建筑施工中大体积混凝土无缝技术

2022-12-30高晟超

中国建筑装饰装修 2022年15期

高晟超

建筑施工项目混凝土浇筑作业期间，采用大体积混凝土无缝施工技术可以有效预防混凝土变形或开裂情况发生。由于大体积混凝土结构浇筑量较大，工艺流程复杂，实际施工中需要保证混凝土结构的稳定性，同时重视建筑结构的持久性，确保质量达到预期标准，发挥大体积混凝土无缝技术的应用效果。

1 建筑施工中引发大体积混凝土结构开裂的原因

1.1 温度因素

对于建筑施工项目来说，大体积混凝土浇筑施工环节十分容易受到温度的影响，导致混凝土结构内部开裂，从而影响工程施工品质。一是内部温度影响。水泥自身存在水热化反应，材料水化阶段会产生较多热量，但由于混凝土结构界面较厚，热量被聚集在混凝土结构内部，且混凝土自身缺乏较好的导热性能，结构硬化时产生较大的拉应力，这种应力一旦超过结构本身抗拉限值就会产生开裂的问题。二是外部温度影响。施工期间，大体积混凝土结构浇筑施工也会受到外部环境变化的影响而开裂。随着气温的改变，混凝土温度也会变化，特别是在环境温度急剧下降时，混凝土内外温差较大，增加了温度应力，造成混凝土在凝固期间出现收缩不均与过度膨胀的问题，导致结构开裂[1]。

1.2 材料因素

1.2.1 水泥的水化热效应

由于混凝土结构体积偏大，施工时会存在散热不良的问题，造成内外温差。实际浇筑施工时，虽然混凝土表面会有散热功能，但温差现象不会立即出现，而是在3 d 后产生最大温差，从而影响混凝土施工质量[2]。

1.2.2 混凝土收缩

水泥硬化期间会吸收来自混凝土材料的20%水分，剩下则被蒸发，这是导致混凝土体积压缩的主要原因。如果混凝土无法保持饱和的状态，整体体积就会减小，当混凝土处于外界湿度变化偏大的环境时，其体积也会受到影响。

2 建筑施工中大体积混凝土无缝技术

2.1 大体积混凝土配置

建筑施工中，大体积混凝土主要指的是结构物实体最小几何尺寸不小于1 m的混凝土结构，胶凝材料水化时也会产生温度变化与收缩现象，引发混凝土裂缝。现阶段，高层建筑施工多会用到大体积混凝土，其结构开裂有着多种类型，如人眼无法直接看到的微观裂缝，一般出现于混凝土内部，宽度在3 cm 左右，石子与水泥砂浆黏结面的开裂属于微观裂缝；再如肉眼可见的大面积开裂，即宏观裂缝，多是外力荷载超限导致的，混凝土结构形成次应力，造成结构变形。

经过分析得知，大体积混凝土之所以会产生裂缝，多数与材料配比不当有关。与普通混凝土材料相比，大体积混凝土的配置对材料要求更高，配置时需要关注较多细节问题。例如，选择粗骨料时，应使用连续级材料；选择细骨料时，应首选择中砂，外加剂可应用减水剂和缓凝剂。

2.2 大体积混凝土浇筑

当前建筑施工中，大体积混凝土结构的无缝设计主要是以掺入ZY 膨胀剂的补偿收缩混凝土为基础材料，随后设置加强带，以此代替传统后浇带，达到连续浇筑大体积混凝土的施工目的。按照混凝土无缝设计要求，优化浇筑施工方案，将地下室混凝土顶板、底板、墙板展开科学分块设计，产生不同浇筑单元，各施工块均有加强带设置。

按照浇筑的大体积混凝土实际情况进行膨胀加强带宽的设置，边缘每侧设密孔铁丝网，同时采用钢筋加固措施，避免加强带内有混凝土渗入。在外加剂的膨胀性能影响下，混凝土的强度有可能下降，此时应适当提高混凝土强度等级，同时增加膨胀剂的使用量，通过循环施工实现对无缝结构混凝土的有效浇筑。

