大體積混凝土結構施工技術在土木工程建筑中的應用探析

高鑫

摘要：隨著社會發展，工程建筑中大體積混凝土應用的頻次持續增多，國家及行業針對大體積混凝土的施工質量控制發布了多項設計、施工技術規范、規程。大體積混凝土的主要膠凝材料是水泥，水泥與水發生化學反應才能起到膠凝作用，同時會產生大量熱量，造成混凝土結構整體溫度升高，結構內外會出現較大的溫差，產生的溫度應力極易使混凝土結構出現貫穿裂縫，直接影響結構的質量、安全及使用壽命。文章結合工程案例及特點，從前期設計、配合比優化設計、施工組織管理及冷卻水降溫動態監測調整措施等方面進行闡述，供交流參考。

關鍵詞：大體積混凝土結構施工技術;土木工程建筑;應用探析

引言

大體積混凝土施工技術是影響整個建筑質量的重要因素，因此，在施工過程中必須選擇適當的施工技術，并嚴格按照標準操作，以防止施工過程中出現混凝土裂縫。同時，要積極引進先進施工技術，提高大體積混凝土結構的施工技術水平，確保高效、優質、安全地完成土木工程施工，促進土木工程的可持續發展。

1大體積混凝土定義及溫控標準

相關規范術語明確表述，大體積混凝土是指混凝土結構物實體最小尺寸不小于1m的大體量混凝土，或預計會因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導致有害裂縫產生的混凝土。另有表述為，澆筑塊體尺寸較大，需要考慮采取溫度控制措施以減少裂縫發生概率的混凝土。從規范的規定來看，大體積混凝土較易因水泥水化熱產生溫度變化，內外溫差較大會產生結構性貫穿裂縫，是結構的質量、安全及使用功能要求所不允許的。大體積混凝土不僅是厚度與其他普通混凝土存在不同，關鍵是由于混凝土中水泥水化反應產生的熱量，因結構斷面大，混凝土材料導熱系數低，結構表面與內部散熱降溫速度不同步，出現結構內部與表面存在較大溫差，同時混凝土表面與周圍環境氣溫間的也會存在較大溫差，因溫差過大，混凝土結構體積發生變形不同步，其產生的溫度應力可能使混凝土結構出現破壞，出現結構性貫穿裂縫。經參考業內相關論著，本工程大體積混凝土溫度控制采用的標準是：混凝土結構內部溫度與混凝土表面溫度的差值不超過25℃、混凝土外表面和當時施工環境最低溫度間差值也不超過25℃，混凝土結構內部最大降溫速率控制在小于2.0℃/d。在對工程相關區域的承臺混凝土內外溫度進行驗算時，發現最終的結構溫差并未達到理想狀態，故將本工程按大體積混凝土標準要求采取溫度控制措施，防止因水化熱產生溫度應力致使混凝土出現結構貫穿裂縫。結合現場施工條件及外部環境，針對性地采用了以下溫度控制措施。

2大體積混凝土產生裂縫的種類

2.1溫度裂縫

大體積混凝土產生裂縫的主要原因之一是施工過程中的溫度應力問題。在施工過程中，如果溫度發生顯著變化，則混凝土結構會膨脹或收縮，在混凝土結構內部產生溫度應力。混凝土的內外溫度差越高，溫度應力水平越高。當澆注大體積混凝土時，混凝土結構的內部水泥會發生水合反應，產生大量熱能使混凝土內部溫度急劇上升。但由于混凝土外部溫度變化不大，內部與外部之間的溫差變大，如果該溫度差超過25℃，則會出現混凝土裂縫。

2.2收縮裂縫

裂縫本身會因為溫度變化而自行收縮。如果在澆筑混凝土后未正確固化混凝土，水合作用會消耗大量水分，使水泥凝膠孔減少，干燥效果隨之降低，出現嚴重的自收縮現象。浸沒混凝土內部的水分不斷減少，會在結構孔隙中產生很大負壓，導致混凝土出現裂縫。大體積混凝土在硬化完成后，表面水分的揮發快于內部水分，混凝土結構內部和外部的收縮率和變形率不同，產生特定的張應力，導致收縮開裂現象。

