房屋建筑工程大体积混凝土施工技术论述

赵 磊

(河北建设集团股份有限公司，河北 保定 071023)

在城市化建设中，因房屋建筑施工需要，具有较大几何尺寸且需现场浇筑的大体积混凝土得以广泛应用，但也因其体积过大，而普遍性面临水化热与体积变化控制难题，这使得裂缝预防更为重要。作为大体积混凝土，出于预防裂缝考虑，更需从构造设计优化、掺加料选择、原料配比控制、浇筑养护、后浇带施工等关键性技术入手，使大体积混凝土质量呈现效果达到最佳，消除房屋建筑质量隐患，使大体积混凝土施工技术得到更好应用，下面将就此展开详述。

1 大体积混凝土施工特点

作为房屋建筑重要结构，大体积混凝土在施工建设中主要表现如下特点。首先，其最为显著的特点，便是混凝土需要量大，这是由其体积决定的，需使用更多的混凝土原材料，并且在浇筑前，需储备有足够混凝土浆液，满足基本的浇筑需要，以免因储量不足而破坏浇筑连续性，威胁大体积混凝土质量；其次，复杂的工程条件，在大多房屋建筑中，大体积混凝土多用于基础结构，而且多数采取地下现浇方式，但面对复杂的作业条件，再加之其对整体性与连续性的要求，需有与之相匹配的浇筑技术，这加大了整体施工难度；再者，是裂缝病害多发，正是因为其体积大、水泥用量多，在持续、长时间的水化热反应下，很难维持内外部热量散失效率稳定，进而带来温差问题，使得温度应力作用于整个混凝土结构，再加上内外部约束条件的存在，使得裂缝预防难度提升；最后，是较高的养护要求，在涉及裂缝控制问题上，始终绕不开养护环节，这也是大体积混凝土质量控制的关键，在实际工程中，需有多种养护手段配合，并辅以温度监测技术，尽可能满足温度应力控制要求，减少不必要的裂缝出现。

2 大体积混凝土裂缝分析

作为典型质量缺陷，大体积混凝土在施工中始终难以绕开裂缝问题，尽管其成因是复杂的、综合性的，但总体可归结为三大要素，具体如下。

2.1 冷缩变形

由混凝土材料特性决定，受温变影响，必然会出现冷缩变形问题，混凝土温度变化规律如图1所示。

图1 温度变化曲线

在初期，大体积混凝土温度会快速上升，直至达到温度峰值，然后混凝土内部温度会缓慢下降。冷缩变形主要涉及如下因素。一是浇筑温度，若超出设计要求温度范围，因内外散热效率不同，将会加大内外温差，可能导致表面或贯穿裂缝的发生，所以在混合搅拌前，需在适当措施下控制好原材料温度。二是绝热温升，所代表的主要是水化热效应下的温升，在不同大体积混凝土结构中所表现的差异性，主要来自于水泥品种、用量及其所用掺加料。三是表面散热效率，由于内部热量散发需经过表面，若其表面散热过快，也将不断扩大内外温差，这里便体现温控的重要性，需在浇筑后便针对性的进行保温养护。

2.2 干缩变形

对于大体积混凝土，内部有较高水分占比，在硬化过程中，通常仅有少部分参与到水化反应，很大比例的自由水是随硬化而逐步蒸发的，在逐步干缩的过程中中，也将会因此导致大体积混凝土发生变形，这也是干缩裂缝的主要成因。在实际工程中，干缩变形也受到多重因素影响，常见有：加水量、水灰比、养护措施、骨料种类等，需将其作为混凝土设计要点，而若在施工设计中未加考虑，也将必然诱发裂缝问题，进而影响大体积混凝土品质。

2.3 约束条件

对于大体积混凝土，若其属于自由收缩，不存在任何约束条件，通常并不会发生裂缝。但在实际施工环境中，约束条件是必然的存在的。大体积混凝土主要约束如图2所示，不仅存在于基层、桩及已硬化部分等对现浇混凝土所形成的外部约束，而且还存在表面与内部混凝土的相互约束。此外，对于后浇混凝土，通常还会受到先浇部分的约束。正因如此，在形变应力产生时，一旦突破大体积混凝土内外部约束，便可能出现裂缝，这在混凝土结构设计中需尤为关注。

图2 大体积混凝土内外约束

3 大体积混凝土施工要点

经上述分析，温度应力下的应变作用，在其裂缝成因中占据主要地位，为此，需在综合考虑诸多要素同时，有针对性的制定施工措施，以减少大体积混凝土裂缝，其施工技术要点如下。

3.1 做好施工设计准备工作

大体积混凝土基础的设计，不仅要与设计规范相匹配，还应当满足如下要求。一是混凝土强度等级要达标，并经过实验检定，需要在施工前配料设计。二是在基础配筋设计上，要与其所选用浇筑方法相配合，并可足够承受温度应力，保证配筋设计合理性。三是在基础结构设计上，要考虑减轻与下层结构约束，可通过滑动层的方式加以缓解。四是施工缝留置与否问题上，对于大体积混凝土，应当尽可能避免出现永久变形缝，减少后期质量隐患。五是在模板体系设置上，主要有三类：钢模、木模及混合模，应以大体积混凝土施工需要为选择依据。六是要进行温控指标验算工作，具体涉及到温度限值、应力大小等，经实验后，还需就如何控制温升与温差，预先确定可用技术措施，确保不发生有害裂缝。

