建筑工程大体积混凝土施工技术的要点应用及施工技术研究

唐豪,侯国山

（菏泽城建工程发展集团有限公司，菏泽 274000）

1 前言

在建筑行业中，大体积混凝土施工技术的应用越来越广泛。随着城市化进程的加快和建筑工程建设规模的扩大，大体积混凝土的需求量也在不断增加，这种施工技术对于保证建筑物的质量和安全性具有重要意义。然而，大体积混凝土在施工过程中也存在一些技术难题和挑战，如温度裂缝的产生、施工技术的严格要求、工艺复杂和原材料的质量控制等。因此，对大体积混凝土施工技术的研究和优化显得尤为重要。

2 建筑工程大体积混凝土施工技术特点

2.1 大体积混凝土施工容易产生温度裂缝

大体积混凝土施工中的温度裂缝问题是其重要的施工技术特点之一。由于水泥水化过程中会释放出大量的热量，这些热量会使混凝土内部温度迅速升高。同时，由于混凝土表面的散热较快，导致混凝土内部和外部的温差过大，这种温差会在混凝土内部产生温度应力，当温度应力超过混凝土的抗拉强度时，就会在混凝土中产生温度裂缝。

2.2 对于施工技术要求较为严格

由于大体积混凝土的体积庞大，施工需要满足设计中的强度、刚度、稳定性等要求，以及考虑到结构耐久性和使用年限等因素。为了确保大体积混凝土的施工质量，施工前必须进行充分的技术准备。在进行大体积混凝土施工前，需要进行充分的技术论证和试验验证，确保混凝土的配合比、外加剂、养护等各项技术参数合理、可行。

2.3 大体积混凝土施工的工艺相对复杂

大体积混凝土由于其体积庞大，需要采用分块、分层浇筑的方法，同时还需要进行温度监测和调整等操作，因此其施工工艺相对普通混凝土要复杂得多。在施工前，需要进行充分的技术准备，包括对施工图纸的审查、对施工人员的培训、对施工机械和材料的检查等。在施工过程中，需要进行一系列的操作，如模板制作与安装、钢筋加工与安装、混凝土搅拌与运输、混凝土浇筑与振捣、混凝土养护与检测等。

2.4 混凝土原材料选用与质量控制

大体积混凝土由于其体积庞大，需要大量的原材料，因此对于原材料的选用和质量控制显得尤为重要。比如：对于水泥的选用，应选用低水化热、低碱含量、耐蚀性好的水泥，例如，硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥等。这些水泥的水化热较低，可以有效降低混凝土内部的温度上升，从而减少温度裂缝的产生。

3 建筑工程大体积混凝土施工技术要点

3.1 水灰比的合理管控

水灰比决定了混凝土的流动性和内部结构特性，水灰比在0.4-0.6 之间被认为是合理的范围，这个比例能够保证混凝土的强度和流动性，同时控制收缩和徐变在可接受的范围内。对于碎石和卵石两种骨料，碎石的空隙率较大，需要较大的水灰比才能达到相同的流动性。在干燥的环境下施工时，可以将水灰比调整到0.5-0.6 之间，而在高温、干燥的条件下，可以将水灰比调整到0.5-0.65 之间。而且运输时间过长或运输距离过远可能会导致混凝土的水灰比发生变化，从而影响混凝土的质量。

3.2 混凝土浇筑保护

在混凝土浇筑过程中，需要根据工程实际情况制定合理的浇筑方案。一般而言，大体积混凝土的浇筑厚度不宜过大，通常在300mm 左右，过厚的浇筑厚度可能会导致混凝土出现分层、离析等情况。同时，振捣时间也需要控制适当，一般不宜过长。为了保持混凝土表面的湿度和温度，在浇筑过程中可以在混凝土表面覆盖塑料薄膜、喷水等措施可以保持混凝土表面的湿度和温度，避免出现干缩裂缝等情况。同时，在拆模后也应采取保湿养护措施，如涂刷养护剂等，以避免混凝土出现干缩裂缝，而且大体积混凝土在浇筑后需要经过一段时间的养护才能达到设计强度。在此期间，应采用加热养护方式，可以将养护时间缩短至2-3 天，而不需要采取其他保温措施。还可以在混凝土表面涂刷防水涂层可以将混凝土的抗渗性能提高2-3 倍，而采用抗腐蚀涂层可以将混凝土的抗腐蚀性能提高1-2 倍。

