大体积混凝土浇筑及温度裂缝施工控制技术

王小兵

(宁夏跃尚元工程应用有限公司，宁夏 银川 750200)

0 引 言

混凝土浇筑是建筑市场建设项目施工中不可缺少的一个环节，无论是房建工程，或是市政道路工程，此步骤都是不可忽略的。但在开展与此方面相关的工作时发现，大部分工程都会由于前期准备工作不到位，出现浇筑温度不合理的问题，相关此方面的问题，不仅会造成混凝土固结后出现裂缝，还会对建设工程项目的质量造成较大的影响。为解决混凝土裂缝问题，下述将以某建设项目为例，进行混凝土浇筑施工标准化工艺的具体分析，并以此为参照，设计基于温度层面的裂缝控制技术，降低由于裂缝造成的结构质量问题。

1 大体积混凝土浇筑

大体积混凝土浇筑作业是工程项目施工中的基础性环节，为了降低结构裂缝数量，提高建筑项目质量，下述将进行混凝土浇筑施工工艺的详细分析。

为确保浇筑施工可以达到既定效果，应在浇筑施工前，做好作业面的全面清理工作，避免施工现场的杂物对浇筑施工行为造成干扰，也避免污染物混入浇筑材料中，影响混凝土的综合性能。在此基础上，对浇筑的钢筋与工程模板进行质量验收，通过验收后施工人员即可进入现场。考虑到此次工程的浇筑量较大，基础性承台结构较为分散，因此，要在浇筑前，做好对混凝土材料的供应设计，保证在浇筑施工时，混凝土材料供应的连续性，避免由于施工行为衔接不当出现结构冷缝问题。同时，根据施工现场的需求，进行浇筑面的合理规划，根据浇筑施工现场的混凝土搅拌泵在单位时间内的输出量，将现场浇筑划分为三个区域，每个浇筑区域都对应一个施工段。通过对现场的综合规划与浇筑量的理论计算，可在浇筑施工时，使用一个斜面采用一次到顶的推移方式保证浇筑工程的连续性。浇筑时，当基础结构中的筏板厚度在2～3 m时，可以采用分层浇筑法，将所有浇筑的混凝土材料使用2台或以上布料运输车辆装载，由此车辆进行混凝土材料的并列浇筑，并确保每次浇筑行为都在上次完成浇筑但混凝土未完全固结前实施，以此种方式，避免浇筑的结构出现裂缝。

在浇筑时，对混凝土材料进行振捣是保证材料具有较高密实度的主要措施之一，此时，可根据浇筑筏板的有效作业面积，在混凝土搅拌机中采用斜插或直插的方式，插入3～6根振捣器，并搭设跳板，由工人在跳板上进行振捣操作。振捣操作时，工作人员需要严格遵循“慢拔快插”的作业原则，将振捣器的插入点控制在50 cm左右即可。当振捣的两层混凝土出现交接面时，将振捣器插入下层混凝土5 cm位置，通过此种方式，保证混凝土的结合。在上述提出的内容中，应注意所选的混凝土应为商用混凝土，振捣器应为高频振捣器，振捣行为的发生时间控制在10～30 s范围内，以混凝土材料中无气泡、泛浆作为完成振捣的标准。

通常情况下，在完成对混凝土的浇筑施工后的10～12 h之间，需要进行大体积混凝土的保温与养护。在完成浇筑施工的作业面上覆盖一个厚度为30 mm的薄膜，在薄膜上覆盖一个挤塑板，使用大型洒水车进行间歇式洒水，通过此种方式，进行混凝土浇筑成果的养护。

完成对大体积混凝土的浇筑与养护后，由此工程项目的建设单位、业主单位、监理单位，对浇筑施工成果进行质量验收与检验，使用专业的仪器设备进行混凝土坍落度与温度的检测，完成检测且施工成果通过验收后，即可认为完成对大体积混凝土的浇筑施工。

2 温度裂缝施工控制技术

2.1 设定温控指标

针对大体积混凝土建设项目，为了确保在施工中以及后期建筑使用时不会受到周围温度变化影响而产生裂缝，针对其控制技术进行设计研究。首先，针对温控指标进行设定[1]。为了能够避免降雨季节对混凝土浇筑的影响，尽可能选择在晴朗或阴天天气进行浇筑。在浇筑的过程中，控制混凝土材料的入模温度。在施工条件允许的情况下，尽可能选择在5月下旬～6月上旬开始施工，并将混凝土浇筑的养护时间设定在6月或7月。在这一施工时期夜间大气平均温度通常在8～11 ℃范围内，而白天大气平均温度通常在18～22 ℃范围内[2]。在具体开展混凝土浇筑施工时，应当严格浇注体的表面与大气温差之间不应超过18 ℃。由于存在昼夜温差较大的问题，因此在确定温控指标时，需要充分考虑施工周围的环境条件对温度裂缝施工控制的不利影响，并按照下述内容对夜间大气温度进行计算：

大体积混凝土浇筑施工中，其降温速率不得超过1.5 ℃/d，为了能够确保施工工期，规定大体积混凝土的拆模天数应当控制在15 d以内[3]。同时，在施工过程中，对大体积混凝土表面最高温度进行设置，可按照如下公式计算得出：

T=N*(t1-t2)+t3

(1)

上述公式中T为浇筑物表面最高允许温度数值；N为温度应力大小；t1为浇筑物表面温度与大气温差之间的差值；t2为浇注体的温度变化速率；t3为拆模阶段浇筑物表面的最高温度数值。按照上述公式，计算得出施工过程中混凝土表面温度的上限，在实际施工中，严格按照这一标准开展浇筑和施工工作。

