土木工程建筑中大体积混凝土结构施工技术的实践

2021-01-07胡鈺

河南建材 2021年2期

胡鈺

商洛学院（726000）

0 前言

在土木工程建筑施工的过程中，大体积混凝土结构的应用愈加广泛。和普通混凝土结构相比，这种结构具有水灰比小、持久性长等特点。外界荷载对大体积混凝土的影响较小，基本不会因此出现裂缝问题。这种结构容易受到环境影响，如果环境比较干燥，混凝土会出现自缩，进而引发裂缝问题。所以，在施工过程中，为了保障大体积混凝土结构的质量，需要明确引发裂缝等质量问题的原因，然后采取合理有效的工艺技术。

1 土木工程建筑中大体积混凝土结构的裂缝原因

大体积混凝土内很容易出现裂缝。根据深度的不同，裂缝可以分为贯穿裂缝、深层裂缝、表面裂缝三种。混凝土表面裂缝发展为深层裂缝之后被称为贯穿裂缝，其切断结构断面，影响结构的稳定性，破坏结构整体，是一种危害较大的结构裂缝。深层裂缝会切断一部分结构断面，危害性较大。表面裂缝对结构的影响相对较小，危害也比较弱。裂缝并不是一定会影响结构安全，通常存在最大允许值。只要在最大允许值的范围内，裂缝就不会对结构安全造成危害。室内正常环境条件下，构建最大裂缝宽度不能超过0.3 mm。在露天或者室内湿度较大的环境下，构建最大裂缝宽度不能超过0.2 mm[1]。在地下结构或半地下结构中，混凝土裂缝会影响结构的防水性能。通常，裂缝宽度要控制在0.1～0.2 mm，即使早期有轻微的渗水问题，但经过一段时间也会自愈。如果裂缝超过0.3 mm，则渗水量会和裂缝宽度一起加大。所以，地下工程施工的过程中，要对裂缝宽度控制在0.3 mm 以内。如果裂缝较大，则会影响结构的正常使用，需要采用灌浆加固的处理方式。大体积混凝土很容易出现温度裂缝，造成此类裂缝的原因有很多，包括内外温差、混凝土各质点的约束等。

1.1 外界温度变化

在土木工程建筑施工的过程中，大体积混凝土经常会出现裂缝问题。出现这种问题的原因有很多，最主要的就是外界温度的变化。如果外界温度突然发生变化，则会造成混凝土内部和外部产生温差，进而出现温度应力。温差不同，温度应力也会不同，二者通常成正比。也就是说，温差越大，应力越大，最终出现的裂缝越大[2]。在高温条件下，大体积混凝土难以散热，内部最高温度甚至可以达到65 ℃，并且持续高温。所以，要保障大体积混凝土的结构质量，必须做好温度的控制工作，避免内外温差过大。

1.2 水泥水化热

水泥在水化的过程中会产生热量。大体积混凝土结构的断面比较厚，表面系数也比较低，所以混凝土会散发较多的热量，且疏散难度较大，会在结构内部聚集，进而导致结构内部温度升高，最终出现内外温差，引发裂缝问题。在单位时间内混凝土释放的水泥水化热和单位体积、水泥用量、品种等因素有关。随着混凝土龄期的增长，水化热也会随之加大。因为混凝土结构表面不需要辅助散热，所以内部最高温度会出现在浇筑后的3～5 d，要在这个阶段采取相应的处理措施。

1.3 混凝土自缩

大体积混凝土在硬化的过程中会消耗20%的水分，剩余水分蒸发。在蒸发的过程中，如果超过应有的蒸发量，则会导致混凝土收缩。不仅如此，混凝土材料也会对混凝土自缩造成一定影响。大体积混凝土材料中混合了各种材料，包括矿渣、添加剂等，这些材料可以增加混凝土流动性，进而导致混凝土自缩值下降。此外，水灰比、骨料含量、骨料种类等也会对自缩值造成影响。所以，在施工的过程中，一定要充分考虑影响混凝土自缩的各类原因，保障施工的科学合理。

1.4 较强的约束力

土木建筑工程施工的过程中，大体积混凝土普遍采用整体浇筑的方式，不仅体积较大且比较厚重，所以外部约束力较强。内部约束力和温度效应有关，如果超过了结构承受范围，就会引发裂缝问题。工艺选择也与裂缝问题有一定关系，如果工艺技术不合理，不符合施工要求或实际施工条件，则很可能出现结构裂缝。

2 土木工程建筑中大体积混凝土结构的施工技术

2.1 控制温度应力

在大体积混凝土结构施工的过程中，技术人员应该采取有效的裂缝控制措施，确保施工质量和效果。在温度应力控制方面，可以从以下两个方面入手。

1）控制水泥用量。水泥会引发水化热现象，进而出现温度应力，造成裂缝问题。为了避免裂缝，可以在混凝土配比的过程中添加减水剂，确保混凝土配比平衡，使其强度达标[3]。低热水泥可以缓解水化热的情况，在施工的过程中可以根据实际情况适量选用。通过控制水泥温度，减少水化热，从而防控裂缝问题。

2）控制建筑温度。混凝土建筑温度受到外界气温的影响，环境温度升高之后，浇筑温度也会升高，进而产生混凝土温度应力。在施工过程中，应该把控施工季节，尽可能避免在夏季正午进行浇筑施工。如果无法避免，则采用有效的冷却措施，控制原材料温度，避免裂缝问题。要做好测温工作，配备专业的测温人员，合理布置测温孔。采用“三班制”值班的方式开展测温工作，混凝土内外温差低于10℃可以停止测温。在测温的过程中，要作好记录，如果出现异常情况要及时汇报，在温差超过25 ℃时，应根据情况采用覆盖保温的措施控制温差。此外，还要对混凝土粗、细骨料的温度进行监控。如果情况比较特殊，可以采用强制降温的措施。如在混凝土内部预埋水管，利用冷水降低混凝土内部温度。

2.2 提升抗裂性能

在施工的过程中，要提升混凝土的抗裂性能，可以从以下方面入手。

1）可以对混凝土材料配比进行改善、优化。采用科学的手段配比材料，技术人员要做好配比试验，对混凝土的抗裂性差异进行分析，选择抗裂性能最好的配比方式，确保混凝土质量符合施工要求。施工人员还要对配比方案进行严格的把控，确保材料搅拌均匀。在搅拌的过程中，要做好自检和抽检工作，保障材料质量，同时检测粗集料、片状料的含量，压碎值等参数，确保实际参数与设计参数相符。

2）合理使用添加剂。控制对添加剂的用量、用法，从而确保混凝土自缩值在合理范围内，避免混凝土过度膨胀或收缩。可以应用增强材料，提升混凝土的抗拉强能力，常用的增强材料包括无机纤维、金属纤维等。在大体积混凝土施工过程中，增强材料的应用已经十分广泛，其对提升混凝土抗裂性能有一定的效果。

3）要严格把控骨料配比、筛选骨料种类、调控水灰比等。如果骨料为主要材料，则要对砂砾直径、光滑度等参数进行控制，确保骨料质量，从而提升混凝土强度。

2.3 控制约束力

要控制外部约束力，需要从地基施工出发，降低地基造成的约束力。可以设置滑动层，即在大体积混凝土和地基中间添加一层垫层。垫层可以是沥青油毡，也可以是砂垫层。利用垫层降低地基带来的约束力，确保混凝土的灵活性，有效抵抗裂缝风险。对于内部约束力，首先要明确造成约束力的原因。造成约束力的原因大多为温度应力，所以可以采用暖棚法、蓄水法等降温措施来控制温度应力。