3.2 严控材料品质与配合比

在房建施工前，便需完成配比试验工作，对于大体积混凝土，在科学选定配合比时，应当以设计要求的耐久性、强度等为前提，然后再结合温升控制需要，在配比中尽可能减小水泥占比，有效限制水化热反应，实现配合比的优化。这样不仅可从源头缓解大体积混凝土养护压力，更能够减少病害发生。配合比的确定，并不是简单由经验获取，而是通过试配、计算得来的，而且对需采取泵送的情况，也需做相关试验，确保满足泵送要求。而且，借着配合比试验的便利，还可就集料温度、搅拌温度、入模温度等加以验证，确定合适的温度范围，并提出相关温控措施，辅助后续施工作业。同时，在原材料选择上，对于大体积混凝土，更需要关注于水泥材质，低水化热是首选条件，常用的如矿渣或粉煤灰硅酸盐水泥，并且要达到相关质量标准。对于骨料的选择，关键要从指标上强制约束其湿度、含泥量等，并且尽可能选用天然砂。对于外加剂的选择，也多是从温度应力控制考量，常用的有膨胀剂(如UEA膨胀剂)、增强材料(如有机纤维)、减水剂、粉煤灰等，外加剂质量要有保障。

3.3 温度应力控制技术

主要技术措施包括：一是从控制温升做起，从其内部热源分析看，可通过添加粉煤灰、减小砂率等方式，以减少水泥用量，对水化热反应加以限制，再就是水泥品类的选择，在大量使用下，低水化热水泥较为适用，如矿渣硅酸盐水泥，可有效控制发热总量，达到温控的目的。而最为直接的方式，便是对大体积混凝土进行强制降温，较常用的如内部预埋冷水管。二是要从搅拌、运输环节，加强对混凝土温控，在向搅拌设备投放材料时，需检测其温度情况，确保满足运送要求，例如在炎热夏季施工，还需对骨料进行人工降温，如，洒水、遮阳等。还需注意搅拌站站点位置选择，不应离浇筑地点过远，减少浇注温度的不可控变量，而且要备有足够搅拌运输车。三是要采取减少约束的措施，由于内、外部约束的存在，使得在温度应力下更易出现裂缝，所以，对其外部约束，以地基约束为例，可通过设计中间层的方式，如设置砂垫层，进而降低约束强度，达到允许自由变形效果。还可设置后浇带，减少大体积混凝土块内部间的约束。而对其内部约束的控制，则需着重考虑其温差因素，采取控温、保湿等养护措施，使表层与内部混凝土约束降至最小，减少裂缝发生。

3.4 明确浇筑技术要求

当实际进行浇筑作业时，方法的选择很是关键，其中，分层浇筑最为常用，其优势在于便于振捣且层面散热效率高，有助于其温升控制，常用于大体积混凝土施工。此外，还存在推移式连续浇筑方式，主要适用于摊铺面积大但厚度有限的情况(通常<3m)。而不论何种浇筑方式，均不考虑施工缝，以防破坏大体积混凝土整体性，加剧裂缝的发生。在设定单层摊铺厚度时，需要结合振捣器实际可作用深度，并对其和易性进行分析，一般而言，若可达泵送要求，其摊铺厚度适当加大，但也要控制在600mm以内。层间浇筑的时间配合也很重要，理论上须尽可能短，而且要以下层初凝时间为极限，以免影响层间浇筑效果，若上层浇筑超时，则需将该层面视为水平施工缝。在进行处理时，应使其内粗骨料均匀露出，并人为清除其浇筑所带来的浮浆、松动骨料及其他软弱部分，当需进行上层浇筑时，需要做好污物杂质清理工作，使水平施工缝表面湿润且清洁，必要时还需应用接浆措施，以保证上层浇筑效果。除此之外，考虑到表面泌水的危害性，尤其是对于泵送混凝土，须切实做好泌水清除工作。

3.5 科学应用养护技术

出于质量控制需要，在完成浇筑后，对于大体积混凝土，保温养护是不可或缺的质保措施。而覆膜养护等措施的实施，多是以内外温差控制为目的，需要有足够的养护时长(通常在15d以上)，同时，还需做好表面保湿与通风工作，优化大体积混凝土养护环境，提高温度应力的可控性，避免干缩裂缝等病害发生。而对于浇筑初期所出现的塑性裂缝问题，需及时采取处置措施，如，二次压光。保温材料的选择并不固定，薄膜、草袋等均可应用，但要考虑施工环境需要。若混凝土构件地处寒冷地带，还可为其专门搭建保温棚。同时，温度作为关键指标参数，在进行保温养护时，如有需要，可经技术手段加以监测，了解养护期间温度变化，进而方便调整保温措施。还需注意的是，降温措施的实施，需要突出自然、均匀要求，以免因不良人为干预而对大体积混凝土造成二次损伤。此外，在模板选择方面，若大体积混凝土模板选择为钢模，则应当另设保温措施，而若以木模为主，则可将其视为保温材料，但养护措施需依实际确定。

4 结 语

综上所述，在城市高速发展背景下，房屋建筑数量规模急剧增长，大体积混凝土的应用也更为普遍。尽管说大体积混凝土的应用，较好的满足房建结构设计需要，然而其具有体积大、施工条件复杂、养护要求高、裂缝病害多发等特点，加大房建施工难度。要想提高裂缝预防效果，首先要了解其关键因素，受冷缩与干缩变形影响，再加上结构内外约束，使得裂缝发生成为常态。在此基础上，需重视施工要点掌控，优化浇筑施工方案，采取必要温度应力控制措施，并依据浇筑与养护技术要求，有序开展大体积混凝土施工，建立起混凝土质量保障体系，更好地服务于房屋建设。