3.3 模板施工技术

在大体积混凝土施工中，模板方案要根据结构形状和尺寸选择合适的材料和类型，同时考虑拆卸和安装过程。以桥梁工程为例，模板长度约110 米以覆盖整个结构。常见的模板材料有钢、木、铝合金等，各有优缺点，需根据工程要求选择。安装模板时，需采用合适的固定方法，确保模板牢固、稳定，防止移位或上浮。混凝土强度达标后可拆卸模板，要小心操作，避免损坏混凝土或模板本身，拆卸后清理和维护模板以延长其使用寿命。商业综合体工程的平均拆卸时间为5 天/层，相比传统方式的7 天/层，提高了工作效率28.6%。

3.4 大体积混凝土浇筑

在大体积混凝土浇筑前，应确保混凝土配合比合理，检查模板安装牢固、尺寸符合设计要求，采用合理的浇筑方法，如全面分层浇筑、分段分层浇筑和斜面分层浇筑等，以防止混凝土出现收缩裂缝。在浇筑过程中，应严格控制好混凝土的浇筑速度，加强现场监测和质量控制，确保混凝土的浇筑质量和安全性。以桥梁工程为例，采用全面分层浇筑方法，每层厚度约为20 厘米，共分为10 层进行浇筑，总厚度达到了2 米。通过合理的分层和质量控制措施，确保了桥梁承台的整体性和安全性。

3.5 混凝土养护

混凝土养护是建筑工程中不可或缺的一环，其对于保证混凝土的质量和耐久性具有至关重要的作用。在进行混凝土养护前，要选择合适的养护方法。对于一些大型基础设施项目，如桥梁和隧道，通常会选择自然养护或喷涂薄膜养生液养护。而对于一些预制构件工程，如商业综合体等，则更倾向于使用蒸汽养护。在自然养护中，要控制好混凝土的温度和湿度，在混凝土浇筑后的前三天内，温度升高较快，此时应加强保湿措施，如覆盖草席或塑料薄膜等。

4 建筑工程大体积混凝土施工质量的影响要素

4.1 温差和温度控制

在建筑工程大体积混凝土施工中，温差和温度控制是影响施工质量的关键因素之一，温差控制不当会导致混凝土产生温度裂缝，影响结构?的安全性和耐久性。温度裂缝的产生与温差有关，在一项关于大体积混凝土温度裂缝的研究中，研究人员发现当混凝土内外温差超过25℃时，容易产生温度裂缝；而当温差超过30℃时，裂缝宽度会明显增加，严重影响结构的安全性和耐久性。

4.2 混凝土收缩与膨胀

混凝土的收缩是指混凝土在硬化过程中，由于水分蒸发、化学反应等因素而产生的体积缩小现象。大体积混凝土的收缩率一般在0.002 到0.003 之间，而膨胀率则在0.003 到0.005 之间，这些数据指的是相对于基准尺寸的百分比变化。例如，如果一块混凝土板的尺寸是1米×1 米×1 米，那么它的收缩率就是0.002 到0.003 米，膨胀率就是0.003 到0.005 米。不同品种的水泥和不同的水泥用量会导致大体积混凝土具有不同的收缩和膨胀特性，一些水泥品种含有更多的铝酸三钙，这种成分在大体积混凝土中会产生更大的收缩效应。因此，在选择水泥品种和用量时需要慎重考虑。

4.3 水泥水化热效应

水泥水化热效应是大体积混凝土施工中一个重要的因素。水泥水化热的释放量与水泥品种、用量和水灰比等因素有关，普通硅酸盐水泥等常见品种的水泥水化热较高，而矿渣水泥和火山灰水泥等特殊品种的水泥水化热相对较低。大体积混凝土浇筑时，水泥水化热的释放会导致混凝土内部温度迅速升高，其程度取决于水泥用量和水灰比。由于矿物成分水化反应产生大量热量和水分蒸发带走部分热量，每公斤水泥可释放约1700-2200焦耳的热量，温度升高会产生温度梯度，导致温度应力的产生。

