大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)在土木建筑施工中的應(yīng)用探析

陸召輝 石家莊中天工程建設(shè)監(jiān)理有限公司寧夏分公司

一、現(xiàn)今土木建筑施工中運(yùn)用大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工時(shí)存在的主要影響和問題

（一）設(shè)計(jì)方案或施工操作不當(dāng)

在施工過程中由于結(jié)構(gòu)特殊而容易造成應(yīng)力集中的位置，例如轉(zhuǎn)角部位或者截面突變的位置，常會(huì)存在設(shè)計(jì)缺陷，或者在對(duì)外約束形式處理不恰當(dāng)，針對(duì)這些問題，相關(guān)設(shè)計(jì)人員在這些特殊的位置在設(shè)計(jì)方案的過程中應(yīng)投入更多注意力。另一問題則為由于混凝土的配比設(shè)計(jì)不合理，常會(huì)導(dǎo)致混凝土的收縮變形效果與預(yù)想方案中的形狀差異較大，或者抗拉強(qiáng)度較低的問題。而在施工過程中，由于施工養(yǎng)護(hù)技術(shù)不成熟，對(duì)檢測(cè)養(yǎng)護(hù)方面重視力度不足等問題往往也會(huì)造成大體積混凝土產(chǎn)生裂縫。

（二）水泥中水分蒸發(fā)化熱的影響

根據(jù)混凝土冷凝的物理原理和混凝土化學(xué)成分原理，凝固過程中的水化過程由于其產(chǎn)生大量的水化熱，該部分水化熱量是混凝土的內(nèi)部溫度不斷變化并且呈上升趨勢(shì)的主要原因。并且由于大體積混凝土的體積較大，熱量難以透過厚厚的混凝土層而散發(fā)，則會(huì)導(dǎo)致土木建筑結(jié)構(gòu)中心溫度高，而表面溫度較低的狀況。根據(jù)力學(xué)和熱學(xué)的相關(guān)原理，若溫度差為內(nèi)高外低的狀況則會(huì)導(dǎo)致混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，最終導(dǎo)致大體積混凝土的形狀與預(yù)設(shè)方案有所出入，并且容易在混凝土表面產(chǎn)生裂縫。

（三）混凝土收縮變形產(chǎn)生影響

混凝土的硬化過程常常會(huì)伴隨著一定的體積收縮，而這一收縮過程則會(huì)使其內(nèi)部產(chǎn)生一定的收縮應(yīng)力。根據(jù)物理力學(xué)定理可知，當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度小于收縮應(yīng)力時(shí)，則會(huì)使混凝土結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生收縮裂縫。根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)以及知識(shí)原理，大體積混凝土結(jié)構(gòu)主要存在五種收縮變形問題，即凝縮變形、干燥收縮變形、冷收縮變形、自身收縮變形與碳化收縮變形。

（四）約束條件對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響

約束作用常會(huì)對(duì)混凝土的硬化變形過程產(chǎn)生影響，混凝土受到阻礙其變形二產(chǎn)生相應(yīng)的拉應(yīng)力。根據(jù)相關(guān)原理，我們可知對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響的約束作用分為外約束與內(nèi)約束，內(nèi)約束指混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的收縮溫度與非均勻分布，這一約束的產(chǎn)生原理為混凝土結(jié)構(gòu)中各質(zhì)點(diǎn)不能夠均勻受力變形。外因素指結(jié)構(gòu)的邊界條件。

二、相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)與解決策略

（一）采取科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案

當(dāng)前我國(guó)社會(huì)不斷發(fā)展，高層建筑物已遍布于城市的角落，由于高層建筑的數(shù)量不斷增加，對(duì)于大體積混凝土的施工工藝要求也在不斷提高。因而會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)強(qiáng)度隨著相關(guān)需求而不斷提高。在進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)方案策劃中，應(yīng)考慮在大體積情況下干擾因素的影響程度，比如大體積的混凝土建筑物中，水泥的用量過大則會(huì)導(dǎo)致混凝土水化熱的升高。因此在設(shè)計(jì)過程中則應(yīng)采取科學(xué)有效的方式解決這一問題，使混凝土的內(nèi)外結(jié)構(gòu)溫差＜30℃。且大體積混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)采用強(qiáng)度等級(jí)在C20～C30的范圍內(nèi)混凝土材料。采用上述方法能夠有效地確保混凝土在大體積的情況下也能具有良好的工作性能，并且在一定程度上降低混凝土中的需用水量。

