吳亞楠

（山西省安裝集團股份有限公司，山西太原 030032）

1 建筑工程大體積混凝土的特點

建筑工程中大體積混凝土具有如下特點：①混凝土的結構橫截面的長寬高較大。②因水泥體積大，導致其在水化過程中需要釋放大量的熱量（即水化熱），再加之混凝土不易散熱，大量的水化熱會積聚在大體積混凝土內(nèi)部，致使中心部位的溫度過高。③大體積混凝土蠕變大，彈性模量大，其內(nèi)部溫度升高的主要原因之一來自壓應力。若大體積混凝土內(nèi)部與外部之間的溫差較大（即溫度梯度陡峭），將使得大體積混凝土溫度應力增大[1]。

2 常見的大體積混凝土澆筑方式

2.1 全面分層澆筑

混凝土是建筑工程中必不可少的材料之一，而混凝土的澆筑方法也有很多種。其中，全面劃分層次并且分層澆筑大體積混凝土是一種常見的澆筑方法。這種方法的關鍵在于分層澆筑。首先，需要將整個混凝土的體積劃分成多個層次，每一層都要均勻地澆筑，并且充分振搗，以保證每層充分融合。這樣可以避免混凝土中出現(xiàn)空鼓、裂縫等問題，從而保證混凝土的質(zhì)量。其次，在全面澆筑第一層后，需要在初凝前澆筑第二層。這樣可以保證第一層的熱量能夠及時釋放出來，從而避免混凝土出現(xiàn)溫度差異而導致的性能下降。在具體的工程實踐中，可以根據(jù)工程實際情況確定具體的澆筑順序。例如，在需要加固地基的情況下，可以先澆筑地基層，然后再逐層向上澆筑。在需要加固某個局部的情況下，可以先澆筑局部層，然后再澆筑周圍層，以此逐步將局部加固[2]。

2.2 分段分層澆筑

分段分層澆筑是一種常用的混凝土澆筑方法，是指從底層開始分段澆筑混凝土后進行第二層的澆筑，以保證有效澆筑各個層次。這種方法存在較多的層次結構，需要根據(jù)最底層混凝土初凝情況確定是否可以澆筑第二層混凝土。分段分層澆筑方法適合應用于單位時間內(nèi)供應量較少的建筑工程和一些構筑物厚度不大但有著較大面積的工程中。一些高層建筑、橋梁等工程都采用了這種方法，以確保施工效率和澆筑效果。這種方法可以保證混凝土的均勻性和強度，同時也能減少混凝土的浪費。采用分段分層澆筑方式施工效率較高且澆筑效果好，因為每一層混凝土都有足夠的時間進行初凝和硬化，從而使混凝土的強度得到了保證。同時，這種方法可以使混凝土攪拌時間更加充分，使混凝土中的空氣和水分均勻分布，從而提高混凝土的品質(zhì)。

2.3 傾斜分層澆筑

混凝土結構是現(xiàn)代建筑中常用的一種結構形式，其密實性和承載能力是影響結構質(zhì)量的重要因素。為了提高混凝土結構的整體密實性，傾斜分層澆筑方法應運而生。傾斜分層澆筑方法適用于長度和厚度比例在3:1 以內(nèi)的混凝土結構。在澆筑過程中，施工坡度不得超過1/3，且施工順序應從下到上進行。振搗混凝土時，應根據(jù)傾斜的條件進行，落實分層澆筑振搗的原則和要求。合理排布振搗器，盡可能地保證傾斜分層澆筑能夠振搗充分、均勻。這種方法的目的是提高大體積混凝土結構的整體密實性，從而增加混凝土結構的承載能力和耐久性。在施工過程中，還應注意控制混凝土的水灰比、保證坍落度適宜、控制澆筑速度和溫度等因素，以確?；炷恋馁|(zhì)量。傾斜分層澆筑方法的優(yōu)點在于能夠充分發(fā)揮混凝土的自重作用，使混凝土在澆筑過程中自然流動，從而達到充分振搗的效果。同時，該方法還能夠減少混凝土收縮和開裂的風險，提高結構的整體性能。

3 大體積混凝土結構裂縫成因

3.1 水泥水化熱引起裂縫

在大體積混凝土施工中，水泥水化熱現(xiàn)象依然是導致結構體出現(xiàn)裂縫的主要原因之一。水泥在凝固過程中會出現(xiàn)水化過程，根據(jù)中學物理及化學知識可知，水化反應發(fā)生期間，會有大量熱量被釋放。大體積混凝土澆筑體體積更大，斷面厚度大，表面系數(shù)低，很難將熱量及時、有效地排出。其內(nèi)部的溫度會隨著時間的延長而逐漸提高，當其與外界自然環(huán)境的溫度差達到一定值時，便會導致混凝土體內(nèi)外收縮均勻性失衡，進而引發(fā)裂縫[3]。

