大体积混凝土施工技术要点探析

2020-02-16苑涛

江西建材 2020年11期

苑涛

大同市有道诚铸现代建筑产业有限公司，山西大同 037000

1 大体积混凝土工程施工过程中存在的问题

混凝土建筑中较为常见问题一个是部分混凝土结构会存在裂缝。大体积混凝土由于自身体积较大，因而其受力强度相对较高。因此外载负荷或其他作用力大的体积混凝土结构产生的影响较小，产生裂缝的可能性也相对较小。但其产生裂缝的主要原因往往是在混凝土结构硬化这一过程中，由于混凝土自身的性质，常常会产生收缩作用，水泥水化的过程中水蒸发吸热，导致混凝土结构在冷却凝固的过程中，环境温度会产生变化。这一变化会使大体积混凝土结构自身产生温度应力与收缩应力，上述内容便是导致大体积混凝土结构出现裂缝的主要原因［1］。

1.1 设计方案或施工操作不当

在施工过程中由于结构特殊而容易造成应力集中的位置，例如转角部位或者截面突变的位置，常会存在设计缺陷，或者在对外约束形式处理不恰当，针对这些问题，相关设计人员在这些特殊的位置在设计方案的过程中应投入更多注意力。另一问题则为由于混凝土的配比设计不合理，常会导致混凝土的收缩变形效果与预想方案中的形状差异较大，或者抗拉强度较低的问题。而在施工过程中，由于施工养护技术不成熟，对检测养护方面重视力度不足等问题往往也会造成大体积混凝土产生裂缝。

1.2 水泥中水分蒸发化热的影响

根据混凝土冷凝的物理原理和混凝土化学成分原理，凝固过程中的水化过程由于其产生大量的水化热，该部分水化热量是混凝土的内部温度不断变化并且呈上升趋势的主要原因。并且由于大体积混凝土的体积较大，热量难以透过厚厚的混凝土层而散发，则会导致建筑结构中心温度高，而表面温度较低的状况。根据力学和热学的相关原理，若温度差为内高外低的状况则会导致混凝土表面产生拉应力，内部产生压应力，最终导致大体积混凝土的形状与预设方案有所出入，并且容易在混凝土表面产生裂缝。

1.3 混凝土收缩变形产生影响

混凝土的硬化过程常常会伴随着一定的体积收缩，而这一收缩过程则会使其内部产生一定的收缩应力。根据物理力学定理可知，当混凝土结构的抗拉强度小于收缩应力时，则会使混凝土结构中产生收缩裂缝。根据相关经验以及知识原理，大体积混凝土结构主要存在五种收缩变形问题，即凝缩变形、干燥收缩变形、冷收缩变形、自身收缩变形与碳化收缩变形。

1.4 约束条件对混凝土结构产生影响

约束作用常会对混凝土的硬化变形过程产生影响，混凝土受到阻碍其变形二产生相应的拉应力。根据相关原理，我们可知对混凝土结构产生影响的约束作用分为外约束与内约束，内约束指混凝土结构内部的收缩温度与非均匀分布，这一约束的产生原理为混凝土结构中各质点不能够均匀受力变形。外因素指结构的边界条件。

2 相关技术要点与解决策略

2.1 采取科学合理的设计方案

当前我国社会不断发展，高层建筑物已遍布于城市的角落，由于高层建筑的数量不断增加，对于大体积混凝土的施工工艺要求也在不断提高。因而会导致设计强度随着相关需求而不断提高。在进行相关设计方案策划中，应考虑在大体积情况下干扰因素的影响程度，比如大体积的水泥泥土建筑物中，水泥的用量过大则会导致混凝土水化热的升高。因此在设计过程中则应采取科学有效的方式解决这一问题，使混凝土的内外结构温差＜30℃。且大体积混凝土结构应采用强度等级在C20～C30 的范围内混凝土材料。采用上述方法能够有效地确保混凝土在大体积的情况下也能具有良好的工作性能，并且在一定程度上降低混凝土中的需用水量。

2.2 注重温度控制

大体积混凝土的浇筑工艺中，温度起着关键性的影响作用。进行大体积混凝土结构的温控计算的实质是掌握混凝土结构内部温的具体的变化规律。当然，理论与实际施工操作会存在一定的差异，在实际施工中，由于受到自然环境和人为因素等影响，因而温度控制无法实现百分之百达到某一标准范围，因此在施工过程中对于温度进行监控制并将监测结果进行实时分析，具有重要意义，能够为有关团队及时采取相应措施，避免结构裂痕的产生提供重要依据。控制施工过程中的温度情况可以采用降低浇筑温度和水管冷却两种常用的温度控制方法。根据经验，进行混凝土浇筑的环境温度一般不可＞28℃。若混合材料中含有石子和黄沙的成分，应防止浇筑过程受到阳光直射，可以采取棚下浇筑的处理方式。若环境温度较高，则可对原料石子进行浇水进行温度控制。并且混凝土的输送泵上还应设置遮阳泵。由于大体积混凝土构件的体积较为庞大，在浇筑过程中，若缺乏人工冷却的相关措施，令其天然冷却，则这一过程将会变得十分缓慢，以理论值计算这一冷却过程可能达到几年时间之长。因此，采用冷水水管方式来对大体积的混凝土结构部件进行降温，可以有效降低基础温差，控制温度应力，防止混凝土裂痕的产生。

2.3 注重材料控制

根据冷凝土的冷凝过程原理可知，混凝土的主要力量来自于水泥的水化热，因此，在选择混凝土原材料时，应优先考虑水化热较低的水泥种类，单位水泥的用量应控制在380kg。关于骨料的选取，应优先考虑膨胀系数，膨胀系数较小的骨料，更能够在混凝土结构中发挥良好性能。以碎石形状为最佳，采用的碎石径粒应大些。有效降低冷凝过程水化热，可以向混凝土中加入优质煤灰粉这一添加加料，煤灰粉的使用用量应高于20%。外加剂也可以选用一些高效减水剂和膨胀剂，外加剂的使用可以改善混凝土的工作性能，并且减少混凝土结构固件中胶凝材料的使用量，能够有效地提高混凝土的整体强度，增强其防水性、抗裂性。

2.4 控制相关约束条件

在大体积混凝土建筑工程中，控制温度的本质是混凝土结构的拉应力小于混凝土的抗拉强度，通过采取一系列温度控制措施，使大体积混凝土内部温度的变化得到有效控制，使其向预设的方案发展。具体的温度控制措施可以参考如下：降低混凝土的内外温差，采取有效措施；使混凝土的分布保持均匀，使其达到科学允许的范围；控制基础温差，防止产生与预设方案差异较大的收缩变形；注重混凝土的降温速率控制，防止产生冷击反应。