2.2 预冷拌和水与骨料、混凝土原料优选

在明确温度裂缝施工控制的温控指标后，针对大体积混凝土浇筑的材料进行选择。由于当前大部分混凝土浇筑施工所使用的混凝土材料为商品级，而在对原材料进行拌和时通常是在拌和站当中完成的，因此确定其具体拌和流程如图1所示。

图1 预冷拌和水与骨料流程示意图

按照图1所示的流程完成对混凝土的拌和，并在拌和后对材料性能进行检测，在进行混凝土入模时应当将其温度控制在12～15 ℃。

在完成对上述材料的拌和后，为了进一步提高温度裂缝施工控制效果，针对混凝土原材料进行优化选择[4]。在对水泥材料选择时应当结合实际大体积混凝土浇筑施工情况和条件，选择细度超过300，比表面积为320 m2/kg，氯离子含量为0.014%，碱含量为0.56%的水泥材料。在对粗骨料进行选择时，应当选用颗粒级配在5～20范围内的碎石[5]。同时，材料的含泥量应当小于0.2%，泥块含量为0%。在对细骨料进行选择时，应当选择颗粒级为Ⅱ的细骨料，其细度模数应超过2.3，含泥量应小于2%，表观密度应在2 500～2 550 kg/m3范围内，空隙率应小于50%。图2为粗骨料和细骨料对比图在完成对上述原材料的选择后，还需要对外加剂进行选择，可选用聚羧酸高性能减水剂作为外加剂，减水率应当在25%～30%范围内，压力泌水率应当在50%～55%范围内[6]。除此之外，抗渗混凝土还应当具备以下几点要求：第一，添加的粉煤灰材料级别应当在2级以上，并且添加量不得超过20%。第二，针对水泥材料的用量应当将其控制在220 kg/m3以上。第三，若在进行拌和的过程中含有包含活性成分的掺和原材料，则应当将水泥材料的用量控制在280 kg/m3以上。综合上述论述，以标号C40为例，设定水胶比0.35，砂率42%，容重2 430 kg。确定大体积混凝土浇筑过程中温度裂缝施工的混凝土配合比见表1。

图2 粗骨料和细骨料对比图

表1 温度裂缝施工中混凝土配合比

2.3 基于三掺技术的混凝土施工裂缝控制

在进行对大体积混凝土的施工裂缝控制时，引入三掺技术，在完成对施工原材料的选择后，应用三掺技术实现对其拌制，并将其应用到对温度裂缝的控制当中。三掺技术是指将粉煤灰、膨胀剂以及混凝土外加剂综合在一起，通过各个材料的性能相互配合，达到补偿混凝土使用中收缩能力的效果，同时也能够在极大程度上降低温度裂缝施工控制的成本[7]。在应用三掺技术时，第一步需要将水泥水化热降低，并减小水化热在顶点时的数值，进而起到降低水化热最高温度的效果。第二步，将膨胀剂添加到混凝土材料当中，并形成预压应力，利用其完成对混凝土中心温度的降低处理，确保温度裂缝控制效果。第三步，向材料当中添加粉煤灰，用其填补浇筑时产生的孔隙结构，从而提升浇注体的整体抗压性能[8]。第四步，将选用的膨胀剂材料添加到混凝土施工材料当中，并通过反应生成钙矾石，该结构的毛细孔更小，因此能够进一步降低混凝土的空隙率，从而提高混凝土材料的防水性能。

3 工程应用

为证明设计的施工技术可行，选择某地区大型工程项目作为研究对象，开展如下文所示的实验。

此次所选实验对象的基础工程为大体积混凝土浇筑工程，该项目位于长春市保税机场大路以南位置，建设项目总面积为25 478.9 m2，该项目的建筑层数为-1～+28层，其中A与B为该项目中的主体建筑，在进行A与B建筑基础工程中的混凝土浇筑施工时，两个主体建筑的结构形式均属于钻孔压灌超流态混凝土桩体。其中地下室结构的防水板厚度约为450 mm。为确保工程的顺利实施，施工前由实验参与方进行该项目施工场地的综合分析。项目施工地理位置图见下图3：

完成对项目基础信息的获取后，按照本文设计的内容，进行混凝土浇筑施工，施工时控制外界环境中的温度因素。完成浇筑施工后，对其进行养护，对养护14天内混凝土结构的裂缝情况进行观察，统计观察结果，将其作为实验结果，具体内容见表2：

表2 混凝土浇筑施工后养护周期的裂缝观察结果

通过上述表2所示的实验结果可以看出，在养护的14天内，混凝土浇筑体上均没有出现裂缝结构。因此，通过上述实例应用的方式进一步证明，本次设计的浇筑及温度裂缝控制技术在应用到具体工程项目当中可以起到降低混凝土孔隙率的效果，进而提升浇筑成果质量，有效解决了混凝土浇筑中的温度裂缝问题。本文上述提出的控制技术除了针对大体积混凝土浇筑项目实现对其裂缝的有效控制外，还可以应用到其他混凝土施工项目当中，促进混凝土材料性能提升，并提升混凝土的应用适应性。

4 结束语

为提高混凝土浇筑施工质量，开展了此次研究，实验结果表明，设计的方法在应用中可以起到提升浇筑成果质量的作用。可以认为此次研究的成果为此工程项目的后续施工打下了良好的基础。但要保证该项目后续工作的顺利实施，还应根据工程项目施工的实际需求，进行施工现场路面100%硬化处理，施工现场两工区内的施工便道、材料堆场、钢筋加工区等场地采用混凝土进行硬化，日常由项目部洒水车每天进行冲洗，在干燥性条件下进行施工，应增加地面冲洗频次防止扬尘。机械设备在场区道路行驶时，不可出现污染施工道路的问题，为后续工程的顺利实施提供保障。