劉耀龍

摘要：常規(guī)建筑工程中大體積混凝土施工裂縫防治技術(shù)中，未對大體積混凝土施工前的溫度進(jìn)行計(jì)算分析，導(dǎo)致實(shí)際施工中容易出現(xiàn)較大偏差，混凝土裂縫狀況嚴(yán)重，增加工程成本，因此對大體積混凝土施工裂縫防治技術(shù)研究很有必要。通過水泥、骨料以及其他添加劑的拌合試驗(yàn)，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(jìn)行計(jì)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(jìn)行養(yǎng)護(hù)。試驗(yàn)結(jié)果顯示：實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)組的成本金額為903萬元，對照組的成本金額為1001萬元，實(shí)驗(yàn)組比對照組減少98萬元的施工成本。由此說明，所設(shè)計(jì)的裂縫防治技術(shù)，能夠有效降低施工成本。

關(guān)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(jié)構(gòu)復(fù)雜，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)裂縫問題，給建筑的安全性和穩(wěn)定性帶來潛在風(fēng)險(xiǎn)。大體積混凝土部件主要用于一些大型施工與安全結(jié)構(gòu)要求較高的建設(shè)施工中，因此及時(shí)的處理開裂的裂縫是高層建筑工程一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)[1]。而對大體積混凝土施工裂縫防治技術(shù)進(jìn)行研究，則具有重要的理論意義和實(shí)際價(jià)值。

1? ?大體積混凝土施工裂縫防治關(guān)鍵技術(shù)

1.1? ?大體積混凝土配比設(shè)計(jì)

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(shè)計(jì)時(shí)，需基于建筑工程的周邊環(huán)境的考慮，對溫度等容易影響混凝土性能的因素進(jìn)行了統(tǒng)籌，在混凝土的用材以及比例設(shè)計(jì)中，以節(jié)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(qū)空氣溫濕度的差異，導(dǎo)致其中的比例設(shè)計(jì)也不相同。從材料自身的屬性上來說，多種材料的混合，導(dǎo)致最后的混凝土狀態(tài)也有所差別，且材料自身也會(huì)因時(shí)間等因素產(chǎn)生變化，所以即使是相同的材料和配比關(guān)系，混凝土凝結(jié)后的強(qiáng)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(jù)實(shí)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(diǎn)，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(qiáng)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(jīng)濟(jì)和技術(shù)方面進(jìn)行考量，本文選擇細(xì)骨料為人工中砂料[2]。

1.1.2? ?混凝土強(qiáng)度等級計(jì)算

材料的配比設(shè)計(jì)應(yīng)該符合強(qiáng)度以及耐久度等要求。在確定成分用量的同時(shí)，需要考慮混凝土的強(qiáng)度和耐久性，混合型混凝土凝固后的實(shí)際強(qiáng)度計(jì)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(shí)際強(qiáng)度。?k表示合型混凝土凝固后的抗壓能力值。t表示常規(guī)凝固系數(shù)。σ表示混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級小于20時(shí)，σ=4.0；當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級大于20小于35時(shí)，σ=5.0；當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級大于35時(shí)，σ=6.0。

1.2? ?計(jì)算大體積混凝土溫度

1.2.1? ?混凝土內(nèi)部溫度和彈性模量變化分析

當(dāng)進(jìn)行混凝土攪拌時(shí)，由于動(dòng)能轉(zhuǎn)化加上自身的摩擦?xí)a(chǎn)生一定的熱量，由此造成混凝土與周圍環(huán)境產(chǎn)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(nèi)部溫度會(huì)發(fā)生變化。在環(huán)境因素作用下，混凝土溫度進(jìn)一步變化。

混凝土熱脹冷縮的性質(zhì)比較突出，產(chǎn)生的溫度變化會(huì)將造成混凝土擠壓變形，從而出現(xiàn)裂縫?；炷羶?nèi)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(shí)間，通常會(huì)采用人工添加冷凝管的方式加速降溫。本文將通過熱傳導(dǎo)計(jì)算，來獲得混凝土溫度應(yīng)力的變化規(guī)律。

1.2.2? ?大體積混凝土溫度計(jì)算

將大體積混凝土進(jìn)行理想處理化，設(shè)置其為一個(gè)六面體，則各個(gè)面則為dx、dy、dz，假設(shè)在時(shí)間內(nèi)，由于水泥遇水發(fā)生熱化反應(yīng)，產(chǎn)生熱量為Q。若在一定的時(shí)間內(nèi)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(shí)間。

假設(shè)混凝土處于絕熱狀態(tài)，那么混凝土水熱化后，其產(chǎn)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(shù)量。

在物體空間內(nèi)，當(dāng)溫度隨著時(shí)間進(jìn)行變化時(shí)，對其求解需要確定初始條件以及邊界條件。當(dāng)時(shí)間為0時(shí)，溫度場與原有六面體的坐標(biāo)關(guān)系如下：

T（x，y，z）=T0（x，y，z）? ? ? ? ? ? ?（4）

假設(shè)已知混凝土表面溫度與時(shí)間的關(guān)系，混凝土部件在高層建筑時(shí)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(huán)境溫度之差成正比。混凝土與空氣等氣體接觸產(chǎn)生熱傳導(dǎo)現(xiàn)象時(shí)，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(jì)算后，即可設(shè)計(jì)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(zhì)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(shí)可選擇粗骨料進(jìn)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(jìn)行降溫，可能導(dǎo)致混凝土混凝土強(qiáng)度降低，加快水化反應(yīng)，最終影響模后質(zhì)量。

