建筑工程大體積混凝土施工技術的要點應用及施工技術研究

唐豪,侯國山

（菏澤城建工程發展集團有限公司，菏澤 274000）

1 前言

在建筑行業中，大體積混凝土施工技術的應用越來越廣泛。隨著城市化進程的加快和建筑工程建設規模的擴大，大體積混凝土的需求量也在不斷增加，這種施工技術對于保證建筑物的質量和安全性具有重要意義。然而，大體積混凝土在施工過程中也存在一些技術難題和挑戰，如溫度裂縫的產生、施工技術的嚴格要求、工藝復雜和原材料的質量控制等。因此，對大體積混凝土施工技術的研究和優化顯得尤為重要。

2 建筑工程大體積混凝土施工技術特點

2.1 大體積混凝土施工容易產生溫度裂縫

大體積混凝土施工中的溫度裂縫問題是其重要的施工技術特點之一。由于水泥水化過程中會釋放出大量的熱量，這些熱量會使混凝土內部溫度迅速升高。同時，由于混凝土表面的散熱較快，導致混凝土內部和外部的溫差過大，這種溫差會在混凝土內部產生溫度應力，當溫度應力超過混凝土的抗拉強度時，就會在混凝土中產生溫度裂縫。

2.2 對于施工技術要求較為嚴格

由于大體積混凝土的體積龐大，施工需要滿足設計中的強度、剛度、穩定性等要求，以及考慮到結構耐久性和使用年限等因素。為了確保大體積混凝土的施工質量，施工前必須進行充分的技術準備。在進行大體積混凝土施工前，需要進行充分的技術論證和試驗驗證，確保混凝土的配合比、外加劑、養護等各項技術參數合理、可行。

2.3 大體積混凝土施工的工藝相對復雜

大體積混凝土由于其體積龐大，需要采用分塊、分層澆筑的方法，同時還需要進行溫度監測和調整等操作，因此其施工工藝相對普通混凝土要復雜得多。在施工前，需要進行充分的技術準備，包括對施工圖紙的審查、對施工人員的培訓、對施工機械和材料的檢查等。在施工過程中，需要進行一系列的操作，如模板制作與安裝、鋼筋加工與安裝、混凝土攪拌與運輸、混凝土澆筑與振搗、混凝土養護與檢測等。

2.4 混凝土原材料選用與質量控制

大體積混凝土由于其體積龐大，需要大量的原材料，因此對于原材料的選用和質量控制顯得尤為重要。比如：對于水泥的選用，應選用低水化熱、低堿含量、耐蝕性好的水泥，例如，硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥等。這些水泥的水化熱較低，可以有效降低混凝土內部的溫度上升，從而減少溫度裂縫的產生。

3 建筑工程大體積混凝土施工技術要點

3.1 水灰比的合理管控

水灰比決定了混凝土的流動性和內部結構特性，水灰比在0.4-0.6 之間被認為是合理的范圍，這個比例能夠保證混凝土的強度和流動性，同時控制收縮和徐變在可接受的范圍內。對于碎石和卵石兩種骨料，碎石的空隙率較大，需要較大的水灰比才能達到相同的流動性。在干燥的環境下施工時，可以將水灰比調整到0.5-0.6 之間，而在高溫、干燥的條件下，可以將水灰比調整到0.5-0.65 之間。而且運輸時間過長或運輸距離過遠可能會導致混凝土的水灰比發生變化，從而影響混凝土的質量。

3.2 混凝土澆筑保護

在混凝土澆筑過程中，需要根據工程實際情況制定合理的澆筑方案。一般而言，大體積混凝土的澆筑厚度不宜過大，通常在300mm 左右，過厚的澆筑厚度可能會導致混凝土出現分層、離析等情況。同時，振搗時間也需要控制適當，一般不宜過長。為了保持混凝土表面的濕度和溫度，在澆筑過程中可以在混凝土表面覆蓋塑料薄膜、噴水等措施可以保持混凝土表面的濕度和溫度，避免出現干縮裂縫等情況。同時，在拆模后也應采取保濕養護措施，如涂刷養護劑等，以避免混凝土出現干縮裂縫，而且大體積混凝土在澆筑后需要經過一段時間的養護才能達到設計強度。在此期間，應采用加熱養護方式，可以將養護時間縮短至2-3 天，而不需要采取其他保溫措施。還可以在混凝土表面涂刷防水涂層可以將混凝土的抗滲性能提高2-3 倍，而采用抗腐蝕涂層可以將混凝土的抗腐蝕性能提高1-2 倍。

