混凝土建筑結構施工技術淺析

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隨著科技水平的不斷提升，先進的工程建設技術使用提高了建筑的科技含量，保障了建筑的整體質量。美國混凝土學會給出了大體積混凝土的定義：任何現澆混凝土，其尺寸達到必須解決水化熱及隨之引起的體積變形問題，以最大限度的減少開裂影響的，即稱為大體積混凝土。大體積混凝土裂縫一旦形成，特別是基礎貫穿或者裂縫出現在重要的結構部位，危害極大，它會降低結構的耐久性，削弱構件的承載力，同時會可能危害到建筑物的安全使用。因此，大體積混凝土施工中要認真組織，合理安排工序，才能確保混凝土澆筑質量。本文對大體積混凝土施工中裂縫產生的原因及防治措施，大體積混凝土施工方案及施工主要技術難點進行了簡要的闡述，以供討論。

一、施工裂縫問題主要原因

(一)收縮裂縫。混凝土的收縮引起收縮裂縫。收縮的主要影響因素是混凝土中的用水量和水泥用量，用水量和水泥用量越高，混凝土的收縮就越大。選用水泥品種的不同，干縮、收縮的量也不同。

混凝土逐漸散熱和硬化過程引起的收縮，會產生很大的收縮應力。如果產生的收縮應力超過當時的混凝土極限抗拉強度，就會在混凝土中產生收縮裂縫。在大體積混凝土里，即使水灰比并不低，自身收縮量值也不大，但是它與溫度收縮疊加到一起，就要使應力增大，所以施工時早就將自身收縮作為一項性能指標進行測定和考慮。

(二)溫度裂縫。大體積混凝土結構一般要求一次性整體澆筑。澆筑后，水泥因水化引起水化熱，由于混凝土體積大，聚集在內部的水泥水化熱不易散發，混凝土內部溫度將顯著升高，而其表面則散熱較快，形成了較大的溫度差，使混凝土內部產生壓應力，表面產生拉應力。同時，由于混凝土結構體積龐大，當環境的溫度出現變化時，混凝土結構內部和表層的溫度很難達到一致，熱脹冷縮之后會使混凝土結構受到力的作用，當作用力超過混凝土的承受限度之后，混凝土結構就會出現裂縫。當溫差產生的表面抗拉應力超過混凝土極限抗拉強度，則會在混凝土表面產生裂縫。

(三)施工工藝因素。大體積混凝土施工對于施工工藝技術有比較高的要求。施工人員的操作水平、施工的工藝是否合理，這些因素都會直接影響混凝土施工的最終質量。在混凝土施工過程中經常會出現相關人員的技術水平不過關，缺少監督，操作不按照規范流程等情況，這些都會對混凝土施工質量產生一定影響。

二、大體積混凝土結構施工的主要特點

大體積混凝土結構厚實，混凝土量大，工程條件復雜(一般都是地下現澆鋼筋混凝土結構)，施工技術要求高，水泥水化熱較大(預計超過25度)，易使結構物產生溫度變形。大體積混凝土除了最小斷面和內外溫度有一定的規定外，對平面尺寸也有一定限制。因為平面尺寸過大，約束作用所產生的溫度力也愈大，如采取控制溫度措施不當，溫度應力超過混凝土所能承受的拉力極限值時，則易產生裂縫。在施工過程中，施工的建筑強度比較高，結構堅實穩固。在實際施工過程中，大體積混凝土施工技術相比于傳統的混凝土施工難度有所增加，周期也比較長，這就要求相關施工單位嚴格把控施工的質量，加強質量管控。

