文／王緯卿 棗莊拓宇置業(yè)有限公司 山東棗莊 277000

鐘以聰 棗莊市工程建設(shè)監(jiān)理有限公司 山東棗莊 277000

引言：

隨著城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，新建工程數(shù)量也隨之增多，并且多數(shù)為大規(guī)模、多功能的建筑形式，這也使得大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛。大體積混凝土結(jié)構(gòu)，顧名思義是比普通混凝土結(jié)構(gòu)體積更大的混凝土結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)承受荷載量更大，更容易產(chǎn)生水化熱現(xiàn)象，從而增加裂縫生成率。因此，大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工整體性要求高、技術(shù)要求高，想要保證土木工程整體施工質(zhì)量，就必須要加強(qiáng)大體混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)控制，最大程度上減少裂縫生成率。此外，還需要結(jié)合工程建設(shè)實(shí)際要求做好施工方案設(shè)計工作，在施工現(xiàn)場加強(qiáng)質(zhì)量管理，第一時間發(fā)現(xiàn)問題、第一時間解決問題，保證大體積混凝土結(jié)構(gòu)的整體施工效益。

1.大體積混凝土結(jié)構(gòu)相關(guān)闡述

大體積混凝土結(jié)構(gòu)是實(shí)體幾何尺寸不小于1m 的大體量混凝土結(jié)構(gòu)[1]。當(dāng)代高層建筑、大型建筑、綜合體建筑施工中均會涉及到大體積混凝土結(jié)構(gòu)，其最大特點(diǎn)就是體積大、斷面大（各面幾何尺寸均在1m 以上），也正是由于該特性，導(dǎo)致大體積混凝土結(jié)構(gòu)水化熱過于集中、內(nèi)部溫度難以排出。一旦混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差過大，收縮應(yīng)力大于抗拉應(yīng)力，就會生成溫度裂縫，輕則影響建筑工程美觀性、重則影響土木工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2.大體積混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的主要原因

2.1 水泥水化熱

水泥作為一種不穩(wěn)定材料，遇水會產(chǎn)生水化熱化學(xué)反應(yīng)，生成大量的熱能。大體積混凝土結(jié)構(gòu)斷面厚度通常在1m 以上，大體積結(jié)構(gòu)讓內(nèi)部水化熱反應(yīng)更加劇烈，且釋放熱量難以外排，集中在結(jié)構(gòu)內(nèi)部區(qū)域，而混凝土結(jié)構(gòu)表面受到環(huán)境溫度影響會快速排熱。出現(xiàn)內(nèi)部溫度高、外部溫度低的溫差梯度，而溫差梯度大小是影響裂縫生成的重要因素[2]。

2.2 外界溫度變化

混凝土對環(huán)境溫度變化十分敏感，再加上大體積混凝土由于工作量大，整個澆筑時間較長，在此期間周圍環(huán)境可能會出現(xiàn)較大波動情況。一旦周圍環(huán)境溫度迅速下降，則表面溫度也會隨之降低，內(nèi)部溫度幾乎不受影響，產(chǎn)生較大的內(nèi)外溫差和內(nèi)外溫度應(yīng)力，溫差越大越容易產(chǎn)生裂縫問題。

2.3 混凝土自收縮

2.3.1 水泥因素

水泥是混凝土結(jié)構(gòu)的重要原材料，不同水泥的特性也存在差異，每種水泥都有自身的使用性能，其自收縮力也不同。通常情況下，早強(qiáng)水泥、鋁酸鹽水泥自收縮值更大一些，中低熱水泥自收縮值更小一些，而礦渣水泥在使用前期自收縮值較小，使用后期自收縮性較大。此外，不同細(xì)度的水泥其自收縮值也存在差異，水泥細(xì)度越大，其早期自收縮值就越大。

2.3.2 外加劑因素

為了緩解水泥的自收縮值，通常會通過加入高效減水劑提高流動系數(shù)，但所添加的各個類型、各個品牌減水劑對自收縮控制差距較小。一般情況下，減水劑可減少水泥50%的自收縮值，這是因?yàn)闇p水劑可以降低毛細(xì)水表面張力。膨脹劑不同種類對減少自收縮值的作用存在較大差異，如氧化鈣類型膨脹劑主要功能是減少全周期自收縮值，還有一些膨脹劑主要作用于早期自收縮值控制，對后期結(jié)構(gòu)自收縮值作用不大。