3.3 模板施工技術

在大體積混凝土施工中，模板方案要根據結構形狀和尺寸選擇合適的材料和類型，同時考慮拆卸和安裝過程。以橋梁工程為例，模板長度約110 米以覆蓋整個結構。常見的模板材料有鋼、木、鋁合金等，各有優缺點，需根據工程要求選擇。安裝模板時，需采用合適的固定方法，確保模板牢固、穩定，防止移位或上浮。混凝土強度達標后可拆卸模板，要小心操作，避免損壞混凝土或模板本身，拆卸后清理和維護模板以延長其使用壽命。商業綜合體工程的平均拆卸時間為5 天/層，相比傳統方式的7 天/層，提高了工作效率28.6%。

3.4 大體積混凝土澆筑

在大體積混凝土澆筑前，應確保混凝土配合比合理，檢查模板安裝牢固、尺寸符合設計要求，采用合理的澆筑方法，如全面分層澆筑、分段分層澆筑和斜面分層澆筑等，以防止混凝土出現收縮裂縫。在澆筑過程中，應嚴格控制好混凝土的澆筑速度，加強現場監測和質量控制，確保混凝土的澆筑質量和安全性。以橋梁工程為例，采用全面分層澆筑方法，每層厚度約為20 厘米，共分為10 層進行澆筑，總厚度達到了2 米。通過合理的分層和質量控制措施，確保了橋梁承臺的整體性和安全性。

3.5 混凝土養護

混凝土養護是建筑工程中不可或缺的一環，其對于保證混凝土的質量和耐久性具有至關重要的作用。在進行混凝土養護前，要選擇合適的養護方法。對于一些大型基礎設施項目，如橋梁和隧道，通常會選擇自然養護或噴涂薄膜養生液養護。而對于一些預制構件工程，如商業綜合體等，則更傾向于使用蒸汽養護。在自然養護中，要控制好混凝土的溫度和濕度，在混凝土澆筑后的前三天內，溫度升高較快，此時應加強保濕措施，如覆蓋草席或塑料薄膜等。

4 建筑工程大體積混凝土施工質量的影響要素

4.1 溫差和溫度控制

在建筑工程大體積混凝土施工中，溫差和溫度控制是影響施工質量的關鍵因素之一，溫差控制不當會導致混凝土產生溫度裂縫，影響結構?的安全性和耐久性。溫度裂縫的產生與溫差有關，在一項關于大體積混凝土溫度裂縫的研究中，研究人員發現當混凝土內外溫差超過25℃時，容易產生溫度裂縫；而當溫差超過30℃時，裂縫寬度會明顯增加，嚴重影響結構的安全性和耐久性。

4.2 混凝土收縮與膨脹

混凝土的收縮是指混凝土在硬化過程中，由于水分蒸發、化學反應等因素而產生的體積縮小現象。大體積混凝土的收縮率一般在0.002 到0.003 之間，而膨脹率則在0.003 到0.005 之間，這些數據指的是相對于基準尺寸的百分比變化。例如，如果一塊混凝土板的尺寸是1米×1 米×1 米，那么它的收縮率就是0.002 到0.003 米，膨脹率就是0.003 到0.005 米。不同品種的水泥和不同的水泥用量會導致大體積混凝土具有不同的收縮和膨脹特性，一些水泥品種含有更多的鋁酸三鈣，這種成分在大體積混凝土中會產生更大的收縮效應。因此，在選擇水泥品種和用量時需要慎重考慮。

4.3 水泥水化熱效應

水泥水化熱效應是大體積混凝土施工中一個重要的因素。水泥水化熱的釋放量與水泥品種、用量和水灰比等因素有關，普通硅酸鹽水泥等常見品種的水泥水化熱較高，而礦渣水泥和火山灰水泥等特殊品種的水泥水化熱相對較低。大體積混凝土澆筑時，水泥水化熱的釋放會導致混凝土內部溫度迅速升高，其程度取決于水泥用量和水灰比。由于礦物成分水化反應產生大量熱量和水分蒸發帶走部分熱量，每公斤水泥可釋放約1700-2200焦耳的熱量，溫度升高會產生溫度梯度，導致溫度應力的產生。