3.2 施工階段裂縫成因及其控制

（1）溫度影響。施工階段，施工人員要控制好大體積混凝土各階段的溫度，澆筑模板時大體積混凝土溫度要保持在5～30℃，大體積混凝土溫度不得超過50℃；大體積混凝土澆筑構件完全凝固前，大體積混凝土表面與中心的溫度差不得超過25℃；拆除大體積混凝土表面的保溫覆蓋膜，其內(nèi)外溫度差不得超過20℃。

（2）材料質(zhì)量影響。施工人員要嚴格控制骨料、水泥、摻和料及外加劑等材料的質(zhì)量，確保大體積混凝土配比合理。骨料一般選擇細骨料或非堿活性粗骨料，其中粗骨料要確保粒徑大小合理，從而減少大體積混凝土絕熱溫度的升高，保證含泥量達標，從而確保大體積混凝土的性能。一般情況下，細骨料粒徑不超過4.25mm，同時盡量選擇粒徑為2.3～3mm 且含泥量在3%以內(nèi)的中砂，減少因水化熱造成的溫度裂縫。水泥的選擇首先要確保其性能，減少水化熱與凝結時間對大體積混凝土的影響，盡量選擇凝聚時間長、性能強度佳且水化熱較低的水泥，常用的水泥材料多是硅酸鹽水泥。在大體積混凝土中摻入摻和料，主要目的是減少大體積混凝土材料中的水泥用量，因為水泥量越大其溫度越不容易控制。摻和料包括?；V渣粉及粉煤灰等，使用粒化礦渣粉能減少水化熱的產(chǎn)生；而當前，在施工中多選擇在混凝土中添加10%～30%的粉煤灰，可以使混凝土隔熱溫度下降2～3℃，減少水化熱的產(chǎn)生[4]。所以在大體積混凝土中加入適量的摻和料，能避免大體積混凝土出現(xiàn)裂縫。在大體積混凝土中摻入外加劑，主要目的是減少其他材料的用量，從而降低施工成本、減少水化熱的產(chǎn)生，大體積混凝土材料的選擇要根據(jù)膨脹劑、減水劑、泵送劑等進行劃分，選擇外加劑要根據(jù)建筑工程需求選擇。

3.3 凝固期間收縮引起裂縫

若要確保混凝土澆筑體能夠正常凝固，則需確保水泥的硬化條件充分。因此混凝土中的水分約有20%需要用于水泥硬化，而非因蒸發(fā)而消散。大體積混凝土澆筑完成后的凝固期間，一旦蒸發(fā)的水占比超過80%，便會導致混凝土體積收縮，進而引起裂縫。在實際施工中還發(fā)現(xiàn)，在混凝土收縮現(xiàn)象發(fā)生后，如發(fā)生滲水、施工現(xiàn)場突然遭遇強降雨等，使混凝土重新回到水飽和狀態(tài)，則混凝土體有可能產(chǎn)生膨脹，膨脹體積甚至達到澆筑剛剛完成后的體積大小。這種干燥、濕潤交替出現(xiàn)，會使混凝土結構體內(nèi)外出現(xiàn)裂縫的概率進一步增大。

4 房屋建筑工程大體積混凝土澆筑質(zhì)量控制措施

4.1 優(yōu)選原材料

混凝土原材料豐富多樣，主要包括水泥和粗骨料等，會對水化熱產(chǎn)生較大影響。所以，應當選用合適的混凝土原材料，同時結合試驗所的數(shù)據(jù)優(yōu)化混凝土原材料配比[5]。水泥品種及用量對比如表1 所示。例如，當選擇混凝土所需使用的水泥時，應選擇低熱水泥或者短時間內(nèi)不會發(fā)生凝結現(xiàn)象而放熱的水泥，而且通過增大其他混凝土原材料配比而減少水泥用量，例如增加摻合料用量與骨料用量，需要保證骨料表面的平整、潔凈，粗骨料盡量采取連續(xù)級配。該工程采用粒徑為5～40mm、含泥量小于1%且針狀與片狀顆粒小于15%的卵石。所選用的細骨料粒徑需要大于0.5mm 且含泥量小于等于3%，該工程選用細砂，其含泥量小于等于2%，達到了篩分曲線要求。對于摻合料，應選用粉煤灰等，不僅可以避免水泥用量過大而導致溫度快速提升，而且能夠增大混凝土結構強度及其抗裂性等，由此增加結構物使用時間，根據(jù)實際要求，該工程摻加了相應比例的粉煤灰。

