建筑工程大體積混凝土施工技術(shù)的要點(diǎn)應(yīng)用及施工技術(shù)研究

唐豪,侯國山

（菏澤城建工程發(fā)展集團(tuán)有限公司，菏澤 274000）

1 前言

在建筑行業(yè)中，大體積混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。隨著城市化進(jìn)程的加快和建筑工程建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，大體積混凝土的需求量也在不斷增加，這種施工技術(shù)對(duì)于保證建筑物的質(zhì)量和安全性具有重要意義。然而，大體積混凝土在施工過程中也存在一些技術(shù)難題和挑戰(zhàn)，如溫度裂縫的產(chǎn)生、施工技術(shù)的嚴(yán)格要求、工藝復(fù)雜和原材料的質(zhì)量控制等。因此，對(duì)大體積混凝土施工技術(shù)的研究和優(yōu)化顯得尤為重要。

2 建筑工程大體積混凝土施工技術(shù)特點(diǎn)

2.1 大體積混凝土施工容易產(chǎn)生溫度裂縫

大體積混凝土施工中的溫度裂縫問題是其重要的施工技術(shù)特點(diǎn)之一。由于水泥水化過程中會(huì)釋放出大量的熱量，這些熱量會(huì)使混凝土內(nèi)部溫度迅速升高。同時(shí)，由于混凝土表面的散熱較快，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部和外部的溫差過大，這種溫差會(huì)在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生溫度應(yīng)力，當(dāng)溫度應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)在混凝土中產(chǎn)生溫度裂縫。

2.2 對(duì)于施工技術(shù)要求較為嚴(yán)格

由于大體積混凝土的體積龐大，施工需要滿足設(shè)計(jì)中的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等要求，以及考慮到結(jié)構(gòu)耐久性和使用年限等因素。為了確保大體積混凝土的施工質(zhì)量，施工前必須進(jìn)行充分的技術(shù)準(zhǔn)備。在進(jìn)行大體積混凝土施工前，需要進(jìn)行充分的技術(shù)論證和試驗(yàn)驗(yàn)證，確保混凝土的配合比、外加劑、養(yǎng)護(hù)等各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)合理、可行。

2.3 大體積混凝土施工的工藝相對(duì)復(fù)雜

大體積混凝土由于其體積龐大，需要采用分塊、分層澆筑的方法，同時(shí)還需要進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)和調(diào)整等操作，因此其施工工藝相對(duì)普通混凝土要復(fù)雜得多。在施工前，需要進(jìn)行充分的技術(shù)準(zhǔn)備，包括對(duì)施工圖紙的審查、對(duì)施工人員的培訓(xùn)、對(duì)施工機(jī)械和材料的檢查等。在施工過程中，需要進(jìn)行一系列的操作，如模板制作與安裝、鋼筋加工與安裝、混凝土攪拌與運(yùn)輸、混凝土澆筑與振搗、混凝土養(yǎng)護(hù)與檢測(cè)等。

2.4 混凝土原材料選用與質(zhì)量控制

大體積混凝土由于其體積龐大，需要大量的原材料，因此對(duì)于原材料的選用和質(zhì)量控制顯得尤為重要。比如：對(duì)于水泥的選用，應(yīng)選用低水化熱、低堿含量、耐蝕性好的水泥，例如，硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥等。這些水泥的水化熱較低，可以有效降低混凝土內(nèi)部的溫度上升，從而減少溫度裂縫的產(chǎn)生。

3 建筑工程大體積混凝土施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 水灰比的合理管控

水灰比決定了混凝土的流動(dòng)性和內(nèi)部結(jié)構(gòu)特性，水灰比在0.4-0.6 之間被認(rèn)為是合理的范圍，這個(gè)比例能夠保證混凝土的強(qiáng)度和流動(dòng)性，同時(shí)控制收縮和徐變?cè)诳山邮艿姆秶鷥?nèi)。對(duì)于碎石和卵石兩種骨料，碎石的空隙率較大，需要較大的水灰比才能達(dá)到相同的流動(dòng)性。在干燥的環(huán)境下施工時(shí)，可以將水灰比調(diào)整到0.5-0.6 之間，而在高溫、干燥的條件下，可以將水灰比調(diào)整到0.5-0.65 之間。而且運(yùn)輸時(shí)間過長或運(yùn)輸距離過遠(yuǎn)可能會(huì)導(dǎo)致混凝土的水灰比發(fā)生變化，從而影響混凝土的質(zhì)量。

