探讨大体积混凝土结构施工技术在土木工程中的应用

丁昕显

摘 要：随着科学和经济的快速发展，建筑行业也在不断发展。目前，大体积混凝土结构在土木工程中的应用越来越广泛。本文主要对大体积混凝土的结构特点、出现裂缝的原因以及有关的施工技術进行了探讨和研究，希望本文的研究可以为建筑行业带来一定的借鉴。

关键词：大体积混凝土；施工技术；自缩；裂缝

引 言

随着建筑行业的蓬勃发展，大体积混凝土结构技术在土木工程中也得到了越来越广泛的应用。大体积混凝土结构技术是一项复杂的、综合性的技术，裂缝问题是该项技术的关键，通常裂缝由外部约束力产生的可能性较小，一般都是由于水泥水化热引起的温度应力导致的，所以运用大体积混凝土结构技术的核心就是解决好混凝土的自缩问题。

1 大体积混凝土的定义及结构特点

随着建筑行业的不断发展，大体积混凝土结构施工技术在现代土木工程中的应用也越来越广泛。大体积混凝土指的是现场浇注的混凝土结构具有较大的几何尺寸，并且能够运用。

2 大体积混凝土出现裂缝的原因

相应的技术措施来解决由水泥水化热导致的裂缝问题。在土木工程中，大体积混凝土与一般混凝土相比，大体积混凝土结构具有显著的特点，例如：混凝土的浇注量大、体积大、结构厚达、并且现浇混凝土大多是超静电结构、一次性浇注不允许有施工缝的出现、对施工技术以及养护质量都有较高的要求等等。因为大体积混凝土的体积大，所以混凝土内部水泥水化热不能及时快速的排出，当温度高于25°时，混凝土结构出现变形和裂缝的机率将会大大提升。同时，为了保证混凝土结构的质量，就要使混凝土最小断面、平面尺寸、内外温度等都要达到相应的质量要求。

混凝土结构物出现裂缝是一个常见的技术问题，混凝土是通过多种材料组合配置而成的人造石材，虽然它具有良好的抗压性与耐久性，但是同时也存在抗拉强度低、易开裂等问题。在大体积混凝土结构中最普遍的问题就是混凝土出现裂缝。

2.1 外界温度的影响

在土木工程施工中，大体积混凝土的浇注温度会随着外界温度的变化而不断变化。外界温度升高时，会使混凝土内、外部的温差降低，形成温度应力。温度应力会随着温差的增大而增大，由此产生的裂痕也会随着温度应力的增大而变大。温差是造成温度应力与混凝土产生裂痕的主要原因。

2.2 水泥水化热的影响

混凝土是由多种材料组合配置而成的人造石材，在混凝土配置过程当中会出现水泥水化的化学反应，由于大体积混凝土的结构物断面厚达，在水泥水化过程中释放的热量会聚集在其内部不易散失，从而引起结构物内部温度升高，使得结构物内、外的温差不断增大，这样就会导致混凝土结构出现变形或者出现裂痕。因为混凝土结构表面可以自发散热，所以在浇筑后的3～5d内，结构物内部的温度会达到最高。同时，水泥水化热不仅仅与混凝土单位体积的水泥用量和水泥品种相关，还会随着混凝土结构物的龄期按指数关系增长。

2.3 混凝土自缩的影响

新配置的混凝土中只有20%的水分参与水泥水化，其余80%的水分都会在水泥硬化过程中蒸发，当蒸发的水分过量即大于自缩值时，就会导致混凝土自缩。所以说自缩值是导致混凝土自缩的重要因素。影响混凝土自缩值的因素主要包括以下几个方面：

2.3.1 水泥品种

不同水泥的自缩值是不同的，一般来说自缩值较大的是铝酸盐水泥以及早强水泥，自缩值较小的是一些中热、低热的水泥。特别的是矿渣水泥在后期的自缩值比普通水泥要大。同时，水泥的细度也会引起自缩值的变化。若使用的水泥较细，那么在早期就会产生较快的自缩速度。

2.3.2 外部添加剂

高效减水剂能够增加流动速度、降低自缩值，但是不同类型以及不同量的高效减水剂对降低自缩值来说，效果几乎一样；干缩减少剂能够降低一半的自缩值；膨胀剂对降低自缩值而言，主要在于种类的不同，氧化钙型的膨胀剂能够降低自缩值，其他种类的膨胀剂在早期会膨胀，但之后会收缩；引气剂的使用对自缩值没有影响。

