大体积混凝土施工技术与温度控制的研究

马浩焱 沈阳嘉佰置业有限公司

1 前言

近年来，我国城市人口显著增加，社会经济发展水平不断提高，促进了建筑业的快速发展。高层建筑工程施工对工程应用、设备和质量管理有着严格的要求，在现场施工中应用大规模混凝土施工技术，能够大大提高工程运行效率，有效控制裂缝等质量问题。

2 大体积混凝土施工的特点

与常规混凝土结构施工相比，大体积混凝土有着较高的材料用量和浇筑施工量，且由于其体型庞大、构件截面尺寸大、施工条件复杂，所以对于施工技术的要求也相对较高，这也导致此类工程结构具有较高的施工难度。

大体积混凝土在具体施工的过程中，更容易受到自身收缩、水化热反应以及外界条件等因素的影响，而出现收缩应力以及温度应力，进而形成较高的裂缝质量风险。同时大体积混凝土施工对养护温度要求也较高，在振捣时，也要确保整体振捣作业的合理性。此外，施工中会使用到大量材料，各种材料性能也都会对后续施工造成影响。因此，要确保各项材料性能都能够达到预期。虽然施工中各项操作难度都不太高，但是需要施工人员注意的细节较多，因而导致了施工工艺复杂。

3 大体积混凝土施工问题

3.1 温度裂缝

大体积混凝土施工过程中，温度裂缝问题一直困扰着施工单位。温度裂缝主要是由于混凝土的水温或环境温度的影响造成的，导致混凝土内部温度发生较大变化，使较大混凝土中的耐拉性较高，从而引发裂缝的产生。

3.2 钢筋锈蚀

钢筋锈蚀是大体积混凝土裂缝的主要原因。为防止钢筋腐蚀，在设计时要确定保护层厚度，施工过程中对混凝土水灰比进行控制，加强合理的振捣，以保证混凝土密实度。同时，减少含氯混合物的使用，特别是在沿海地区或有大量腐蚀性空气和地下水的地区，要严格控制钢筋锈蚀。

3.3 干缩变形

对较大混凝土而言，其内部湿度较高，在硬化过程中通常只有一小部分与水合物反应有关，大部分游离水随硬化而逐渐蒸发，导致较大混凝土在逐渐收缩过程中变形。即在实际工作中，干缩变形也受到许多因素的影响，如供水、水系系数、养护措施、颗粒类型等。在混凝土设计中必须考虑这些因素，否则将不可避免地导致裂缝，从而影响到大型混凝土的质量。

3.4 束缚性裂缝

束缚性因素也是导致大体积混凝土出现裂缝的一项重要因素。例如，在大体积混凝土施工作业开展期间，由于温度改变，会导致大体积混凝土发生不同程度变形。同时，由于外界因素具有多样、复杂等多项特点，受束缚性因素影响，会导致结构关键部位发生断裂，致使内部产生较大拉应力。从实际情况来看，若内应力超出大体积混凝土能够承受的最大抗拉强度，就会出现大量裂缝，严重影响大体积混凝土质量与耐久性。

4 大体积混凝土产生裂缝的原因

大体积混凝土开裂后，整体建筑质量会受到严重影响。大体积混凝土是一种特殊材料，裂缝原因很多。第一，施工人员在施工过程中未严格遵守大体积混凝土的重量要求，导致大体积混凝土承载性能下降，材料易碎，承受不了更大压力而导致裂缝。第二，材料选择及使用不当是造成裂缝问题的主要原因之一，如果材料质量不佳或者应用比例不合理，会使裂缝产生的概率急剧攀升。如粗细骨料具有较大的含泥量，使混凝土出现较为严重的收缩变形问题，并对其抗拉强度造成一定的影响。与此同时，如果粗骨料级配、砂率以及水灰比控制不当，也容易引发裂缝问题。第三，大体积混凝土内部温度不能适应外部温度，温差过大，导致温度裂缝。大体积混凝土开裂的原因主要与温度有关。第四，约束作用因素。大体积混凝土在浇筑中，不同部位会产生不同的约束作用，从而影响大体积混凝土的质量，造成裂缝的产生。第五，在建筑大体积混凝土裂缝产生的过程中，水泥的用量非常关键，水泥会产生水化热现象，如果水泥量过多，水化热会使大体积混凝土内外温差较大，混凝土内部温度不易散失，产生温度应力，造成裂缝的产生。