3.2 混凝土澆筑保護(hù)

在混凝土澆筑過程中，需要根據(jù)工程實(shí)際情況制定合理的澆筑方案。一般而言，大體積混凝土的澆筑厚度不宜過大，通常在300mm 左右，過厚的澆筑厚度可能會(huì)導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)分層、離析等情況。同時(shí)，振搗時(shí)間也需要控制適當(dāng)，一般不宜過長。為了保持混凝土表面的濕度和溫度，在澆筑過程中可以在混凝土表面覆蓋塑料薄膜、噴水等措施可以保持混凝土表面的濕度和溫度，避免出現(xiàn)干縮裂縫等情況。同時(shí)，在拆模后也應(yīng)采取保濕養(yǎng)護(hù)措施，如涂刷養(yǎng)護(hù)劑等，以避免混凝土出現(xiàn)干縮裂縫，而且大體積混凝土在澆筑后需要經(jīng)過一段時(shí)間的養(yǎng)護(hù)才能達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。在此期間，應(yīng)采用加熱養(yǎng)護(hù)方式，可以將養(yǎng)護(hù)時(shí)間縮短至2-3 天，而不需要采取其他保溫措施。還可以在混凝土表面涂刷防水涂層可以將混凝土的抗?jié)B性能提高2-3 倍，而采用抗腐蝕涂層可以將混凝土的抗腐蝕性能提高1-2 倍。

3.3 模板施工技術(shù)

在大體積混凝土施工中，模板方案要根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀和尺寸選擇合適的材料和類型，同時(shí)考慮拆卸和安裝過程。以橋梁工程為例，模板長度約110 米以覆蓋整個(gè)結(jié)構(gòu)。常見的模板材料有鋼、木、鋁合金等，各有優(yōu)缺點(diǎn)，需根據(jù)工程要求選擇。安裝模板時(shí)，需采用合適的固定方法，確保模板牢固、穩(wěn)定，防止移位或上浮?；炷翉?qiáng)度達(dá)標(biāo)后可拆卸模板，要小心操作，避免損壞混凝土或模板本身，拆卸后清理和維護(hù)模板以延長其使用壽命。商業(yè)綜合體工程的平均拆卸時(shí)間為5 天/層，相比傳統(tǒng)方式的7 天/層，提高了工作效率28.6%。

3.4 大體積混凝土澆筑

在大體積混凝土澆筑前，應(yīng)確?；炷僚浜媳群侠恚瑱z查模板安裝牢固、尺寸符合設(shè)計(jì)要求，采用合理的澆筑方法，如全面分層澆筑、分段分層澆筑和斜面分層澆筑等，以防止混凝土出現(xiàn)收縮裂縫。在澆筑過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制好混凝土的澆筑速度，加強(qiáng)現(xiàn)場監(jiān)測(cè)和質(zhì)量控制，確?；炷恋臐仓|(zhì)量和安全性。以橋梁工程為例，采用全面分層澆筑方法，每層厚度約為20 厘米，共分為10 層進(jìn)行澆筑，總厚度達(dá)到了2 米。通過合理的分層和質(zhì)量控制措施，確保了橋梁承臺(tái)的整體性和安全性。

3.5 混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土養(yǎng)護(hù)是建筑工程中不可或缺的一環(huán)，其對(duì)于保證混凝土的質(zhì)量和耐久性具有至關(guān)重要的作用。在進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù)前，要選擇合適的養(yǎng)護(hù)方法。對(duì)于一些大型基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目，如橋梁和隧道，通常會(huì)選擇自然養(yǎng)護(hù)或噴涂薄膜養(yǎng)生液養(yǎng)護(hù)。而對(duì)于一些預(yù)制構(gòu)件工程，如商業(yè)綜合體等，則更傾向于使用蒸汽養(yǎng)護(hù)。在自然養(yǎng)護(hù)中，要控制好混凝土的溫度和濕度，在混凝土澆筑后的前三天內(nèi)，溫度升高較快，此時(shí)應(yīng)加強(qiáng)保濕措施，如覆蓋草席或塑料薄膜等。

