大体积混凝土结构施工技术在土木工程建筑中的应用

范文斌 山西宏厦建筑工程第三有限公司

1 大体积混凝土结构特点

大体积混凝土与普通混凝土的区别表面上看是厚度不同，但其实质的区别是由于混凝土中水泥水化要产生热量，大体积混凝土内部的热量不如表面的热量散失得快，造成内外温差过大，其所产生的温度应力可能会使混凝土开裂。

因此判断是否属于大体积混凝土既要考虑厚度这一因素，又要考虑水泥品种、强度等级、每立方米水泥用量等因素，比较准确的方法是通过计算水泥水化热所引起的混凝土的温升值与环境温度的差值大小来判别。

一般来说，当其差值＜25℃时，其所产生的温度应力将会小于混凝土本身的抗拉强度，不会造成混凝土的开裂；当差值＞25℃时，其所产生的温度应力有可能大于混凝土本身的抗拉强度，造成混凝土的开裂，此时就可判定该混凝土属大体积混凝土。

2 大体积混凝土出现裂缝原因

2.1 干缩变形裂缝

混凝土浇筑后处于塑性状态时，因混凝土水化热高，以及炎热风大、蒸发过快引起产生的裂缝。其裂缝一般为不规则龟纹状、或放射状裂缝，以及每隔一段距离出现一条裂缝。

2.2 温度变形裂缝

混凝土在硬化中，释放大量水化热，使内部升温快而散热慢、但表面散热快而温度低，导致内外温差大，产生内胀外缩，当内部压应力超过外部拉应力时，易产生表面裂缝；在内部逐渐散热冷却收缩时，由于接触处受到约束，当拉应力超过抗拉强度时，易产生贯穿性裂缝。其裂缝形状、部位又因温差大小、构件类型、约束程度不同而存在较大差异，且随时间变化，裂缝还会逐渐扩大加深，将严重破坏结构整体性，对承载能力和安全极为不利。

2.3 塑性坍落裂缝

多发生在初凝前的钢筋混凝土结构中，由于骨料在自重作用下沿钢筋方向逐渐下沉，混凝土被上方的钢筋支顶，沿钢筋表面产生顺筋裂缝，使用流动性大或水灰比大的混凝土裂缝尤其严重。

3 土木建筑施工中大体积混凝土施工技术

3.1 设计方面

（1）施工方案先进合理。项目负责人组织编制大体积混凝土施工技术方案，方案应主要包括施工工艺流程、施工方法、防裂措施等，应技术先进、经济合理、安全可靠，经项目技术负责人审批后实施。

（2）优化设计配合比。混凝土强度等级宜为C25～C50，且应根据原材料性能及混凝土强度、耐久性、工作性能等技术要求，由具有资质的试验室计算和试配优化设计配合比，再根据现场砂、石的实际含水率，确定施工配合比。经设计单位同意，也可采用60d 或90d 的强度作为混凝土配合比设计、强度评定及验收的依据。采用商品混凝土时，技术人员应事前严格审核分析商品混凝土的技术参数。

（3）设置变形缝、后浇带。超长大体积混凝土采取设置变形缝、后浇带或采取跳仓法合理分块施工，控制结构不出现有害裂缝。

（4）设置滑动层。宜在位于基岩上的大体积混凝土垫层上设置滑动层，或采取减少与大体积混凝土接触处的约束措施，控制因拉应力产生的裂缝。

（5）设置构造钢筋。结合混凝土构件结构配筋，设置控制温度和收缩的构造钢筋。

（6）优化施工时间段。选择适宜温度时段浇筑，避开高温高热天气进行施工。

3.2 对施工材料进行严格把控

在土木工程建筑施工的过程中，混凝土水化热是一种较为常见的情况，通常会导致混凝土内外部的温差增大，从而很容易使混凝土结构出现裂缝，影响建筑质量和正常的施工进展。想要解决这一问题，首先需要从源头进行控制，在选择混凝土材料时要优先选取水热化反应时放热较低的水泥品种。

在此基础上，还要注意其他材料的配比和选择。例如，混凝土的粗骨料和细骨料要严格按照施工要求选择颗粒级配，充分考虑材料的强度、含泥量等多种因素，同时对于掺合料以及其他外加剂选择和用量也要做好把控和配比，以此来更好地提高混凝土的使用性能。

3.3 预埋冷却管做好降温处理，保障混凝土结构强度

大体积混凝土工程建筑施工的过程离不开预埋冷却管的降温处理。在混凝土结构中安装冷却水管用循环水的方式降低混凝土内部的温度，当降温时，一旦冷却管内的含水量超出了最大可承受的范围，水流就会加快，从而影响水循环体系正常有效的运转，所以一定要控制好冷却管内的含水量。

另外，相关的技术人员对于混凝土结构中的冷却管出现硬化的情况，一定要给予及时的保温和养护。因此，在预埋冷却水管的施工中一定要设置测温装置，在此基础上再进行其他环节的施工，这样才能更有效地提高混凝土的质量。