5 大体积混凝土施工技术温度控制

5.1 设计环节

施工前，需要对结构尺寸进行科学合理的设计，同时需考虑到工程项目的具体内容。首先，应设计一条循环合理的冷凝水管道，使其能够与施工现场的实际环境温度相结合，以保证冷凝水管道的循环时间，充分保证施工现场循环时间超过7d，其结构应进行科学合理地尺寸标注，并安装测温孔，并确保测温孔表面间距一致。

5.2 严控材料品质与配合比

施工前要对大型混凝土进行配对试验，在科学选择配比时，应依据耐久性、强度等设计要求，并结合温度升高控制要求，降低配比中水泥的比例，有效限制水化热反应，实现配比优化。这不仅有助于减少混凝土的收缩，还有助于降低病害发生率。需要泵送的混凝土，还要进行试验以确保泵送条件得到满足。另外，的温度控制措施，以方便后续运行。

在选择大型混凝土的原料时，应更加重视水泥材料，优先选用水化热低的水泥，如矿渣或粉煤灰等普通硅酸盐水泥，并严格遵守相关质量标准。选择混凝土骨料，主要从含水率、污泥含量等指标出发，尽可能选择天然砂。在选择添加剂时，还应考虑温度应力的调节。常用的添加剂包括膨胀剂（如UEA膨胀剂、有机纤维）、减压剂、粉煤灰等，并且须保证添加剂的质量。

5.3 合理优化测温技术

稳定性是大体积混凝土施工开展时的一项常见问题，为了确保稳定性，要合理控制各项裂缝，以免导致工程质量无法达到预期，而引起裂缝出现的关键因素就是温度变化。大体积混凝土施工开展时，对温度有着明确规定。所以，合理应用符合要求的测温技术则显得尤为重要。可见，要不断优化测试技术，提高测温技术的先进性，通过对该项技术的合理应用，完成对大体积混凝土温度情况的全面监控，实现对裂缝的合理预防，减少裂缝的出现。

具体施工开展时，施工人员需采用电阻型温度传感器监测大体积混凝土温度，并设置多个采集点位，对各个温度检测点位进行精准编号，依据点位依次测量每个点位温度，且做好各项记录。在进行温度测量期间，要确保测温线与钢筋的合理的接触，以保证各项数据准确无误。

对于大体积混凝土来说，内部温度与外部温度温差过大是引起裂缝的主要原因，做好温度控制能够减少裂缝的出现。工作人员应在温度恒定情况下开展大体积混凝土养护作业，在拆模时，确保大体积混凝土外部和内部温差控制在25℃以内，保证温度差不会超过这一数值，且强度需超过75%，必须达到这一要求之后，才能开展拆模作业。

5.4 降低进入模具的混凝土温度

（1）加入冷却器或冰块搅拌混凝土。一般来说，加冰率为混合水的40%～50%，温度可以降低约5℃～7℃。此过程操作简单，已为大多数项目所采用。（2）冷颗粒。常用的预冷方法是水冷和空气。（3）低温或夜间执行。南方春秋等寒冷季节更适合大规模混凝土。（4）在炎热季节采取保温降温措施，缩短混凝土的运输和暴露时间。混凝土入口温度应尽可能控制在25℃以下。

5.5 混凝土浇筑

大型混凝土必须按照以下标准和程序有序地开展施工。

（1）浇筑前，应先检查钢筋的模板和施工质量，确保钢筋和埋件正确安装，且符合设计要求，然后清理模板，并涂上界面剂。（2）根据结构施工要求选择合适的浇筑方法，控制泵端混凝土加载时间，避免长期放置造成性能变化。（3）实现无缝浇筑，应保证浇筑的连续性，避免浇筑中断。（4）充分控制混凝土温度，模具入口温度限于28℃，并根据现场温度测量结果控制混凝土结构内外温差。（5）混凝土进入模具后，要充分振捣，并设置振动点，选择振捣设备，根据浇筑方法、表面和水处理要求控制振动杆的间距和移动速度，并在表面出现泛浆时停止振动。（6）振捣时，应避免钢筋和埋件的移动或变形，加强对定位钢筋、力钢筋等的保护。（7）为了提高混凝土的密实度，提高混凝土结构的强度、防渗强度等，在混凝土尚未凝固的情况下可以进行二次振捣，但应控制振动功率和时间，以防止混凝土因振捣扰动过大而无法成型或损坏。（8）振捣后，应进行摩擦表面处理，将混凝土连到多个喷嘴上，均匀地将粒径25mm的碎石层撒到表面上，并使用平整木模减少油嘴块表面的裂缝。