大体积混凝土的浇筑环节会影响混凝土成型后的质量表现，浇筑期间应综合考虑混凝土在外部结构、长度以及内部钢筋分布的情况，做好浇筑施工。此外，还应合理分析水泥水热化对大体积混凝土的影响，加强对材料水热化反应的控制。大体积混凝土浇筑方式主要包含全面分层浇筑、分段分层浇筑以及斜层浇筑3 种，不同方式对施工工序的要求也会有所不同。分层浇筑前需要对大体积混凝土的浇筑长度、宽度、厚度分层处理，并划分不同时间段完成浇筑，按照自上而下的顺序浇筑并振捣，直到大体积混凝土的表面不会产生沉降与气泡。振捣时应保护模板与预埋件，谨防对工程质量造成影响[3]。

2.3 大体积混凝土裂缝防控

2.3.1 加强对原材料的控制

（1）配合比控制。结合上述大体积混凝土结构裂缝产生因素可知，材料是造成裂缝的主要原因之一，因此在建筑施工期间，为避免裂缝产生，应强化原材料管控工作。为实现混凝土无缝施工，应基于建筑工程建设标准及基础结构特征科学配置混凝土原材料配合比，经严谨科学计算得出材料配比，以此降低裂缝出现概率，并实现了对大体积混凝土裂缝的控制。

（2）原材料选择。为进一步强化原材料管控，遏制混凝土裂缝的产生，还需从不同角度控制好原材料质量。

第一，水泥。根据建筑工程施工要求及技术标准确定混凝土性能参数，在保障施工质量基础上尽可能选择低水化热水泥，保障混凝土稳定性、结构强度的同时，最大限度控制水泥配合比。为加强对大体积混凝土材料配比的优化设计，采用优质化硅酸盐水泥。

第二，粗细骨料。在原材料控制工作中，混凝土骨料可以使用10.40 mm 级配的碎石，优先选择抗压强度高、和易性达标的骨料，其中填入适量的中砂，保证细度模数维持在2.8 ～3.0，表现密度2.64 g/cm3，松散密度1 410 kg/cm3，紧密密度为1 550 kg/cm3。加强对砂石材料含泥量的控制，使细骨料含泥量不超出1%，且其中不能掺任何杂物，通过该方式抑制水泥水化热现象，并控制混凝土施工期间的水泥用量及用水量，以此降低混凝土裂缝出现的概率。

第三，粉煤灰。大体积混凝土施工期间掺入粉煤灰的主要目的在于保障结构的和易性，并在一定程度上提升建筑混凝土结构的强度及稳定性。若建筑工程在高温环境下进行施工作业，还可掺入适量矿粉，借助矿粉材料优化建筑工程大体积混凝土内部孔结构，并进一步提升混凝土结构的抗渗性能。此外，掺入矿粉材料后，还可提升混凝土的密实程度，降低泌水性。

第四，外加剂。为尽可能减少对水泥材料的应用，还需控制水泥材料的水化热现象，合理控制材料配合比，在其中加入适当的外加剂，且按照外加剂厂家标准控制掺入量，以此保障混凝土性能，并有效避免大体积混凝土因为拉应力而出现裂缝问题。优选材料，严控材料配比，应选择吸收率较大的骨料，提高大体积混凝土材料的干缩性。此外，加强对水泥水化热、材料内外温差以及收缩率等要素的控制，抑制裂缝发生，建议在混凝土配制期间加入粉煤灰，提高混凝土的抗渗性和可泵性。

为保证混凝土泵送性能，应根据施工现场实际情况，将管道口位置的坍落度控制在140 mm 左右，且混凝土试块的强度应满足设计要求。在实验室进行大体积混凝土材料分析，分析在输送管道内可能出现的坍落度损失，将坍落度值控制在220 mm 以内，输送管道出口位置的坍落度实际值为160 mm。高温季节下容易导致混凝土坍落度损失加大，或出现材料运输延时问题，使混凝土浇捣速度减缓，延误入模时间。因此，应禁止在材料内加生水，二次掺入少量FDN2T减水剂，补偿混凝土坍落度损失。

2.3.2 优化施工工艺

对于大体积混凝土施工，为保证施工性能达到施工要求，对混凝土泵送时应保证薄层浇筑、有序推进，使混凝土自然流淌，逐步成型，最终形成斜坡混凝土。这样的施工方式能够提高泵送效率，无需频繁安装与拆卸输送管，管道冲洗方便。泵送一段时间后，混凝土产生一定坡度，浇筑带的前后可放置振动器，对混凝土进行振捣处理[4]。由于外墙和边柱位置的配筋率、收缩不同，连接处应当按照施工规范与结构构造要求搭设水平增强钢筋，以此避免应力过于集中而产生混凝土结构裂缝。底板双向配筋锚入基础梁的二排主筋内，底板和柱节点位置的混凝土保护层偏大，对此应该在柱边1 m处位置设双向钢筋网片，谨防裂缝问题发生。在外墙模板施工环节，割掉了对拉螺杆的突出部分以后，可以使用ZY 掺量为10%的水泥砂浆对该处部分进行封堵施工。