3.4 降低水泥水化热和变形

第一，采取水化热较低或中等的水泥品种来完成混凝土的配制，本项目从经济方面考虑选用P·O·42.5R 普通硅酸盐水泥；

第二，充分利用混凝土的后期强度，减少每立方米混凝土中水泥用量；

第三，通过有着较大粒径及合理级配的粗骨料来对砂石含泥量进行有效控制；

第四，在混凝土中添加粉煤灰这类掺合料及缓凝剂和减水剂，以此来让混凝土的和易性得以改善，水灰比得以减少，水泥用量得以降低，进而有效降低水化热。

3.5 大体积混凝土温度监测

监测大体积混凝土的实际温度，不但能够明确不同混凝土部位的温度变化，还能够结合变化情况来对大体积混凝土的施工工艺及养护手段进行改良与优化，最大化地避免大体积混凝土内外温差过大而引发一系列的温度附加应力，降低混凝土体积稳定性。

在进行大体积混凝土温度监测时，应当明确原材料初始温度、入模温度、浇筑时环境温度、拌合时环境温度这类节点，并测算浇筑完毕混凝土的实际水化热，准确掌握混凝土结构的温度场变化情况，对于保障大体积混凝土工程的实用性和耐久性至关重要。

当前已经步入信息化时代，可以借助混凝土测温仪来保证温度监测的准确性，可自动记录数据，实时存储并发送至云平台，确保数据永不丢失，且拥有简而易懂的上位机软件，可显示实时采集数据并生成温度变化曲线。

3.6 提升大体积混凝土结构的抗裂性能技术

针对大体积混凝土抗裂性能控制，最为重要的就是控制好混凝土材料配比，科学合理的材料配比可以有效提高混凝土结构性能指标，在材料配比过程中，禁止人为随意改动量化标准，在调配的时候，必须贴合工程技术性需求，施工人员要做好各个环节的准备工作。

作为材料配比人员，在实际上手操作之前都需要接受系统性的培训，知道怎么科学合理地配比，确保前期施工的稳定性。混凝土搅拌过程中，为了提高结构的抗裂性能，可以加入适当的外加剂和配筋材料，两者的配比必须控制在一个合理的范围内，确保抗裂性能的稳定性。

3.7 钢筋的合理配置

在土木工程大体积混凝土施工中，钢筋合理配置至关重要。应积极对钢筋配置方案进行调整，及时传递大体积混凝土内部热量，抑制内部热量增高。钢筋配置设计期间，保证固定配筋率，完善钢筋施工中的上下皮筋设计，将差异控制到最小，底皮钢筋若在大体积混凝土结构中并不存在柱板带，则纵横标准为Φ25@150，若大体积混凝土结构中存在柱板带，则纵横标准为Φ25@130。因为在土木工程施工中，大体积混凝土厚度均≥1m，所以从散热速度方面综合分析，底皮钢筋、顶皮钢筋标准必须为Φ25，以1 根/m2的方式规划温度分布筋。焊接方式为搭接焊，分布方式为上下错位，灵活调整钢筋间距，以此达到减少钢筋收缩的目的。

3.8 严格控制振捣

通过机械振动棒来对混凝土进行振捣，在这一过程之中应当遵循“快插慢拨”原则，均匀排列振捣棒的插点，可以选择并列排列或交错排列的方式。将插点之间的间距控制在300mm～400mm 范围内，在下层混凝土中的插入深度范围为50mm～100mm。切记要依次振捣，不能够采取跳跃式振捣，以此来有效避免漏振现象的发生。

平均每一振点持续25s 的振捣操作，直至混凝土表面气泡、水分下沉等现象不再出现，并在表面泛出白浆。为了最大化地保障混凝土密实程度，可以选择在混凝土泵出料口分别布置1 台振捣棒，共计布置3 道，在出料口布置第1 台振捣棒，这样混凝土就能够维持一个自然流淌坡度；在坡脚处布置第2台振捣棒，保证混凝土下部的密实程度；在斜面中部布置第3台振捣棒，并对振捣时间、插入深度及移动距离进行合理的控制。

3.9 养护方面

（1）采用保温保湿养护，防止收缩裂缝

大体积混凝土浇筑完毕后8h～12h 内，除按温控措施覆盖保温养护、提高混凝土表面及周围散热面的温度和专人测温外，还应浇水连续保湿养护不少于14d，使混凝土保持处于湿润状态，缩小内外温差，防止收缩裂缝。保温覆盖层应分层拆除，当混凝土表面与环境最大温差小于20℃时可全部拆除。

（2）拆模后养护

混凝土拆模后，按施工方案要求继续做好保温保湿养护。

4 结束语

综上所述，应用土木工程大体积混凝土施工技术时，相关人员必须对大体积混凝土施工特点进行全面了解，同时还要掌握出现施工裂缝、沉降等问题的原因，及时加强对土木工程大体积混凝土施工细节的处理关注，制订完善的施工方案，合理规避大体积混凝土施工问题，从而达到提高土木工程大体积混凝土施工质量的目的。