4.4 施工工艺操作及人员技术水平

大体积混凝土施工中的质量问题60%以上源于施工工艺操作不当或人员技术不足，因此，选择合适工艺并提升技术人员水平，是提高大体积混凝土质量的关键。此外，加强施工现场监测和维护也是保证施工质量的重要措施。水泥水化热会导致混凝土内部温度升高，程度取决于水泥用量和水灰比，水泥用量多、水灰比大，温度升高的幅度就大。每公斤水泥可释放1700-2200 焦耳的热量，使大体积混凝土内部温度迅速升高。

5 建筑工程大体积混凝土施工技术优化建议

5.1 温度控制与裂缝预防

在配合比设计时，考虑采用低水化热的水泥品种，如矿渣水泥或火山灰水泥等，这些水泥的水化热相对较低，可以减少热量产生。其次，添加粉煤灰等掺合料来代替部分水泥，可以降低水泥含量，进一步减少水化热。此外，适当增加粗骨料的含量可以降低混凝土中的水分含量，优化混凝土配合比。这些措施可以有效控制混凝土内部的温度上升，减少温度梯度，防止温度应力的产生，从而预防裂缝的产生。

5.2 质量管理与施工监控

在选择原材料时，应严格按照设计要求进行选择，并进行进场检验，确保原材料的质量符合标准。采用质量稳定的原材料可以降低混凝土的质量波动，提高结构的耐久性和安全性。在浇筑、振捣、养护等施工过程中，应严格按照规范和标准进行操作，确保每个环节的质量达到要求。例如，在浇筑过程中，应控制混凝土的浇筑速度和温度，避免因浇筑过快或温度过高导致混凝土产生裂纹。在振捣过程中，应采用合适的振捣设备和技术参数，确保混凝土的密实度和均匀性。

5.3 材料选择与水养护

对于大体积混凝土而言，水泥、骨料和外加剂等原材料的选择至关重要。水泥作为混凝土的主要成分，其质量直接影响着混凝土的强度和耐久性，在选择水泥时，要优先选择质量稳定、具有良好口碑的品牌和型号。不同品牌和类型的水泥具有不同的性能和质量，例如，使用质量稳定的水泥可以将混凝土的强度提高20%以上，同时将耐久性提高10%以上。而且骨料的选择也十分重要，应选用质地坚硬、级配良好的骨料，以保证混凝土的强度和耐久性。采用质地坚硬、级配良好的骨料可以将混凝土的强度提高10%以上，同时将耐久性提高5%以上。

5.4 施工人员培训

在建筑工程中，大体积混凝土施工技术的优化不仅涉及材料选择、水养护等环节，还与施工人员的技能和素质密切相关。在培训中，应涵盖混凝土的制备、运输、浇筑、养护等各个环节，使施工人员全面了解和掌握大体积混凝土施工的技术要求和操作规范。针对新材料、新技术和新工艺的应用，培训内容也应进行相应的更新和拓展，以适应不断发展的建筑行业需求。在培训过程中，应组织施工人员参与实际的大体积混凝土施工工程，通过亲身操作和体验，加深对施工技术的理解和掌握。

6 结论

建筑工程大体积混凝土施工技术对于工程质量、安全和耐久性具有重要影响。本文通过对大体积混凝土施工技术的特点、施工技术要点、施工质量影响要素以及施工技术优化建议的详细分析，为大体积混凝土施工提供了全面的理论和实践指导。然而，随着建筑工程的不断发展和进步，大体积混凝土施工技术仍需不断优化和创新，以适应更高的工程要求和更复杂的地质条件。因此，在未来的建筑工程中，应加强对大体积混凝土施工技术的深入研究和实践探索，以提高工程质量和安全性，促进建筑行业的可持续发展。