2.3.3 矿物掺合料

在水泥中掺合不同比例的矿渣会对自缩值有不同的影响，混泥土的自缩值会随着硅灰量的增加而增大。在混泥土中掺合煤灰以及经防水处理的粉末都会使自缩值降低。

2.3.4 其他因素

温度在15～40℃时，自缩值会随着温度的升高而增加；随着养护期增加，自缩值也会增大；混凝土的自缩值会随着水灰比的增加而降低；在混凝土中骨料含量的增加会使自缩值降低，同时不同种类的骨料对自缩值的影响也不同，如：人工轻骨料混凝土的自缩值比一般混凝土的要小。

2.4 约束力的影响

混凝土结构物在变形时会受到一定的约束来抑制变形，约束条件主要包括外部约束和内部约束，外部约束力会导致混凝土产生裂痕，温差的出现会导致内部约束力的产生。外部约束主要指的是基层对混凝土的约束、桩对混凝土的约束、已硬化混凝土对后浇混凝土的约束；内部约束指的是混凝土内部与表面相互约束、先浇混凝土对后浇混凝土的约束。

3 大体积混凝土施工技术分析

3.1 温度应力的控制

温度应力与气候、施工过程、材料性质等因素都有紧密的联系，温度应力可分为自生应力和约束应力，自生应力是指结构物内部温度分布是非线性，由于本省约束而产生的温度应力，约束应力是指结构物受到边界的约束，不能随意变形引起的应力，在土木工程中，合理的控制温度应力是保证建筑物质量的关键。

3.1.1 合理的结构形式

结构形式、浇注尺寸对温度应力以及裂缝出现的影响都非常大，温度应力和产生的裂缝都会随着浇注块的增大而增大，所以合理的选择结构形式以及浇注尺寸对防止裂缝的出现都有重要的意义，经实验证明，浇注尺寸控制在15m×15m左右时，此时的温度应力较小。

3.1.2 合理的选择混凝土原材料

合理的选择原材料，优化配合比能够有效的增强混凝土的抗裂能力，总的来说就是降低混凝土的绝热升温、增大抗拉强度以及极限拉伸能力。

（1）水泥的选择：混凝土要求低热高强，温度升高主要是由于水泥水化热引起的，所以应该选择低热水泥如：矿渣水泥。

（2）混合材料的使用：多使用矿渣、粉煤灰等混合材料来降低混凝土的绝热升温，加大混凝土的抗拉强度。

（3）外添加剂的使用：减水剂、膨胀剂、早强剂等。

（4）合理配置混凝土：在确保混凝土强度和流动能力的前提下，尽量要减少水泥的使用，从而来降低水泥水化热以及混凝土的绝热升温。

3.1.3 控制混凝土的温度

严格控制混凝土的温度对降低温度应力以及防止裂缝的出现都有重要的意义。

（1）使用冷水、加冰拌合等放法，来减低混凝土的出机温度。

（2）提高浇注速度，采用太结实浇铸法，缩短暴露时间。

（3）表面保温，降低温差。

（4）浇注温度是影响混凝土温度的关键因素，要注意夏季在夜间浇注，冬季在棚内浇注。

（5）预埋冷凝水管，通过向水管中注入冷却水来降低混凝土的温度。

3.2 减小约束

3.2.1 减小外部约束

在土木工程中，大体积混凝土结构一般都为厚重的整体浇注物，显然，地基对混凝土结构具有一定约束力，这种约束力会导致混凝土产生裂缝，减小地基对混凝土结构的约束力，通常采用的方法是设置滑动层，所谓滑动层就是在大体积混凝土与地基之间添加沥青油毡层或砂垫层，滑动层的设置可以有效的保证块体能够自由变形，降低裂缝的风险。

3.2.2 内部约束力

内部约束力主要是由结构物内部温差导致的，解决内部约束力的方法，就是降低温差加强保温。

4 结束语

大体节混凝土结构施工技术是一项复杂的、综合性的技术。本文主要对现代土木工程中大体积混凝土施工技术进行了探讨，分析了导致裂缝出现的主要原因，并提出了相应的解决措施。

参考文献

[l]张誉，蒋立学，张伟平.混凝土结构耐久性概論[M].上海：上海科学技术出版社，2003.

[2]周晓喻，刘岩峰，李旭东等.大体积混凝土底板施工裂缝控制[J].辽宁工程技术大学学报，2000.6.

[3]马向东，李优.大体积混凝土基础施工裂缝成因及措施[J].科技创新导报，2009（16）.