大体积混凝土施工控制技术浅析

大体积混凝土施工控制技术浅析

张宪峰

中铁四局集团安徽工程咨询公司  安徽省  合肥市  230000

摘要：随着我国基建事业的迅猛发展，大体积混凝土施工在建设中占有很大的比重。与小体积混凝土的施工相比，大体积混凝土的施工复杂性则大了很多，尤其是工后出现的裂缝更是施工中最常见的问题，如果控制不好，那么桥梁结构的正常使用寿命和承载力就会削弱，并且耐久性也会下降。说以，必须对大体积混凝土的施工进行有效的技术控制。

关键词：大体积混凝土；控制技术

1 大体积混凝土的定义及常见病害（裂纹）原因分析

1.1大体积混凝土施工的定义

混凝土是脆性较强的复合型材料，由块状碎石、砂子、水泥和水组成。在配合比方面，每个国家的规定都不同。在美国规定为：无论在什么样的浇筑性混凝土中，只要混凝土的结构性质受到温度影响的就被视为大体积混凝土。在我国规定为：在由混凝土建筑的构筑物中其所用的混凝土最小部位尺寸大于1m就可被认定为大体积混凝土。

1.2 裂缝产生的原因分析

在混凝土施工中裂缝产生的原因有很多种。首先，大体积混凝土结构断面尺寸比较大，混凝土浇筑以后，由于水泥的水化热，内部温度急剧上升，此时混凝土弹性模量很小，徐变较大，升温引起的压应力并不大；但在日后温度逐渐降低时，弹性模量比较大，徐变较小，在一定的约束条件下会产生相当大的拉应力。如采取措施不当很容易产生温度裂缝。混凝土的水化和硬化过程就受到温度影响，如混凝土在浇筑后受热导致整体结构膨胀，然而冷却后产生的硬化又会使其收缩。混凝土结构破坏就是由水化和硬化情况造成的，最终导致裂缝产生。

再者，由于混凝土复合型脆性材料。本身就具有产生裂缝的可能性（即内在因素）而且还有一些外在的裂缝因素。内在因素引起的裂缝是材料自身存在的不可能避免，外在因素引起的裂缝则为施工技术、材料配比等。

最后，在混凝土结构中抗压和抗拉强度的差异很大，其中抗压强度要比抗拉强度大一些。混凝土的体积与产生的断面尺寸成正比，由于温度的影响使混凝土的水化和硬化时，其内部结构有较大的变动，并且内外部同时产生一定得强度拉力。大体积混凝土建筑中钢筋用的比较少，并且埋在内部的部分较多，表面只有少量的钢筋，或根本不配置钢筋。因此混凝土自身结构独自承担温度影响所产生的张力和收缩力。

所以，我们不仅要重视而且还要积极的研究受控温度的情况，避免或者减少对混凝土裂缝产生的影响。

2 大体积混凝土施工控制措施

2.1 原材料控制

混凝土的主要成分为水泥和砂石。对所选择的的原材料要谨慎处理（选取优良的原材料，采用“低砂率、低坍落度、低水胶比、掺高效减水剂、高粉煤灰掺量”，减少内外温差），由于温差影响大体积混凝土裂缝的情况较为重要，然而温差的产生主要来自与水化热情况，因此所选择的水泥要水热化程度较低、凝固时间长并且凝结后的强度较高。在市场上有很多种类的水泥，如有矿渣硅酸盐类水泥、火山硅酸盐类水泥等。必须要选择使用时有较高安全性的材料，以使工程的质量得到保障。需要的砂石可依据施工要求进行选择，以挑选能够节省用水量和水泥投入量为原则。采用碎石而非卵石作为粗骨料，因为碎石的强度较高，抗裂性能好。并且还可以在原料中掺入掺合料和外加剂等，这些辅料的加入能够很好的改良混凝土的性能，从而减少水泥的用量及用水量。达到缩减水热化和硬化所产生的拉力的目的。

粗集料和水的温度是影响混凝土出机温度的关键因素，再者为砂石的温度，而水泥的温度影响还不明显。所以，粗集料的温度一定要控制好。对于石子，在夏季施工时，四周的温度较高，对建筑材料可利用蓬布进行覆盖，避免由于太阳直射而导致石子等材料温度过高，对施工的质量产生一定的影响。同时，在使用前，可使用洒水的方式对石子进行降温。对于输送泵，借助草袋覆盖混凝土输送泵水平泵管，并采取随时洒水降温方式，减少其额外热量的吸收。针对混凝土，在运输过程中，利用蓬布将其遮盖，避免太阳直射。