（二）注重溫度控制

大體積混凝土的澆筑工藝中，溫度起著關(guān)鍵性的影響作用。進(jìn)行大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫控計(jì)算的實(shí)質(zhì)是掌握混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫的具體的變化規(guī)律。當(dāng)然，理論與實(shí)際施工操作會(huì)存在一定的差異，在實(shí)際施工中，由于受到自然環(huán)境和人為因素等影響，因而溫度控制無法實(shí)現(xiàn)百分之百達(dá)到某一標(biāo)準(zhǔn)范圍，因此在施工過程中對(duì)于溫度進(jìn)行監(jiān)控制并將監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，具有重要意義，能夠?yàn)橛嘘P(guān)團(tuán)隊(duì)及時(shí)采取相應(yīng)措施，避免結(jié)構(gòu)裂痕的產(chǎn)生提供重要依據(jù)。控制施工過程中的溫度情況可以采用降低澆筑溫度和水管冷卻兩種常用的溫度控制方法。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行混凝土澆筑的環(huán)境溫度一般不可＞28℃。若混合材料中含有石子和黃沙的成分，應(yīng)防止?jié)仓^程受到陽(yáng)光直射，可以采取棚下澆筑的處理方式。若環(huán)境溫度較高，則可對(duì)原料石子進(jìn)行澆水進(jìn)行溫度控制。并且混凝土的輸送泵上還應(yīng)設(shè)置遮陽(yáng)泵。由于大體積混凝土構(gòu)件的體積較為龐大，在澆筑過程中，若缺乏人工冷卻的相關(guān)措施，令其天然冷卻，則這一過程將會(huì)變得十分緩慢，以理論值計(jì)算這一冷卻過程可能達(dá)到幾年時(shí)間之長(zhǎng)。因此，采用冷水水管方式來對(duì)大體積的混凝土結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行降溫，可以有效降低基礎(chǔ)溫差，控制溫度應(yīng)力，防止混凝土裂痕的產(chǎn)生。

（三）注重材料控制

根據(jù)冷凝土的冷凝過程原理可知，混凝土的主要力量來自水泥的水化熱，因此，在選擇混凝土原材料時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮水化熱較低的水泥種類，單位水泥的用量應(yīng)控制在380kg。關(guān)于骨料的選取，應(yīng)優(yōu)先考慮膨脹系數(shù)，膨脹系數(shù)較小的骨料，更能夠在混凝土結(jié)構(gòu)中發(fā)揮良好性能。以碎石形狀為最佳，采用的碎石徑粒應(yīng)大些。有效降低冷凝過程水化熱，可以向混凝土中加入優(yōu)質(zhì)煤灰粉這一添加加料，煤灰粉的使用用量應(yīng)高于20%。外加劑也可以選用一些高效減水劑和膨脹劑，外加劑的使用可以改善混凝土的工作性能，并且減少混凝土結(jié)構(gòu)固件中膠凝材料的使用量，能夠有效地提高混凝土的整體強(qiáng)度，增強(qiáng)其防水性、抗裂性。

（四）控制相關(guān)約束條件

在大體積混凝土的土木建筑工程中，控制溫度的本質(zhì)是混凝土結(jié)構(gòu)的拉應(yīng)力小于混凝土的抗拉強(qiáng)度，通過采取一系列溫度控制措施，使大體積混凝土內(nèi)部溫度的變化得到有效控制，使其向預(yù)設(shè)的方案發(fā)展。具體的溫度控制措施可以參考如下：降低混凝土的內(nèi)外溫差，采取有效措施；使混凝土的分布保持均勻，使其達(dá)到科學(xué)允許的范圍；控制基礎(chǔ)溫差，防止產(chǎn)生與預(yù)設(shè)方案差異較大的收縮變形；注重混凝土的降溫速率控制，防止產(chǎn)生冷擊反應(yīng)。

三、結(jié)束語(yǔ)

總的來說，在土木建筑施工當(dāng)中運(yùn)用好大體積混凝土結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)，對(duì)提升整個(gè)土木項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量和水平有極大助益，因此相關(guān)工作者要做好大體積混凝土施工期間的相關(guān)準(zhǔn)備工作、監(jiān)督工作，只有做好各環(huán)節(jié)工作才能夠有效起到質(zhì)量保障作用，并且有利于降低工程成本，使效益達(dá)到最大化。