2.3.3 礦物摻和料因素

當(dāng)前建筑行業(yè)都在朝向綠色建筑方向發(fā)展，很多工程都在混凝土材料中添加礦物材料，從而減少其他原材料加入比例。如果單位面積礦渣添加量在400 m2/kg 時，隨著礦渣添加量增加其120 天內(nèi)自收縮應(yīng)力也會隨之增大，在單位面積礦渣添加量在338 m2/kg 時，其120 天內(nèi)自收縮應(yīng)力則不會隨之變大。硅灰添加值與混凝土自收縮值成正比，硅灰比值越大、自收縮值越大。粉煤灰添加比例與混凝土自收縮值成反比，粉煤灰添加比重越大、自收縮值越小，特別是混凝土澆筑早期階段，其控制自收縮性能十分明顯，但粉煤灰占比超過1/5 后，自收縮值減少效果變差。可見，礦物摻和料可以影響混凝土的自收縮值，錯誤使用礦物材料不僅在控制自收縮值方面作用不明顯，同時還會影響混凝土整體性能。

2.3.4 其他

水泥自收縮值的最大影響因素是溫度，特別是超出15-40℃溫度范圍，對水泥自收縮值和自收縮速度影響非常大。減少水灰比也會影響自收縮值和自收縮速度?；炷琉B(yǎng)護(hù)也是控制裂縫的重要環(huán)節(jié)，如果養(yǎng)護(hù)不及時，會加大溫度對混凝土結(jié)構(gòu)的影響。骨料占比也會影響混凝土的自收縮值，二者成反比關(guān)系，并且不同骨料對混凝土自收縮值影響也存在差異，人工骨料制作的混凝土要比自然骨料制作的混凝土自收縮值更低，而輕骨料由于密度較低、含水率較高，也會增大混凝土自收縮值[3]。

2.4 結(jié)構(gòu)材料

結(jié)合建筑行業(yè)提出的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)施工是保證工程質(zhì)量的基本要求，特別是大體積混凝土結(jié)構(gòu)材料質(zhì)量，會直接影響混凝土結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量的根本原因。部分施工單位為了控制施工成本，在材料選擇中以低價材料為主，某些材料無法達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，如砂石骨料含水量過高，且沒有做好含水量監(jiān)測，從而導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度達(dá)不到施工要求。

3.大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用

3.1 工程概況

某綜合體建筑是集商業(yè)、辦公公寓為一體的現(xiàn)代化建筑，包括辦公區(qū)域、住宅區(qū)域、地下車庫等，建筑總面積達(dá)到了2.4 萬m2。該建筑為鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)底板厚度為250mm、混凝土總方量為800 m2以上，是典型的大體積混凝土結(jié)構(gòu)。工程設(shè)計要求大體積混凝土連續(xù)澆筑時間在27 小時內(nèi)。因此，在工程前期組織設(shè)計中，重點(diǎn)從固定地泵、配備運(yùn)輸罐車、商品混凝土供給、行車路線優(yōu)化、澆筑組預(yù)備、設(shè)備安排、澆筑分區(qū)、分層設(shè)計等諸多方面著手控制，認(rèn)真布置施工現(xiàn)場、安排現(xiàn)場質(zhì)量管理，預(yù)計混凝土澆筑速度達(dá)到30m3/h 以上，27 小時內(nèi)連續(xù)澆筑完成最終任務(wù)。

3.2 施工準(zhǔn)備工作

相比普通的混凝土建筑結(jié)構(gòu)，大體積建筑結(jié)構(gòu)施工技術(shù)要求更高，特別是要注重因水化熱引起溫差變化而產(chǎn)生的裂縫問題。所以在前期準(zhǔn)備工作上應(yīng)從材料選擇、混凝土配比、施工現(xiàn)場處理等方面著手，從而取確保大體積混凝土結(jié)構(gòu)順利施工[4]。

3.2.1 材料選擇

（1）水泥。在水泥選擇中，考慮到普通水泥具有較高的水化熱，在大體積混凝土結(jié)構(gòu)中熱量難以排出，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度過高，與表面結(jié)構(gòu)溫差較大增加內(nèi)部應(yīng)力，從而增加裂縫生成率。因此本工程選用硅酸鹽水泥（水化熱較低），水泥標(biāo)高為P·O42.5，并加入一定量的外加劑提升混凝土性能，強(qiáng)化抗?jié)B能力。

