大体积混凝土的性能及无缝施工技术

赖伟明，陈元春

(1.融兴建设集团有限公司湖南分公司，湖南 长沙 410007；2.融兴建设集团有限公司广西公司，广西 南宁 530221)

1 大体积混凝土的特征及裂缝成因

大体积混凝土最典型的特征则是体积大，从当前建筑发展情况来看，其长宽通常达到1 m甚至更大。由于表面系数偏小，加之水泥产生的水化热现象，此过程中所释放的热量被大量聚集在混凝土结构内部，而外部温度下降较快，随之产生混凝土裂缝。从成因来看，大体积混凝土结构裂缝通常基于多种因素共同作用而产生，但最为主要的原因是温度应力和混凝土的收缩。工程经验表明，干缩裂缝的出现概率较大，这与混凝土内外水分蒸发速度差异化有关：混凝土的外部会在短时间内损失大量水分，伴随较明显的变形；内部聚集的温度需耗费较长的时间才能散去，变形幅度相对较小，表面干缩现象极为明显，但由于混凝土内部产生的约束作用，因而形成较大拉应力，最终出现裂缝。从分布特点来看，干缩裂缝主要以平行线或网状形居多，集中在混凝土平面处，结构裂缝见图1。

图1 大体积混凝土结构裂缝

2 无缝施工方案设计

2.1 设计机理

限制膨胀率是影响混凝土性能的重要指标[1]，为对其形成准确认知展开相关试验，试验表明掺加ZY膨胀剂可在一定程度上改善微膨胀性，对应的膨胀率也会因掺量不同而发生变化。在补偿收缩混凝土研究中掺入了ZY膨胀剂，连续浇筑过程中改变了常规的后浇带方式，而是增设了加强带，对广场底板分块：由于设置了后浇带，因而底板整体被划分为4块，由此构成4个浇筑单元；在此基础上又在块内增设了加强带，因此又做了进一步细化，底板被拆分为16块。膨胀加强带均设置为宽2 m的形式，并对边缘处采取加固措施(设铁丝网)，隔绝混凝土向加强带流动。实际施工中优先完成带外混凝土的浇筑，以实际进度为准，当到达加强带时则转变材料，选择掺入ZY膨胀剂的混凝土。需注意的是在膨胀作用下将带来强度下降的情况，针对此特点，在膨胀加强带施工时，该处的混凝土强度等级较其他区域应有所提升，并适当增加膨胀剂用量，基于上述方式循环施工最终形成超长无缝结构。

2.2 施工技术措施

优化混合料配合比，降低水灰比；底板与墙板保持一致且均为C30 P12；与之不同的是底板，其水灰比为0.47，该指标在墙板处则调整为0.41；关于墙板坍落度则提出了14～16 cm的要求。基于上述改进措施以期减少用水量，达到缓解混凝土收缩的效果。在混凝土浇筑过程中以混凝土的状态为依据，在初凝前采取了二次振捣措施，以控制混凝土收缩沉降现象和避免产生裂缝。

以上述为代表的一系列措施极具必要性，是有效控制结构裂缝的关键途径。除了底板外，房建工程中其他结构所采用的控制方法与之保持一致。根据房屋无缝混凝土工艺要求，在顶板浇筑作业时应重点加强对早期裂缝的控制。混凝土收缩裂缝是较为典型的质量问题，主要出现于混凝土初凝至终凝之间，针对此特点，优化方案中强调了顶板二次抹压的重要性，尤为关键的是初凝抹压操作，此举可有效避免早期收缩裂缝。关于大体积混凝土施工现场，具体见图2。

图2 大体积混凝土施工

2.3 房屋混凝土的养护

房建工程中，底板、墙板与顶板三部分所用的混凝土材料均一致，且掺入了适量ZY膨胀剂。从养护作业的角度来看，首先通过抹压的方式处理混凝土，满足供人员行走的条件后即可进入到养生环节[2]，首先在混凝土面上铺麻袋片，全程均采取洒水保湿的养护手段。以混凝土硬化状态为依据，若持续3～4 h则可以进入到底板、顶板的养护工作中，在该处筑堰蓄水，水高度维持在3～5 cm，在此过程中应持续向墙板淋水。上述养护工作中持续时间至少要达到14天。实际结果表明该养护方式具有可行性，房屋超长无缝结构的施工质量较为良好。