4 建筑工程大體積混凝土施工質(zhì)量的影響要素

4.1 溫差和溫度控制

在建筑工程大體積混凝土施工中，溫差和溫度控制是影響施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一，溫差控制不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生溫度裂縫，影響結(jié)構(gòu)?的安全性和耐久性。溫度裂縫的產(chǎn)生與溫差有關(guān)，在一項(xiàng)關(guān)于大體積混凝土溫度裂縫的研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)當(dāng)混凝土內(nèi)外溫差超過25℃時(shí)，容易產(chǎn)生溫度裂縫；而當(dāng)溫差超過30℃時(shí)，裂縫寬度會(huì)明顯增加，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。

4.2 混凝土收縮與膨脹

混凝土的收縮是指混凝土在硬化過程中，由于水分蒸發(fā)、化學(xué)反應(yīng)等因素而產(chǎn)生的體積縮小現(xiàn)象。大體積混凝土的收縮率一般在0.002 到0.003 之間，而膨脹率則在0.003 到0.005 之間，這些數(shù)據(jù)指的是相對(duì)于基準(zhǔn)尺寸的百分比變化。例如，如果一塊混凝土板的尺寸是1米×1 米×1 米，那么它的收縮率就是0.002 到0.003 米，膨脹率就是0.003 到0.005 米。不同品種的水泥和不同的水泥用量會(huì)導(dǎo)致大體積混凝土具有不同的收縮和膨脹特性，一些水泥品種含有更多的鋁酸三鈣，這種成分在大體積混凝土中會(huì)產(chǎn)生更大的收縮效應(yīng)。因此，在選擇水泥品種和用量時(shí)需要慎重考慮。

4.3 水泥水化熱效應(yīng)

水泥水化熱效應(yīng)是大體積混凝土施工中一個(gè)重要的因素。水泥水化熱的釋放量與水泥品種、用量和水灰比等因素有關(guān)，普通硅酸鹽水泥等常見品種的水泥水化熱較高，而礦渣水泥和火山灰水泥等特殊品種的水泥水化熱相對(duì)較低。大體積混凝土澆筑時(shí)，水泥水化熱的釋放會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)部溫度迅速升高，其程度取決于水泥用量和水灰比。由于礦物成分水化反應(yīng)產(chǎn)生大量熱量和水分蒸發(fā)帶走部分熱量，每公斤水泥可釋放約1700-2200焦耳的熱量，溫度升高會(huì)產(chǎn)生溫度梯度，導(dǎo)致溫度應(yīng)力的產(chǎn)生。

4.4 施工工藝操作及人員技術(shù)水平

大體積混凝土施工中的質(zhì)量問題60%以上源于施工工藝操作不當(dāng)或人員技術(shù)不足，因此，選擇合適工藝并提升技術(shù)人員水平，是提高大體積混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵。此外，加強(qiáng)施工現(xiàn)場監(jiān)測(cè)和維護(hù)也是保證施工質(zhì)量的重要措施。水泥水化熱會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)部溫度升高，程度取決于水泥用量和水灰比，水泥用量多、水灰比大，溫度升高的幅度就大。每公斤水泥可釋放1700-2200 焦耳的熱量，使大體積混凝土內(nèi)部溫度迅速升高。