（2）粗骨料。本工程粗骨料選用5-25mm、含泥量低于1%的碎石。碎石粒徑較大、級配較好，可提升混凝土抗壓強(qiáng)度與和易性，并且有助于降低水泥、水用量，控制混凝土整體的水化熱和自收縮值。

（3）細(xì)骨料。本工程細(xì)骨料選用粒徑在0.5mm以上、含泥量低于5%的中砂。采用平均粒徑較大的中、粗砂制備混凝土，可有效減少10%的用水量和水泥量，降低混凝土水化熱和自收縮值。

（4）粉煤灰。上文所述可知，加入適量的粉煤灰可提升混凝土整體性能。本工程采用了泵送澆筑方案，這就需要提升混凝土和易性，添加適量的粉煤灰。行業(yè)規(guī)定大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工中粉煤灰取替硅酸鹽水泥量最大值為25%。粉煤灰可強(qiáng)化混凝土性能已經(jīng)成為行業(yè)共識，但也不能過量摻入，否則會起到反向作用降低混凝土早期抗拉性能，提高裂縫生成率，因此本工程設(shè)計粉煤灰用量為8%，采用外摻法（不減少水泥用量）[5]。

（5）外加劑。本工程設(shè)計沒有提到外加劑使用要求，結(jié)合以往工程施工經(jīng)驗(yàn)以及對比分析，混凝土膨脹劑用量為2kg/m3，從而降低水化熱峰值，起到自收縮值的補(bǔ)償功能，降低裂縫生成率。

3.2.2 混凝土配合比

本工程混凝土制作在攪拌站統(tǒng)一完成，因此按照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)提出混凝土制作技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，提前做好試配工作，并確定最終配比值。粉煤灰由于采用的是外摻法，在不減少水泥用量的基礎(chǔ)上，替換同體積的砂料。

3.2.3 現(xiàn)場準(zhǔn)備工作

分段進(jìn)行底板鋼筋、墻柱插筋施工，提前做好隱蔽工程的驗(yàn)收?；A(chǔ)底板積水坑用木模板支模。在墻柱鋼筋上標(biāo)注底板標(biāo)高，用于澆筑找平。提前準(zhǔn)備好塑料薄膜、草席等材料，用于預(yù)埋測溫管和養(yǎng)護(hù)保溫。項(xiàng)目經(jīng)理負(fù)責(zé)做好現(xiàn)場水電準(zhǔn)備工作，用于施工照明和混凝土結(jié)構(gòu)振搗。做好施工小組、管理小組、后勤小組、保衛(wèi)小組的排班工作，落實(shí)崗位責(zé)任、明確工作內(nèi)容，確保后續(xù)工作可以順利進(jìn)行。

3.3 大體積混凝土溫度與溫度應(yīng)力

為了保證本工程大體積混凝土整體施工質(zhì)量，應(yīng)控制基礎(chǔ)底板混凝土溫度，設(shè)置好測溫設(shè)置。基礎(chǔ)底板混凝土中心點(diǎn)水化熱溫度峰值通常略低于絕熱溫升值，通常在澆筑后3 天達(dá)到最高熱值，后期溫度逐漸趨于平穩(wěn)下降趨勢。結(jié)合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，養(yǎng)護(hù)階段應(yīng)結(jié)合周圍環(huán)境溫度采取對應(yīng)保護(hù)措施，定測混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部和表面溫度，盡可能減少內(nèi)外溫度差。在無具體內(nèi)外溫差要求時，將內(nèi)外最大溫差控制在25℃以內(nèi)[6]。本工程設(shè)計階段沒有提出混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差標(biāo)準(zhǔn)值，則按照不超過25℃標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。如果結(jié)構(gòu)表面溫度較低，可以適當(dāng)加厚保溫層。