3建筑工程大體積混凝土結構管理優化策略

3.1合理選擇混凝土原料

為保障大體積混凝土結構的結構性能，施工過程中，專業人員應該加強各種材料的質量控制。在原材料選擇時，為保障大體積混凝土結構的穩定性與安全性，應該從材料使用標準出發，確保各類原材料的質量達標，并適當在混凝土混合料中使用一定量的添加劑，優化混凝土性能。大體積混凝土的水、水泥、骨料和粉煤灰選擇應注意3個要點：（1）水泥與水。混合料配制時采用的水應符合飲用水標準，嚴禁使用含有雜質和污染物的水作為混凝土配制水。因為水泥存在水化熱現象，而水化熱反應對混凝土結構產生的危害是非常大的，市場上的水泥種類非常多，不同種類的水泥，水化熱反應程度存在差異，因此，在水泥選擇時應注重對水泥細度、水化熱等性能的考察，應盡量選擇低水化熱的水泥，比如，礦渣水泥或者硅酸鹽水泥。（2）骨料。混凝土混合料中的骨料選擇也非常重要。在骨料選擇時，最好選用級配好、巖石彈性小、質量達標和清潔度好的骨料。混凝土中的骨料有粗細骨料之分。大粒徑粗骨料的使用，可以有效減弱水泥水化熱對混凝土結構造成的不利影響，預防和控制混凝土裂縫，而使用細骨料時，通過砂石粒徑的控制可以對水泥水化熱效率實現良好的控制。（3）粉煤灰。粉煤灰是重要的添加劑，其在混凝土混合料中的使用，可以取代部分水泥。

3.2科學配制混凝土

大體積混凝土的配制階段，要根據建筑工程的結構施工要求來確定混凝土的配合比。配合比設計結果最終反映的是混凝土中各種原材料的使用量。配合比設計需考慮的因素非常多，除了基本的結構需求，還需要充分考慮各種原材料的特性等，保障配合比更加科學合理。建筑工程都有其獨特的結構要求，在利用大體積混凝土結構施工時，應根據結構特殊性選擇恰當的配合比，不可直接照搬其他工程的配合比。混凝土配合比設計時，應做好配合比試驗，經過多次試驗來確定各種材料的用量和比例。

3.3合理運輸大體積混凝土

在施工作業開展的過程中，工程企業應根據建筑工程大體積混凝土結構的施工要求，進行混凝土材料的規范化運輸。在配制結束以后，應根據運輸地點、運輸時間，來選擇最為恰當的運輸方式，科學有效地控制運輸時的砂漿流出、泌水等問題。大體積混凝土結構施工作業中的混凝土需求量大，混凝土配制地與施工地之間的距離較遠時，在施工作業中，應注意對運輸路線的科學規劃，選擇最優的路線和恰當的運輸工具。

3.4科學應用水汽加熱技術

水汽加熱技術在混凝土施工作業中的應用，可以為大體積混凝土結構質量提供技術支持。混凝土攪拌作業中，施工人員要對混凝土溫度加以科學控制，做好攪拌時間的控制，保障攪拌工序順利實施。如果混凝土攪拌量較大，可以利用蒸汽爐設備開展混凝土攪拌作業，從而有效控制混凝土內外部溫差，減小了內外部的溫度差值，提升混凝土的性能。

結語

綜上所述，大體積混凝土結構的施工質量非常重要，要加強對大體積混凝土結構的技術研究，選擇適合當地情況的技術方法，避免開裂現象的發生。只有保證大體積混凝土結構的穩定性和安全性，才能為建筑物的穩定性和安全性奠定良好基礎。確保建筑物在使用后可以更加安全，同時保證其功能不受影響。通過對本工程大體積混凝土的識別，從配合比設計、原材料控制、施工組織安排、冷卻措施應用、溫度監測手段及保溫保濕等多項措施的聯合應用，結構未出現貫穿性裂縫及表面裂縫，保證了結構質量，保證的結構的安全和使用功能，取得了良好的效果。

參考文獻：

[1]GB50496-2018，大體積混凝土施工標準[S].

[2]SL677-2014，水工混凝土施工規范[S].

[3]江正榮.建筑施工計算手冊（第二版）[M].北京：中國建筑工業出版社，2007.

[4]張良，陳東風.淺論大體積混凝土溫控綜合措施[J].治淮，2017（01）：29-31.

[5]莫濤著，李紅.大體積混凝土溫控措施[J].城市建筑，2013（04）：75+78.