表1 水泥品種及用量對比

4.2 設計永久變形縫

為了避免不均勻地基沉降、溫度應力、收縮變形及地震產(chǎn)生的拉扯力等對大體積混凝土結構產(chǎn)生影響，在建筑物施工前要將易變形的敏感部位予以斷開，并留出足夠的變形縫，從而確保建筑結構各部分之間有適當?shù)膶挾?，減少變形對建筑物造成的破壞。例如，在地下室的施工中，大體積混凝土要采取永久變形縫設計，使整個地下室結構在縫隙處完全斷開，尤其是要將裙房與高層完全斷開，以降低沉降對建筑物結構整體變形造成的影響。由于地下室是埋在地下的，所以變形縫的設計重點是防水防潮，在實際施工中可將一般地下室變形縫設計成可卸式構造或帶有止水帶的內(nèi)埋式構造等。

4.3 科學調(diào)配混凝土

選擇粗骨料時，應注意采用“連續(xù)級配”，選用的細骨料應以中砂為主。緩凝劑、減水劑等外加劑的性能選擇和劑量控制應該更加科學，最好使用粉煤灰、礦渣粉等作為摻合料。選擇水泥時，應盡量選擇包括中熱硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥在內(nèi)，具有“水化熱程度較低、凝結時間較長”等特點的“優(yōu)質(zhì)”水泥，以有效降低大體積混凝土出現(xiàn)裂縫的概率。上文提到的幾種優(yōu)質(zhì)水泥實際上均可被視為“礦渣水泥”。這類水泥盡管具有低水化熱特性，但相較于普通水泥，其析水性更大。由此造成的結果：大體積混凝土的可能析出大量水分。析出的水分在大體積混凝土前后兩個澆筑層之間聚集，很可能會改變混凝土的水灰比。不僅如此，在“掏水”作業(yè)時，由于一些砂漿被帶走，故大體積混凝土澆筑體之間難免形成具有較多水的夾層，進而降低混凝土澆筑體的整體黏結性。使用礦渣水泥時，混凝土的析水量（泌水量）與用水量之間會呈現(xiàn)出“正相關”的關系，而析水時間則與環(huán)境溫度之間呈現(xiàn)出“反相關”的關系。此外，水泥材料本身的成分、細度同樣會影響混凝土的析水性。施工管理人員在配制混凝土的過程中，若選擇礦渣水泥，則應注重水泥的析水性。為了降低混凝土的用水量，在選用外加劑前，必須精確計算減水劑的劑量。在任何情況下，大體積混凝土的強度及坍落度參數(shù)都是首要控制對象。確保這兩項參數(shù)達到工程要求后，作業(yè)人員方可對摻合料以及骨料的占比進行最優(yōu)調(diào)整。在確保大體積混凝土澆筑體質(zhì)量、安全的基礎上，要盡量降低水泥用量，從而使水化過程中產(chǎn)生的熱量得到有效控制。

4.4 制定合理的澆筑方案

首先，合理選取混凝土澆筑時間。其次，采取合適的混凝土澆筑方式。具體采取的澆筑方式應當結合工程規(guī)模做出最佳選擇。為貫徹落實分層施工，應當以混凝土結構實際厚度為依據(jù)，提前制訂合適的混凝土澆筑計劃，結合分層厚度從下到上進行澆筑，有效控制上下層混凝土具體澆筑時間，下層混凝土初凝之前實施上層混凝土澆筑作業(yè)，防止冷縫病害發(fā)生，減小水化熱，盡量縮小混凝土內(nèi)外溫差。圖1 為混凝土溫度變化曲線。

圖1 混凝土溫度變化曲線

4.5 做好相關養(yǎng)護工作

蒸汽養(yǎng)護對保證混凝土表面溫度、濕度在合理范圍內(nèi)有較好的作用。所謂蒸汽養(yǎng)護，是指在蒸汽與空氣混合飽和環(huán)境下養(yǎng)護大體積混凝土構件的措施，保證混凝土更好地硬化。采用蒸汽養(yǎng)護要重點從時間、溫濕度等方面進行控制，堅持室內(nèi)外溫差不超過20%的標準進行分段養(yǎng)護。自然養(yǎng)護是最常見的養(yǎng)護方法，通常平均溫度超過5℃時可選用常溫養(yǎng)護方法。養(yǎng)護人員在養(yǎng)護過程中應注意定期灑水，保證混凝土溫濕度達標。自然養(yǎng)護時間大約是14d，如果遇到雨雪等惡劣天氣，可采取遮蓋措施，避免混凝土結構受到雨水侵蝕。

5 結語

目前，大體積混凝土澆筑技術在建筑行業(yè)得到了廣泛應用，該技術對提高建筑工程的建設質(zhì)量具有重要意義，但是，在施工過程中也容易受到溫度等因素的影響而出現(xiàn)裂縫等病害。為了確保大體積混凝土施工效果，工作人員應對結構設計進行優(yōu)化，合理選擇施工原材料，嚴格控制澆筑過程，加大養(yǎng)護力度，合理選擇澆筑方式。通過一系列的優(yōu)化方法，有助于提高大體積混凝土施工技術水平，建設高品質(zhì)的建筑項目。