3.4 大體積混凝土施工

3.4.1 施工順序

本工程采用由西向東連續(xù)澆筑施工方法，其具體流程為：（1）布設(shè)汽車泵；（2）驗(yàn)收混凝土，且要求質(zhì)量達(dá)標(biāo)；（3）開啟、泵送砂漿、潤管；（4）混凝土連續(xù)澆筑；（5）混凝土振搗；（6）推進(jìn)作業(yè)面；（7）振搗循環(huán)，結(jié)構(gòu)表面整平、壓實(shí)、抹光；（8）二次整平、壓實(shí)、抹光；（9）混凝土養(yǎng)護(hù)；（10）測溫與溫控。

3.4.2 混凝土澆筑

混凝土采用專業(yè)的運(yùn)輸罐車運(yùn)輸，并配備一臺輸送泵，提高澆筑效率。泵送混凝土厚度控制在500mm 以內(nèi)。本工程采用推移式連續(xù)澆筑施工，進(jìn)行分層、分段澆筑。根據(jù)橫截面大小確定分段數(shù)量，在橫截面不超過200 m2時，分段不超過2 段；在桁架面不超過300 m2時，分段不超過3 段，保證每段面積不低于50 m2。每段施工厚度控制在1.8m 左右。本工程外墻根部施工縫設(shè)置在底板上30cm 位置，該區(qū)域設(shè)有鋼管、梯子筋、止水帶，因此泵送下料應(yīng)從兩側(cè)進(jìn)行，避開中心位置，且要求振搗施工更加慢速、細(xì)致。防水混凝土抗?jié)B試塊要求不低于2 組，考慮本工程量并不大，采用2 組試塊進(jìn)行防水試驗(yàn)。

本工程為定點(diǎn)下料，從兩側(cè)向中心的順序?qū)ΨQ振搗，控制振搗棒插入深度，不得觸碰鋼筋。混凝土振搗過程中要求振動棒上下小幅度抽動，可保證振搗的均勻度，振搗時間控制在20-30s/次范圍內(nèi)，判斷標(biāo)準(zhǔn)為砂漿表面無氣泡產(chǎn)生、均勻溢漿。技術(shù)人員按照施工方案指定振搗次序，每次移動距離不超過振搗棒有效作用半徑的1.25 倍，本工程移動量為35cm 左右。振搗棒應(yīng)“快插慢拔”，保證振搗密實(shí)度，按照“先下后上”的順序振搗，可防止“松頂”問題[7]。

大體積混凝土澆筑與振搗時可能會出現(xiàn)泌水情況，從而影響混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。對此需采用排水、消除泌水措施。上涌泌水會順著結(jié)構(gòu)坡度流入到坑底，具體可根據(jù)流水情況，將其排放到電梯井或集水坑中，并使用排水泵抽走，局部難以排除或少量泌水可用吸水海面去除。

考慮到大體積混凝土坍落度相對較高，容易在表面鋼筋底部形成分水或鋼筋上部混凝土生成細(xì)小裂縫。為了減少這種現(xiàn)象發(fā)生，在完成澆筑且初凝前以及混凝預(yù)沉后進(jìn)行二次平整表面、壓實(shí)?；炷帘盟汀⒄駬v的表面厚度較大，增加了裂縫生成率。對此，應(yīng)控制最上層混凝土振搗時間，避免時間過長產(chǎn)生厚浮漿層，完成振搗后使用括尺刮除表面浮漿層，按照標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)高控制點(diǎn)整平表面。對于凹陷部位應(yīng)用相同配比混凝土填充、抹平。混凝土初凝前進(jìn)行二次抹光，仔細(xì)打磨平整、保證平整度，這樣可讓初凝前產(chǎn)生的細(xì)小裂縫閉合?；炷聊唐陂g除了必要的施工工序，不得在表面上施加應(yīng)力，完成收漿工作后覆蓋保溫層進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