5.6 加强把控混凝土温度差

控制大体积混凝土内外温差的关键是控制水、水泥等合理配比，严格按照混凝土配比要求，添加适量的外加剂，以减少混凝土水的分散和内外温差，同时不影响混凝土结构的整体强度。对过去大部分大型混凝土工程施工情况的分析和观察表明，为了有效控制较大的温差，可以选择使用较低温度的砂石水，通过延长凝固时间进一步加快混凝土内部热量向外的传播。此外，混凝土连续浇筑后，应在短时间内拆除周围的模板，并按计划有序地进行维护工作。

5.7 优化构造设计以及边界约束

（1）合理的配置钢筋。正常情况下，钢筋的合理配置对于混凝土抗裂性能的提升有着良好的促进作用。但在进行钢筋配置的过程中，需要将间距小以及直径小作为基本配置原则，在此基础上应用全截面设置模式，提升混凝土贯还需检查采集温度、混合温度、入口温度等。确定适当的温度范围，并提出相关穿裂缝的抵抗能力。并且，在结构表面设置钢筋，还能提高结构表面的抗伸缩能力以及抗温度应力能力。（2）设置滑动层。在混凝土边缘经常会出现温度应力以及约束应力，如果能够在外约束接触面当中对滑动层进行综合设置，将会有效提升结构抗伸缩能力。（3）设置缓冲层。缓冲层能够有效降低基础收缩过程中的侧向压力，因此，在施工过程中，在底板地梁部分以及高低底板交接处设置厚度为30mm～50mm 的聚苯乙烯泡沫，以此进行垂直隔离，即可达到降低侧向压力的目的。

5.8 加强混凝土养护

大体积混凝土在浇筑后表面容易出现塑性裂缝，在表面混凝土初凝后进行二次抹面收光处理，可以有效改善表面平整度。混凝土的养护有两个目的，一是保证混凝土的湿度适宜，胶凝材料充分水化反应，以利于强度的增长；二是通过覆盖或降温，使混凝土的温度在规范控制范围以内，以保证混凝土质量。

混凝土终凝后12h内，常规的做法是第一层采用塑料薄膜覆盖，保持混凝土湿度；第二层根据季节温度的不同，选择不同厚度的保温材料进行覆盖，控制混凝土表面与核心温度的温差以及降温速率。养护时间≥14d。

5.9 水化热控制

为了保证工程项目的质量，需要对大体积混凝土水化热引起的温度裂缝进行针对性分析。

首先，执行单位必须报告目前的施工计划和安全计划，在得到有关部门批准后开展下一个施工工作。在开展具体工作时，首先对整个施工保持高度监督。例如，在监测过程中，需要建立一个有针对性的二级台站系统。二级站期间的检测工作，包括对混凝土路面使用车证的随机检查。

其次，还要针对性分析建筑过程中临时使用电力和模型的安全风险。出现问题时，应及时与施工单位及业主联系，采取科学合理的技术措施，分析和调整施工内容。

5.10 冷却水降温控制技术

大体积混凝土裂缝的产生，与温度存在着重要的联系，因此应重视减少温差，降低温度，防止温度过高或过低产生裂缝问题。在大体积混凝土浇筑的过程中，可以在内部设置冷水管，在混凝土凝结后，通过冷却水降低混凝土内部的温度，从而防止内部和外部温差较大而形成裂缝。

在混凝土内部还可设置测温点，通过传感器及时掌握内部温度情况，做到动态监测，及时通过冷水管流量的控制，有效控制温度。在内部和外部温度小于25℃时，将冷却水向边缘位置流动。在混凝土中心位置设置进水口，可以设置多层冷水管，每层相互错开，控制冷水的流量，对内部进行降温，防止裂缝的产生。

6 结束语

总之，为了确保合理有效地利用大规模混凝土技术，提高混凝土建筑质量，需要根据技术的实际需要开展相应的准备工作，严格选择材料，编写科学设计匹配报告，通过加强工程研究和经验，为建筑业带来更多便利，使这项技术适应建筑行业的未来趋势，从而提高应用水平。