4.4 施工工藝操作及人員技術水平

大體積混凝土施工中的質量問題60%以上源于施工工藝操作不當或人員技術不足，因此，選擇合適工藝并提升技術人員水平，是提高大體積混凝土質量的關鍵。此外，加強施工現場監測和維護也是保證施工質量的重要措施。水泥水化熱會導致混凝土內部溫度升高，程度取決于水泥用量和水灰比，水泥用量多、水灰比大，溫度升高的幅度就大。每公斤水泥可釋放1700-2200 焦耳的熱量，使大體積混凝土內部溫度迅速升高。

5 建筑工程大體積混凝土施工技術優化建議

5.1 溫度控制與裂縫預防

在配合比設計時，考慮采用低水化熱的水泥品種，如礦渣水泥或火山灰水泥等，這些水泥的水化熱相對較低，可以減少熱量產生。其次，添加粉煤灰等摻合料來代替部分水泥，可以降低水泥含量，進一步減少水化熱。此外，適當增加粗骨料的含量可以降低混凝土中的水分含量，優化混凝土配合比。這些措施可以有效控制混凝土內部的溫度上升，減少溫度梯度，防止溫度應力的產生，從而預防裂縫的產生。

5.2 質量管理與施工監控

在選擇原材料時，應嚴格按照設計要求進行選擇，并進行進場檢驗，確保原材料的質量符合標準。采用質量穩定的原材料可以降低混凝土的質量波動，提高結構的耐久性和安全性。在澆筑、振搗、養護等施工過程中，應嚴格按照規范和標準進行操作，確保每個環節的質量達到要求。例如，在澆筑過程中，應控制混凝土的澆筑速度和溫度，避免因澆筑過快或溫度過高導致混凝土產生裂紋。在振搗過程中，應采用合適的振搗設備和技術參數，確保混凝土的密實度和均勻性。

5.3 材料選擇與水養護

對于大體積混凝土而言，水泥、骨料和外加劑等原材料的選擇至關重要。水泥作為混凝土的主要成分，其質量直接影響著混凝土的強度和耐久性，在選擇水泥時，要優先選擇質量穩定、具有良好口碑的品牌和型號。不同品牌和類型的水泥具有不同的性能和質量，例如，使用質量穩定的水泥可以將混凝土的強度提高20%以上，同時將耐久性提高10%以上。而且骨料的選擇也十分重要，應選用質地堅硬、級配良好的骨料，以保證混凝土的強度和耐久性。采用質地堅硬、級配良好的骨料可以將混凝土的強度提高10%以上，同時將耐久性提高5%以上。

5.4 施工人員培訓

在建筑工程中，大體積混凝土施工技術的優化不僅涉及材料選擇、水養護等環節，還與施工人員的技能和素質密切相關。在培訓中，應涵蓋混凝土的制備、運輸、澆筑、養護等各個環節，使施工人員全面了解和掌握大體積混凝土施工的技術要求和操作規范。針對新材料、新技術和新工藝的應用，培訓內容也應進行相應的更新和拓展，以適應不斷發展的建筑行業需求。在培訓過程中，應組織施工人員參與實際的大體積混凝土施工工程，通過親身操作和體驗，加深對施工技術的理解和掌握。

6 結論

建筑工程大體積混凝土施工技術對于工程質量、安全和耐久性具有重要影響。本文通過對大體積混凝土施工技術的特點、施工技術要點、施工質量影響要素以及施工技術優化建議的詳細分析，為大體積混凝土施工提供了全面的理論和實踐指導。然而，隨著建筑工程的不斷發展和進步，大體積混凝土施工技術仍需不斷優化和創新，以適應更高的工程要求和更復雜的地質條件。因此，在未來的建筑工程中，應加強對大體積混凝土施工技術的深入研究和實踐探索，以提高工程質量和安全性，促進建筑行業的可持續發展。