三、大體積混凝土施工過程技術措施

(一)設計措施。1)精心設計混凝土配合比。在保證混凝土具有良好工作性的情況下，應盡可能地降低混凝土的單位用水量，采用“三低(低砂率、低坍落度、低水膠比)二摻(摻高效減水劑和高性能引氣劑)一高(高粉煤灰摻量)”的設計準則，生產出高強、高韌性、中彈、低熱和高極拉值的抗裂混凝土。2)增配構造筋提高抗裂性能。配筋應采用小直徑、小間距。全截面的配筋率應在0.3-0.5%之間。3)避免結構突變產生應力集中，在易產生應力集中的薄弱環節采取加強措施。4)在易裂邊緣部位設置暗梁，提高該部位的配筋率，提高混凝土的極限拉伸。

(二)施工措施。1.優選混凝土各種原材料。理論研究表明大體積混凝土產生裂縫的主要原因就是水泥水化過程中釋放了大量的熱量。為保證減少水泥用量后混凝土的強度和坍落度不受損失，可適度增加活性細摻料替代水泥，提高混凝土硬化后的體積穩定性。在選擇粗骨料時，可根據施工條件，盡量選用粒徑較大、質量優良、級配良好的石子。既可以減少用水量，也可以相應減少水泥用量，還可以減小混凝土的收縮和泌水現象。2.嚴格控制混凝土澆筑速度。一次澆注不可過高、過厚，以保證混凝土溫度均勻上升。保證振搗密實，嚴格控制振搗時間、移動距離和插入深度，嚴防漏振及過振。3.砼溫度控制、養護。在大體積混凝土結構的施工過程中，對于溫度的把控非常關鍵。控制混凝土入模溫度，在施工過程中應盡量避免在過于炎熱的氣溫下進行施工，還可以使用一些降溫措施來控制好澆筑溫度。為降低大體積混凝土的水化熱，在混凝土的內部通入冷卻循環水，采用循環法保溫養護，以便加快混凝土內部的熱量散發。同時要把控好水泥的使用量，水泥使用過程中會釋放比較多的熱量，這些熱量會影響到混凝土施工的最終質量，因此應該控制好水泥的數量，水泥用量過大會影響混凝土的溫度，用量過少則會造成混凝土結構的強度不夠。大體積混凝土施工，養護和澆筑同樣重要。保濕是前提，控制降溫速度是關鍵，監測是根據。

(三)控制混凝土結構受力情況。混凝土施工過程中會受到外部和內部的約束力影響。對于外部的約束力，可以預設混凝土滑動層，提高滑動層來減少地基的沉降等情況對混凝土的不良影響，避免大體積混凝土結構出現裂縫。對于內部的約束力，主要應該加強對施工溫度的調控，通過多種方法避免混凝土結構內外溫度差過大，保證大體積混凝土結構的質量。使用增強材料可以增強大體積混凝土結構的力學性能，提升抗拉能力，在施工過程中經常使用無機纖維或者金屬纖維等材料來起到混凝土結構的增強作用。

(四)混凝土的澆筑方案選用。澆筑方案除應滿足混凝土在初凝以前就被上一層新混凝土覆蓋并搗實完畢外，還應考慮結構大小、鋼筋疏密、預埋管道和地腳螺栓的留設、混凝土供應情況以及水化熱等因素的影響，常采用的方法有以下幾種：全面分層、分段分層、斜面分層。

(五)使用為膨脹劑。微膨脹劑確實起到了補償收縮作用。根據計算，自降溫開始，混凝土表層就應該出現拉應力。可是在實測中，始終未測到拉應力。除混凝土松弛，養護階段沒發生干縮外，微膨脹劑功不可沒。

四、結束語

基礎大體積混凝土施工，一次澆筑量大、厚度大、強度等級高，在夏季炎熱天氣施工，技術難度大。要施工好超厚、高強度等級的大體積混凝土，關鍵要有合適的混凝土配合比，要有合理的施工工藝，要有科學的養護工藝，要有嚴謹的工作作風。

總之，大體積混凝土是目前施工中應用較多的一項新技術，只要嚴格施工規范，仔細落實施工環節，認真作好養護工作，我們完全可以取得滿意的效果。