫度

降低混凝土入模前溫度，在夏季施工過程中可以起到明顯效果。若未在入模前進行降溫，可能導致混凝土混凝土強度降低，加快水化反應，最終影響模后質量。

解決混凝土入模前溫度高的問題，可采用以下幾點策略：在混凝土入模之前，對其的用料進行測試，確定骨料的含水量，保證水灰比的準確性。保持混凝土拌合水處于低溫狀態，可采取添加冰塊等方式，來防止水溫在水泥攪拌之后、入模之前產生大量熱量。混凝土拌制完成后，可放置一段時間待其冷卻后再進行澆筑。環境溫度會影響混凝土的強度，在施工時間段的選擇上，要優先選擇環境溫度和混凝土溫度較為接近的時間段。

1.3.3? ?科學養護

當大體量混凝土的主體部分澆筑完成后，需要對其表面進行養護，避免出現開裂或者內部延伸裂紋等現象。如果出現因為伸縮應力而造成的變形開裂，需要對混凝土做二次養護，以此增加混凝土的強度。如果工期允許，可以適當延長保溫膜的覆蓋時間，延長養護時間。可以采用二次模壓的方法，來減少伸縮變形[4]。

1.4? ?大體積混凝土施工裂縫防治技術

在混凝土的溫度分析中，常采用建模分析。模型中參數變化，雖然與真實數據存在一定的差別，但模型分析有助于對施工參數進行選取。對混凝土中的散熱進行分析，按照該模型的預測分析，對實際施工進行指導，有利于防治混凝土裂縫。本文采用有限元模型，對大體積的混凝土內部溫度進行模擬，通過參數的合理選擇，以有限元軟件模擬溫度變化。

本文以草袋和塑料膜結合的方法，對混凝土的表面溫度進行防護，并且通過計算機模型，分析大體積混凝土的表面保溫保濕的效果。該方法不僅能夠提高混凝土的外部溫度，減小內外溫差，也能夠減小因溫差導致的混凝土裂縫。但塑料膜的運用需要花費一定時間，需要對整體的施工周期進行綜合考量。

大體積混凝土底板施工中，裂縫控制是重中之重。施工所在地的環境、混凝土供應量且運輸耗時等，都會影響混凝土性能，因此對于實測溫度的數據分析，不僅僅要考慮施工控制過程是否可行，還要根據試驗結果不斷調整施工方案[5]。

2? ?實驗論證

2.1? ?實驗設計

在本次的高層建筑工程大體積混凝土裂縫防治技術的驗證實驗中，為了驗證技術的有效性，本文選擇對某實際案例應用本文的裂縫防治技術，將其與原有的傳統防治技術進行成本對比。為了使本文的對比實驗的表述具有一定的簡明性，設置本文所設計的方法為實驗組，傳統方法為對照組。

在具體實驗環境中，為了驗證防治技術的成本優勢性，本文在實驗中對噴射混凝土、砂漿錨桿、鋼筋網、型鋼、鋼板以及縱向連接筋幾項工程進行工程量的檢驗，并對各工程所用成本進行整合，最后在整體成本消耗中，進行技術優勢比較。

2.2? ?前期準備

為使本文所設計的防治技術能夠得到有效驗證，對所組織的勞動力進行統計，如表1所示。同時對工程材料與設備進行統計，如表2所示。

大體積混凝土施工前，要做好前期準備。需對混凝土澆筑流程工序進行統一設定，確保其滿足施工的工程標準。整個實驗過程中，要確保施工人員的人身安全，并在施工中盡量做到節約能源。

2.3? ?實驗結果

施工成本分析對比如表3所示。由表3的成本消耗對比結果中可以看出，本文所設計的裂縫防治技術，在各項混凝土項目施工中，均對降低成本有一定作用。但在砂漿錨桿以及鋼板項目施工中，因增加了混凝土養護環節，導致施工費用較高。

在總體成本花費中，實驗組的成本金額為903萬元，對照組的成本金額為1001萬元，實驗組比對照組減少98萬元的施工花費，體現出本文設計的裂縫防治技術，在降低施工成本方面具有一定作用。

3? ?結束語

常規建筑工程中大體積混凝土施工裂縫防治技術中，未對大體積混凝土施工前的溫度進行計算分析，導致實際施工中容易出現較大偏差，混凝土裂縫狀況嚴重，增加工程成本。基于此，筆者設計了一種大體積混凝土施工裂縫防治技術。

將本文設計的大體積混凝土施工裂縫防治技術應用于實際過程中，并對其進行實驗研究。試驗結果顯示：實驗中實驗組的成本金額為903萬元，對照組的成本金額為1001萬元，實驗組比對照組減少98萬元的施工成本。由此說明，所設計的裂縫防治技術，能夠有效降低施工成本。

綜上所述，應用本文設計的大體積混凝土施工裂縫防治技術，減小了大體積混凝土的裂縫可能性，提高了施工工效，減少了材料的投入，降低了施工成本。

參考文獻

[1] 寧軍紅.建筑工程施工中混凝土裂縫及防治措施[J]. 城市建設理論研究（電子版），2023（20）：132-134.

[2] 馬雪.水泥混凝土路面裂縫病害原因分析及防治對策[J].四川水泥，2023（7）：234-236.

[3] 郝六兒.鋼筋混凝土橋梁施工過程中裂縫成因及防治技術[J].科學技術創新，2023（16）：121-124.

[4] 楊亦秋.房屋建筑工程混凝土結構開裂的原因及防治[J].中國住宅設施，2023（5）：118-120.

[5] 黨洲濤.房屋建筑工程混凝土裂縫成因及控制對策[J]. 住宅與房地產，2023（11）：77-79.