2.2施工环节控制

（1）搅拌环节：搅拌方式与混凝土的强度有很大的联系，经过证明，二次投料的方法能够有效的减少混凝土上下层的强度差，并确保砂石与水泥浆分散开。能够使混凝土在凝固后加强结构的相对精密、粘着力。并在浇筑一个小时后运用二次振捣的方法进行接缝。

（2）浇筑环节：在一般情况下，0.6以下为泵送混凝土水灰比的最佳值，并且，要准确的控制好混凝土的塌落程度。对于塌落度，可运用调整砂率或掺用适当的减水剂方法，塌落度问题能够很好的处理好。但必须注意，不能以乱加水来调整混凝土塌落度。在施工前，要准备好有关的材料以及设备，例如，水泵与测量的设备等。在大体积混凝土浇筑过程中，浇筑要分层进行，并要严格控制上下层的浇筑间隔时间，避免泌水层的出现。与此同时，可在分层浇筑面上设置集水坑，再用泵把收集在集水坑中的多余水分抽出。分层浇筑的间隔时间要在确保上层混凝土表面温度与大气平均温度一致时为最佳时间。上层钢筋要在下层混凝土强度达到预期标准后，且室外温差达到规范范围时再进行捆扎。此外，依据混凝土内部的温度，对冷却水管进行水流量与温度适当的进行调整，冷却水管进行降温时要科学合理。

（3）其他注意事项：在顶板施工时，对模板的拆装要严格要求，在设计强度未达到之前不可以拆除模板；在验收时要严格的审查设计图纸，对钢筋规格强度、结构运用及混凝土养护过程中温控措施的合理性进行详细审核；浇筑完成后开展养护工作过程中，对混凝土表面适当采取温控措施，确保养护温度达标，进而达到养护效果，养护技术在于提高混凝土抗压强度为主要目的，在混凝土施工中不可缺少。

2.3温度检测

对大体积混凝土温度变化情况要确保能够及时的掌握，需对大体积混凝土温度进行监测控制。温测布置是为了确保温度检测控制的作用能够充分发挥的关键所在，所以，在布置温测的过程时，要坚持“底部--中部--表面”的布置顺序，把温测布置的代表性、层次性体现出来。一般来说，80cm左右为垂直测点距离的最佳控制值。对于平面温测来说，中间和边缘最好，并且要将测点距离控制在5m左右。在测量混凝土内部温度过程时，最好运用预留孔洞的方法，以相互对应为基础原则，一个测温孔对应一个测点。同时，以半导体液晶显示温度计作为测量仪器。必须注意的是，在测温过程中，以混凝土升温阶段为基础，若温度差大于25℃，需采用有效措施，及时减少相应的覆盖，迫使温度降下来。以混凝土降温阶段为基础，若温度差大于25℃，则需采用有效措施增加其温度，达到保暖效果。

关注混凝土内部温差检测，大体积混凝土内部某点（如中心点）的温度随时间变化而发生变化。混凝土内部同—点在不同时间的温度差值称为内部温差。因此内外温差和内部温差是两个不同的概念，前者是同—时间，不同点的温差，后者是不同时间，同—点的温差。当大体积混凝土浇筑在基岩或老混凝土上时，由于基岩（或老混凝土）的压缩模量（或弹性模量）较高，混凝土温度变化所产生的变形受到基岩（或老混凝土）的约束，而在新浇混凝土内部形成温度应力。在升温阶段，约束阻止新浇混凝土的温度膨胀变形，在混凝土内形成压应力，而在降温阶段，新浇混凝土收缩（降温收缩与干缩）因存在较强大的地基或基础的约束而不能自由收缩，在新浇混凝土内形成拉应力，由于升温较快，此时新浇混凝土的弹性模量较低，且徐变影响又较大，因此压应力较小，但是经过恒温阶段的降温时，新浇混凝土的弹性模量已较高，形成的拉应力也较大，除了抵消升温产生的压应力外， 还存在较高的拉应力，导致产生内部裂缝。当结构厚度较小且约束较大时，拉应力分布较均匀，而产生贯穿全断面的裂缝，影响结构安全和造成渗漏。

3 结语

目前，在建设大体积混凝土施工中，很容易产生裂缝的现象。所以一定要加强施工控制以及重视原材料的选择与应用，并在大体积混凝土中做好每一个环节，合理的运用施工方案和控制技术，以确保大体积混凝土的施工质量，以促进桥梁事业的顺利发展。

参考文献

[1]朱永汉；戴家信；谈谈控制大方量混凝土裂缝的认识[J];山西建筑；2009（19）；578

[2]《中外企业家》王彦. 建筑工程大体积混凝土施工技术要点探讨.2020（17期）