孟祥

[摘要]大體積混凝土作為建筑行業(yè)的基礎性設施，其作用顯而易見。但是混凝土通常因為其易開裂的特性，在施工過程中會對工程的造價和工期造成一定影響，嚴重情況下甚至會產生一些經濟上的損失。為了減少此類情況在實際過程中的產生，本文針對現有的兩種降低大體積混凝土的手段即冰塊降溫和冷水管鋪設進行了探討。

[關鍵詞]配合比；優(yōu)化；低成本；大體積混凝土

文章編號：2095-4085（2016）04-0047-02

高層建筑大多由長寬60m以上，厚度超過1m的鋼筋混凝土作為地基建造而成。但是在建筑物施工過程中，大面積的鋼筋混凝土容易出現水化熱，間接導致混凝土開裂，因而影響工程質量，嚴重的甚至會導致施工團隊延期交工。因此，本文從降低大體積混凝土的成本出發(fā)，對大體積混凝土配合比的優(yōu)化問題進行研究。

1.大型混凝土開裂方式及原因

混凝土開裂通常具有兩種形式，一種是表面出現裂縫，通常發(fā)生于水泥水化初期，因散熱不均勻，致使其內外部溫度不一致，導致混凝土內外部受力不一，表面產生拉應力、內部產生壓應力。內外溫差過大，會導致大體積混凝土表面產生的拉應力超過混凝土的抗拉強度時，造成其表面出現裂痕；第二種是貫穿型的裂縫，貫穿性裂縫通常出現于水泥水化產生的熱量大多已經釋放完畢時，由于混凝土的收縮，導致其受外力壓迫而產生的裂縫。貫穿性裂痕較表面痕跡更為嚴重，其寬度和深度較為集中且嚴重，甚至會破壞建筑物的整體基本結構，嚴重影響到工程整體的質量與安全。因此，造成其裂開的原因歸根結底就是溫差與約束，只有混凝土的質量在得到保障的前提下，降低其水化熱程度，才能在根本上解決混凝土開裂的問題。

2.混凝土中添加冰塊的經濟性

溫差是造成建筑物鋼筋混凝土裂開的一大因素，即混凝土表面溫度和其內部溫度產生了較大差異，因為熱脹冷縮等原因，最終導致混凝土出現了開裂現象。建筑物混凝土溫度的計算方法如以下公式所示：

經過多年的實驗和實際操作，我國目前的大型建筑物在施工過程中，一般采用降低混凝土的澆筑溫度來減少大體積混凝土中的AT，這種方法是目前最經濟且效果最為明顯的。降低混凝土的澆筑溫度，這種措施在實際操作中極其有效。我國知名學者戴會超和王建在對國內外水利水電工程混凝土裂縫及其防治技術進行研究后發(fā)現，我國現階段對大體積混凝土的施工過程中，當加冰率為水重量的50%時，其澆筑溫度可降低5℃左右，溫度應力可下降0.3～0.45MPa。二人同時還研究發(fā)現了加冰拌和的效果，發(fā)現加冰對減低澆注溫度的作用是有限的，當澆筑到一定程度后，降溫值并不會有大幅度的降低。

例如，現有某大型工程的大體積混凝土建筑，使用C20強度等級的混凝土作為材料，其坍落度可達為80mm。根據公式可以計算出每1m³的混凝土中，水的重量占總重量的8.125%。假設市場價格現階段冰塊的價格為10元/kg，受季節(jié)因素的影響，夏季可達到20元/kg，在1m³的強度等級為C20的混凝土中加入100kg的冰塊，平均會增加30元的成本費用?，F按照此標準建設一塊100m×80m×4m的陽臺，根據計算可知其混凝土的總體積為32000m³，按照1m³的混凝土加入冰塊會有30元成本費用的支出進行預算，整個建筑會有96萬元的成本增加?，F階段我國的民用建筑工程中，材料費占直接工程費的65%左右。除此之外將員工工資、機械使用及磨損維修的費用、稅金等影響工程造價的因素考慮進來，工程的最終造價會達到120萬元左右。綜上可得，加冰塊帶來的經濟代價太大，不適合民用大體積混凝土建筑物使用。

3.加入冷卻水管的經濟性分析

除冰塊降溫外，在大體積混凝土中埋入冷卻水管也是現階段技術可達到的一個常用的方法。在大體積混凝土建筑物建設時，采用外徑25mm，管壁厚度在1.5～1.8mm之間的鋼管作為冷水管的材質，隨著技術的進步，近兩年也出現了使用外徑為32mm管壁厚度為2mm的高強聚乙烯管來進行冷卻的建筑。在對冷水管進行布置的過程中，為了更好的達到冷卻混凝土的效果，通常將冷卻水管布裝成水平、垂直間距在1.5～3m之間的梅花形。同時考慮到工人施工的可行性，會將冷卻水管布置于每一個澆筑層面中。例如，現有-100m×80m×4m的大型混凝土工程，其共有厚度為2 m的澆筑層兩層。在進行上述鋼管材質的冷水管鋪設后，1m³混凝土的鋼含量在0.4-0.5kg之間，經公式計算后可得出，全部工程的混凝土工程量為32000m³，鋼含量占全部工程的12.8～16t。假設現階段市場價格的鋼價格為4000元/噸，則架設全部工程的鋼材料的費用為5-6萬。但是在實際安裝過程中，考慮到工程面積大，所需鋪設管道較長，需要安裝加壓泵來保證冷卻水的通暢。其次，因冷水管安裝較為復雜，其人工費用往往是材料費的1.5倍，再加上其他費用，全部工程完工后工程造價會在10萬元左右。

4.結語

綜上可見，冷水管降溫較冰塊降溫，在一定程度上降低了工程的成本，且達到了工程方案的預計效果。同時，冷水管埋入在大體積混凝土的澆筑層中，還能充當鋼筋的角色，在提高工程穩(wěn)定性的同時，還能降低混凝土的開裂風險。根據相關計算可以發(fā)現，冷水管架設于大體積混凝土建筑中的優(yōu)勢更為明顯，因而這一技術更加適用于大型公共建筑的建設，在大壩等大型公共設施的建設當中，更為經濟實惠，節(jié)省成本。