5 建筑工程大體積混凝土施工技術(shù)優(yōu)化建議

5.1 溫度控制與裂縫預(yù)防

在配合比設(shè)計(jì)時(shí)，考慮采用低水化熱的水泥品種，如礦渣水泥或火山灰水泥等，這些水泥的水化熱相對(duì)較低，可以減少熱量產(chǎn)生。其次，添加粉煤灰等摻合料來代替部分水泥，可以降低水泥含量，進(jìn)一步減少水化熱。此外，適當(dāng)增加粗骨料的含量可以降低混凝土中的水分含量，優(yōu)化混凝土配合比。這些措施可以有效控制混凝土內(nèi)部的溫度上升，減少溫度梯度，防止溫度應(yīng)力的產(chǎn)生，從而預(yù)防裂縫的產(chǎn)生。

5.2 質(zhì)量管理與施工監(jiān)控

在選擇原材料時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行選擇，并進(jìn)行進(jìn)場檢驗(yàn)，確保原材料的質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)。采用質(zhì)量穩(wěn)定的原材料可以降低混凝土的質(zhì)量波動(dòng)，提高結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性。在澆筑、振搗、養(yǎng)護(hù)等施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，確保每個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量達(dá)到要求。例如，在澆筑過程中，應(yīng)控制混凝土的澆筑速度和溫度，避免因澆筑過快或溫度過高導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂紋。在振搗過程中，應(yīng)采用合適的振搗設(shè)備和技術(shù)參數(shù)，確?；炷恋拿軐?shí)度和均勻性。

5.3 材料選擇與水養(yǎng)護(hù)

對(duì)于大體積混凝土而言，水泥、骨料和外加劑等原材料的選擇至關(guān)重要。水泥作為混凝土的主要成分，其質(zhì)量直接影響著混凝土的強(qiáng)度和耐久性，在選擇水泥時(shí)，要優(yōu)先選擇質(zhì)量穩(wěn)定、具有良好口碑的品牌和型號(hào)。不同品牌和類型的水泥具有不同的性能和質(zhì)量，例如，使用質(zhì)量穩(wěn)定的水泥可以將混凝土的強(qiáng)度提高20%以上，同時(shí)將耐久性提高10%以上。而且骨料的選擇也十分重要，應(yīng)選用質(zhì)地堅(jiān)硬、級(jí)配良好的骨料，以保證混凝土的強(qiáng)度和耐久性。采用質(zhì)地堅(jiān)硬、級(jí)配良好的骨料可以將混凝土的強(qiáng)度提高10%以上，同時(shí)將耐久性提高5%以上。

5.4 施工人員培訓(xùn)

在建筑工程中，大體積混凝土施工技術(shù)的優(yōu)化不僅涉及材料選擇、水養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)，還與施工人員的技能和素質(zhì)密切相關(guān)。在培訓(xùn)中，應(yīng)涵蓋混凝土的制備、運(yùn)輸、澆筑、養(yǎng)護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)，使施工人員全面了解和掌握大體積混凝土施工的技術(shù)要求和操作規(guī)范。針對(duì)新材料、新技術(shù)和新工藝的應(yīng)用，培訓(xùn)內(nèi)容也應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的更新和拓展，以適應(yīng)不斷發(fā)展的建筑行業(yè)需求。在培訓(xùn)過程中，應(yīng)組織施工人員參與實(shí)際的大體積混凝土施工工程，通過親身操作和體驗(yàn)，加深對(duì)施工技術(shù)的理解和掌握。

6 結(jié)論

建筑工程大體積混凝土施工技術(shù)對(duì)于工程質(zhì)量、安全和耐久性具有重要影響。本文通過對(duì)大體積混凝土施工技術(shù)的特點(diǎn)、施工技術(shù)要點(diǎn)、施工質(zhì)量影響要素以及施工技術(shù)優(yōu)化建議的詳細(xì)分析，為大體積混凝土施工提供了全面的理論和實(shí)踐指導(dǎo)。然而，隨著建筑工程的不斷發(fā)展和進(jìn)步，大體積混凝土施工技術(shù)仍需不斷優(yōu)化和創(chuàng)新，以適應(yīng)更高的工程要求和更復(fù)雜的地質(zhì)條件。因此，在未來的建筑工程中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)大體積混凝土施工技術(shù)的深入研究和實(shí)踐探索，以提高工程質(zhì)量和安全性，促進(jìn)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。