3 裂缝的防治措施

3.1 控制骨科级配和含泥量

较合适的是10.40 mm级配碎石，选用适量中砂，要求其细度模数控制在2.80～3.00。所有砂、石材料中，各自的含泥量均要得到合理控制，需在1%内且不可掺杂杂物，不可将海砂作为施工材料。

3.2 优化配合比

使用级配优良的骨料，为减少水泥用量、降低水化热，除了确定合适配比外还要掺入适量外加剂，基于上述手段避免混凝土结构存在明显拉应力的问题。

3.3 改进施工工艺

依据大体积混凝土的性能，泵送作业时要遵循薄层浇筑、有序推进的原则，通过混凝土自然流淌的方式逐步成型，得到斜坡混凝土，此方式的优点在于泵送效率较高，无需频繁拆除输送管，且减少了管道冲洗工作量。混凝土在泵送过程中经一段时间后将形成坡度，基于此特点选择2台振动器并分别将其置于建筑带前后，具体有：第1台所处位置为混凝土出料口，目的在于提升上部混凝土的密实性；考虑到地层钢筋分布紧密的特点，将第2台设置在混凝土坡脚处，目的在于提升下部混凝土的密实性。考虑到混凝土表面水泥浆厚度较大的特点，完成浇筑施工后应使用铁滚筒在该处多次碾压，经此操作后达到压实的效果，避免收水裂缝，此项工作需在混凝土初凝前完成。

3.4 严格控制混凝土入模温度

季节也是影响大体积混凝土施工质量的关键因素，施工时间以春秋季为宜，此条件下施工可降低入模温度。若遇到夏季施工环境，考虑到现场温度较高的特点必须以合理的方式降低入模温度，且要避免混凝土遭到暴晒，通过洒水的方式对碎石降温，水泥存放区要保持通风顺畅，拌制所用的水可先转入蓄水池中降温，此举可避免温度过高的情况。

3.5 改进施工技术

除了浇筑作业后，振捣、抹压、养护均是确保施工质量的重要途径。从钢筋的特性来看其是热的良导体，因此，投入使用后易形成明显的温度梯度，随之出现裂缝，应加强插筋处的振捣。此外，初凝前完成抹压作业可达到消除初期裂缝的效果；注重早期养护，基于此方式改善混凝土的力学性能，使其具有优良的抗拉能力。

3.6 加强技术管理

材料是创建工程实体的重要部分，应加强质量检验。施工中各环节都要在技术方案的指导下完成[3]。及时检测，准确掌握施工情况并将数据记录好。浇筑时易产生冷缝，施工人员要给予高度重视，以合理的手段杜绝冷缝。若遇到变截面施工作业根据现场情况作出预测尤为关键，应确保预测结果的科学性。

3.7 加强混凝土浇筑后的养护

结束混凝土浇筑后应及时完成回填。根据大体积混凝土的性能可采取保温保湿养护措施，可达到预防裂缝的效果。例如蓄水法则较为典型，可将其应用于混凝土施工中，通过在现场通冷却循环水的方式可解决结构内部温度大量聚集的问题。或是采取内散外蓄技术，作为一项综合性养护方式，可有效降低混凝土升温现象，其在超厚大体积混凝土中具有较好的应用效果。

3.8 加强混凝土的测温工作

施工中，准确且及时地获取混凝土温度情况具有必要性，主要体现在混凝土内部、表面两处。对此，可将测温点设置在承台内，各测点对应规格相同的测温管，数量均为2根，分别设置在承台中心(检测内部温度)、承台表面(检测表面温度)。前期(1～5天)需加强检测频率，以2 h为间隔依次检测；后续将检测间隔时间延长至4 h。

4 结束语

无缝施工技术是当前房建工程中重要的技术形式，部分工程项目中已经将该技术应用至大体积混凝土施工中，实际施工效果良好，在施工以及后续使用中均未出现裂缝。当然，其作为一项新型技术依然值得工程人员深入探索，以不断提高其应用水平。

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