3.4.3 混凝土測溫

在底板澆筑過程中應(yīng)設(shè)有專人負(fù)責(zé)測溫管預(yù)埋工作，測溫設(shè)計圖布置測溫線路，并與鋼筋綁扎，保證綁扎牢固性，避免出現(xiàn)移動情況。為了同時測試淺層、深層混凝土溫度，每組設(shè)置2 根長度不同的測溫線。測溫線應(yīng)使用保護(hù)措施避免觸頭部位受潮銹蝕。在測溫線附近做好標(biāo)志，如設(shè)置木塊，方便維護(hù)期間找尋。派專人負(fù)責(zé)測溫工作，并落實(shí)好技術(shù)要求和崗位內(nèi)容，全天分2 班開展測溫作業(yè)。每個測溫孔位均要定期檢測，并填寫好測溫記錄信息。測溫工作要求連續(xù)進(jìn)行，待到養(yǎng)護(hù)完畢后進(jìn)行最后一次測溫，由技術(shù)負(fù)責(zé)人檢驗(yàn)合格后方可停止測溫。在測溫期間一旦產(chǎn)生異常波動，如溫差達(dá)到25℃及以上，則要及時聯(lián)系負(fù)責(zé)人和技術(shù)人員，并探究具體原因，及時采取解決措施[8]。

3.4.4 混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土澆筑過程中二次抹面壓實(shí)是最后一道工序，完成之后立即開展保溫工作。先在混凝土表面覆蓋一層草席，再覆蓋一層塑料薄膜，起到雙層保溫作用。覆蓋草席和塑料薄膜可避免表面水分流失過快生成裂縫。保溫養(yǎng)護(hù)重點(diǎn)和難點(diǎn)是墻柱插筋位置，要檢查覆蓋處是否有遺漏情況，避免受凍或溫差過大。待到達(dá)到養(yǎng)護(hù)時間，經(jīng)測溫小組檢測內(nèi)外溫度差達(dá)標(biāo)后即可逐漸撤掉塑料薄膜和草席。

3.5 質(zhì)量控制管理措施

主要管理措施如下：

（1）制作混凝土的所有原材料均進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后再投入使用，不合格產(chǎn)品批量退回。注意各項(xiàng)原材料的使用溫度，保證實(shí)際入模溫度與理論溫度相差不大。

（2）混凝土制作中由專人負(fù)責(zé)添加外加劑，嚴(yán)格按照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和使用說明控制用量。

（3）逐車檢查商品混凝土質(zhì)量，測定溫度、坍落度，確保與試驗(yàn)制備混凝土標(biāo)準(zhǔn)相同，嚴(yán)禁施工現(xiàn)場對混凝土臨時加水[9]。

（4）保持混凝土連續(xù)澆筑，間歇最大時間為4 小時，在混凝土表面溫度達(dá)標(biāo)后再進(jìn)行下一層混凝土澆筑。

（5）設(shè)置專人負(fù)責(zé)混凝土測溫與養(yǎng)護(hù)，做到及時發(fā)現(xiàn)問題，及時向項(xiàng)目負(fù)責(zé)人報告。

（6）將基槽內(nèi)雜質(zhì)全部清除干凈后再進(jìn)行混凝土澆筑施工。

3.6 安全文明施工

安全文明施工主要表現(xiàn)以下幾點(diǎn)：

（1）現(xiàn)場所有施工人員、管理人員、技術(shù)人員均要配備防護(hù)措施。

（2）振搗人員應(yīng)佩戴防護(hù)手套，2 人一組，一人持振動棒、一人觀察電機(jī)，根據(jù)順序挪動電機(jī)，嚴(yán)禁拖拉損壞電線。

（3）檢查漏電保護(hù)器是否有效，電機(jī)外殼做好接零保護(hù)，架管和鋼筋上不得搭接、捆綁電線，避免磨破漏電。

（4）及時安排人員清理施工現(xiàn)場的落地灰、混凝土塊、木塊等雜質(zhì)，保證現(xiàn)場干凈整潔。

（5）項(xiàng)目負(fù)責(zé)人安排并指揮罐車入場，夜間不得鳴笛影響周圍居民休息，進(jìn)場不得行駛過快，避免引發(fā)交通事故。

結(jié)語：

綜上所述，大體積混凝土結(jié)構(gòu)在土木工程領(lǐng)域中應(yīng)用十分廣泛，為了保證大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量、減少裂縫生成率，必須要做好前期準(zhǔn)備工作，嚴(yán)格按照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、施工方案開展作業(yè)。在施工中，應(yīng)做好現(xiàn)場質(zhì)量管理和技術(shù)指導(dǎo)工作，嚴(yán)控每道施工工序，及時發(fā)現(xiàn)問題及時解決問題。完成澆筑后立即保養(yǎng)，實(shí)施監(jiān)控混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差，這樣才能夠保證大體積混凝土整體施工質(zhì)量。