2.3.3 引入分段浇筑法

为进一步控制大体积混凝土裂缝的产生，缩减内外温差，可引入分段浇筑法进行混凝土施工。分段浇筑法主要具有两种形式，即水平分段与竖向分层浇筑。通过该方式可有效控制混凝土浇筑过程，以此保障浇筑质量，继而有效避免混凝土裂缝的形成。在浇筑施工期间，技术人员可结合实际情况多次浇筑，并针对性处理分段分层浇筑造成的施工缝。分段浇筑法的应用为混凝土内部水化热散失提供了良好契机，使内部热量有效散发，继而实现混凝土内外温差的控制。此外，施工期间还需做好浇筑间隔的控制工作，若间隔时间过长，则会不利于混凝土材料的融合，并对新浇筑混凝土材料产生约束力，继而产生裂缝结构；若浇筑间隔过短，则可阻碍混凝土结构内部热量的散失。由此可见，应用分段浇筑法进行大体积混凝土浇筑作业时，应基于建筑工程浇筑现状合理确定间隔时间。

2.3.4 控制入模温度

对大体积混凝土施工时，明确季节环境对施工的影响，建议在春季与秋季施工，降低大体积混凝土入模温度。如果在夏季施工，施工现场环境温度较高，导致混凝土的温度也偏高，施工时必须对混凝土采取降温措施，降低入模温度。与此同时，还要避免大体积混凝土受到太阳的直射[5]。

2.3.5 加强测温

做好大体积混凝土的测温工作，防止内外温差过大而出现裂缝问题，需及时对混凝土的温度变化情况进行有效监测。在承台中设置多个测温点，每处测温点设置两根测温管，承台表面测温管可用于检测大体积混凝土表面的温度，承台中心测温管可用于检测内部温度。前期1 ～5 d 需要每隔2 h 检测一次温度，超过5 d 后需要每隔4 h 检测一次。

2.3.6 做好振捣养护

大体积混凝土浇筑完成后需要做好相关养护工作，这是预防混凝土结构裂缝的关键环节[6]。养护阶段要求施工人员做到以下几点。

（1）合理控制大体积混凝土的内外温度，避免温差过大，尽可能将温差保持在25 ℃以内。为加强对温度的实时监测，可在外部安装测温仪，内部埋设测温管，若测温仪与测温管间的温差超过25 ℃，则需立即采取温度控制措施。

当大体积混凝土外部温度超过内部温度时，应对混凝土表面洒水，实现材料的物理降温；当内部温度更高时，可在混凝土结构内部预埋冷水管，向其中灌注冷水，采用循环冷水的办法降低混凝土结构的内部温度。冬季施工时，如果混凝土外部温度过低，导致混凝土无法达到预期凝固条件，则应对混凝土采取相应的保温措施，如在混凝土结构表面遮盖草席或塑料薄膜，维持混凝土的凝固温度。

（2）必要时可引入二次振捣技术，通过二次振捣提升建筑工程混凝土结构抗裂性能，全方位排除钢筋下方的孔隙及水分，增强混凝土结构凝聚力。在此基础上做好大体积混凝土结构的抗裂和洒水工作，浇筑振捣环节完成后，可在表面增加钢丝网，降低混凝土表层收缩率，起到防止开裂的作用。洒水养护是保持混凝土湿度的有效方法，关系到混凝土最终能否成型[7]。

（3）做好振捣环节、抹压环节的养护工作。掌握钢筋特性，避免该环节再次引发裂缝。对此应加强对插筋处混凝土的振捣，在混凝土初凝前完成抹压，消除早期裂缝。混凝土振捣完成后需进行早期养护工作，以此改善材料力学性能，提升大体积混凝土的抗拉能力。浇筑完成后需及时回填，按照混凝土性能采取相应的保温、保湿措施，如采用蓄水法养护措施，循环冷却水可以避免大体积混凝土内部发生热量集聚的问题，或者采用内散外蓄的综合养护办法，改善混凝土内部升温现象[8]。