解決混凝土入模前溫度高的問題，可采用以下幾點(diǎn)策略：在混凝土入模之前，對其的用料進(jìn)行測試，確定骨料的含水量，保證水灰比的準(zhǔn)確性。保持混凝土拌合水處于低溫狀態(tài)，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(chǎn)生大量熱量?；炷涟柚仆瓿珊?，可放置一段時(shí)間待其冷卻后再進(jìn)行澆筑。環(huán)境溫度會(huì)影響混凝土的強(qiáng)度，在施工時(shí)間段的選擇上，要優(yōu)先選擇環(huán)境溫度和混凝土溫度較為接近的時(shí)間段。

1.3.3? ?科學(xué)養(yǎng)護(hù)

當(dāng)大體量混凝土的主體部分澆筑完成后，需要對其表面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，避免出現(xiàn)開裂或者內(nèi)部延伸裂紋等現(xiàn)象。如果出現(xiàn)因?yàn)樯炜s應(yīng)力而造成的變形開裂，需要對混凝土做二次養(yǎng)護(hù)，以此增加混凝土的強(qiáng)度。如果工期允許，可以適當(dāng)延長保溫膜的覆蓋時(shí)間，延長養(yǎng)護(hù)時(shí)間?？梢圆捎枚文旱姆椒ǎ瑏頊p少伸縮變形[4]。

1.4? ?大體積混凝土施工裂縫防治技術(shù)

在混凝土的溫度分析中，常采用建模分析。模型中參數(shù)變化，雖然與真實(shí)數(shù)據(jù)存在一定的差別，但模型分析有助于對施工參數(shù)進(jìn)行選取。對混凝土中的散熱進(jìn)行分析，按照該模型的預(yù)測分析，對實(shí)際施工進(jìn)行指導(dǎo)，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(nèi)部溫度進(jìn)行模擬，通過參數(shù)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(jié)合的方法，對混凝土的表面溫度進(jìn)行防護(hù)，并且通過計(jì)算機(jī)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(nèi)外溫差，也能夠減小因溫差導(dǎo)致的混凝土裂縫。但塑料膜的運(yùn)用需要花費(fèi)一定時(shí)間，需要對整體的施工周期進(jìn)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(huán)境、混凝土供應(yīng)量且運(yùn)輸耗時(shí)等，都會(huì)影響混凝土性能，因此對于實(shí)測溫度的數(shù)據(jù)分析，不僅僅要考慮施工控制過程是否可行，還要根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果不斷調(diào)整施工方案[5]。

2? ?實(shí)驗(yàn)論證

2.1? ?實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在本次的高層建筑工程大體積混凝土裂縫防治技術(shù)的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中，為了驗(yàn)證技術(shù)的有效性，本文選擇對某實(shí)際案例應(yīng)用本文的裂縫防治技術(shù)，將其與原有的傳統(tǒng)防治技術(shù)進(jìn)行成本對比。為了使本文的對比實(shí)驗(yàn)的表述具有一定的簡明性，設(shè)置本文所設(shè)計(jì)的方法為實(shí)驗(yàn)組，傳統(tǒng)方法為對照組。

在具體實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，為了驗(yàn)證防治技術(shù)的成本優(yōu)勢性，本文在實(shí)驗(yàn)中對噴射混凝土、砂漿錨桿、鋼筋網(wǎng)、型鋼、鋼板以及縱向連接筋幾項(xiàng)工程進(jìn)行工程量的檢驗(yàn)，并對各工程所用成本進(jìn)行整合，最后在整體成本消耗中，進(jìn)行技術(shù)優(yōu)勢比較。

2.2? ?前期準(zhǔn)備

為使本文所設(shè)計(jì)的防治技術(shù)能夠得到有效驗(yàn)證，對所組織的勞動(dòng)力進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如表1所示。同時(shí)對工程材料與設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如表2所示。

大體積混凝土施工前，要做好前期準(zhǔn)備。需對混凝土澆筑流程工序進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)定，確保其滿足施工的工程標(biāo)準(zhǔn)。整個(gè)實(shí)驗(yàn)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(jié)約能源。

2.3? ?實(shí)驗(yàn)結(jié)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(jié)果中可以看出，本文所設(shè)計(jì)的裂縫防治技術(shù)，在各項(xiàng)混凝土項(xiàng)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(xiàng)目施工中，因增加了混凝土養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)，導(dǎo)致施工費(fèi)用較高。

在總體成本花費(fèi)中，實(shí)驗(yàn)組的成本金額為903萬元，對照組的成本金額為1001萬元，實(shí)驗(yàn)組比對照組減少98萬元的施工花費(fèi)，體現(xiàn)出本文設(shè)計(jì)的裂縫防治技術(shù)，在降低施工成本方面具有一定作用。

3? ?結(jié)束語

常規(guī)建筑工程中大體積混凝土施工裂縫防治技術(shù)中，未對大體積混凝土施工前的溫度進(jìn)行計(jì)算分析，導(dǎo)致實(shí)際施工中容易出現(xiàn)較大偏差，混凝土裂縫狀況嚴(yán)重，增加工程成本?；诖耍P者設(shè)計(jì)了一種大體積混凝土施工裂縫防治技術(shù)。

將本文設(shè)計(jì)的大體積混凝土施工裂縫防治技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際過程中，并對其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果顯示：實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)組的成本金額為903萬元，對照組的成本金額為1001萬元，實(shí)驗(yàn)組比對照組減少98萬元的施工成本。由此說明，所設(shè)計(jì)的裂縫防治技術(shù)，能夠有效降低施工成本。

綜上所述，應(yīng)用本文設(shè)計(jì)的大體積混凝土施工裂縫防治技術(shù)，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(xiàn)

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