土木建筑工程中大体积混凝土结构施工技术

【摘 要】城市现代化建设中,高层建筑所占的比例越来越多.随着建筑物高度、体积、厚度等逐渐增加,建筑基础承受的荷载越来越大,所以大体积混凝土结构被广泛应用于土木建筑工程施工.为了保证大体积混凝土结构的施工安全,本文详细分析了土木工程中大体积混凝凝土结构的施工设计和技术要点,以保证土木工程建设的质量安全.

【关 键 词】土木工程；大体积混凝土结构；施工技术；裂缝

随着建筑行业的迅速发展,土木工程施工质量要求的不断提高,大体积混凝土被广泛发应用于土木建筑工程中已是必然趋势.大体积缓凝土是一种新型的混凝土材料,与一般混凝土相比,具有水灰比小、强度高、渗透性好、持久性长等显著优势.尽管外界荷载很难引起大体积混凝土发生裂缝等质量通病,但是在其自干燥现象的影响下极容易引起自缩问题,导致混凝土出现裂缝问题而影响了土木建筑工程的施工质量.为了保证土木建筑工程的施工质量,有必要进一步分析大体积混凝土产生裂缝的主要原因,以及结构施工设计和技术.

一、大体积混凝土出现裂缝问题的主要原因

(一)水泥水化热因素

水泥在水化过程中必然要释放出一定的热量.由于大体积混凝土结构断面较厚,表面系数相对较小,导致水泥释放的热量不易扩散而聚集在结构内部,以致于大体积混凝土结构内部的温度越来越高,与外界形成较大的温差,因此出现裂缝问题.

(二)外界温度变化因素

大体积混凝土在土木工程施工过程中,它的浇筑温度随着外界温度的变化而变化.每当气温骤降的情况下,都会增加混凝土内、外部的温差,形成温度应力.温差越大,温度应力越大,产生裂缝的可能性就越大.其实,温度应力与水泥水化热因素有着共同点,就是造成裂缝的主要因素都归结于温差.

(三)混凝土自缩因素

大体积混凝土中大约20%的水分是水泥硬化所需要的,其余的都应当被蒸发掉.当蒸发掉的水分超过本应该蒸发的水分——自缩值,就会引起混凝土发生收缩.因此,混凝土自缩与自缩值有着必然关系.通常而言,混凝土的自缩值与其材料有着很大关联.比如,矿渣制成的混凝土的自缩值后期比较大,使用较细材料制成的混凝土的自缩值早期较大.

除此之外,大体积混凝土材料中的添加剂、矿物质掺合物（矿渣等）,也是非常重要的影响因素.比如,大体积混凝土中添加的高效减水剂增加了混凝土的流动性,同时也降低了混凝土的自缩值；干缩剂的添加可以将自缩值降低50%左右；膨胀剂等.通过这些例子,足见添加剂对大体积混凝土自缩值的影响.另外,水灰比、骨料的含量与种类也会影响大体积混凝土的自缩值.因此,在思考如何设计土木建筑工程中大体积缓凝土结构施工的过程中,应当将导致混凝土裂缝、自缩的因素考虑其中,才能够保证施工设计的科学性和有效性,保证土木工程的施工质量.

(四)较强的约束力

在土木建筑工程中,大体积混凝土往往都是厚重的整体浇筑物结构,导致地基对其有着明显的约束力.这种来自于外部的约束力会导致混凝土产生严重裂缝现象.大体积混凝土除了外部具有较强的约束力,内部也具有强大的约束力.当然,这种约束力主要来自于温度效应,温度效应是形成内部约束力的主要因素.

二、土木建筑工程中大体积混凝土结构施工设计

尽管关于大体积混凝土出现裂缝问题的原因的论述较多,但是总结来看主要包括两个方面的内容：一是温度应力,二是自缩性.基于以上两种类型的主要影响因素,施工方案设计中除了要考虑如何组织施工,还要考虑减少以上两种因素的不良影响.

1.控制温度应力

（1）减少水泥用量.基于水泥水化热现象的重要影响,应当减少水泥的使用量.减少水泥的使用量,相当于减少可水化的热源,水化热现象的影响也会相对较低一些.当水泥较少的情况下,还需要添加一些其他材料来保证混凝土具有符合施工标准的强度.比如,可以添加一些减水剂、混合材料,还可采用比较先进的搅拌技术,既使混凝土内部热量充分散发,又能保证具有良好的搅拌效果.

当前,水泥市场上出现一种新型的低热水泥.比如,选择大坝水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等类型的地热水泥.使用该种类型的水泥,可以降低水化热引起的混凝土温度变化.

（2）控制浇筑温度.由于混凝土浇筑温度随着气温的变化而变化,上升的浇注温度会影响混凝土发生温度应力.因此,土木建筑工程中的大体积混凝土的浇筑工作应当尽量避免在炎热的夏天进行,尽量避免正午施工.倘若一定需要在仲夏正午施工,一定要采取有效措施降低原材料温度,进行有效的冷却处理来降低浇筑温度.

（3）强制降温.必要时刻,必须采取强制措施来降低混凝土的温度.比如,在混凝土内部预埋水管,向管中排放冷水,利用冷水的温度来降低混凝土的内部温度.

2.提高抗裂性能

（1）掺加添加剂.为了有效控制混凝土的自缩值,必须采取适当措施补偿收缩混凝土,将混凝土的自缩性严格在适合施工的范围之内.因此,应当严格按照混凝土外加剂应用技术规范的标准要求来进行补偿措施.要想得知准确的限制膨胀率,必须在实验中进行限制膨胀率实验.只有通过科学技术手段得到的限制膨胀率才能够保证大体积混凝土具有良好的抗裂性.

（2）添加增强材料.所谓的增强材料就是一定程度上可以提高混凝土抗拉强度的材料.比如,有机纤维、无机纤维、金属纤等材料.倘若在大体积混凝土施工中广泛应用这种材料,能够显著增强混凝土的抗拉强度,提高混凝土的抗裂性能.

（3）添加配筋.科学实验证明,在混凝土在添加合理的配筋能够有效提高混凝土的抗裂性.倘若使用的配筋直径较小、分布间距较小,抗裂效果会更加显著.比如,配筋分布间距小于10cm时,混凝土的裂缝宽度就可以控制在0.005cm以内.由于土木建筑工程中大体积混凝土结构的中间配筋较少,可以适当地在中间添加一些温度筋,增强对薄弱部分的有效控制与管理.

（4）控制混凝土材料配比.混凝土材料的配比并不随意的,需要依据科学的技术手段来获得.在正式施工之前,技术人员应当在试验进行混凝土材料配比试验和验证,经过多方比较后方可确定较为合理的配比.这样制作出来的混凝土的强度才会满足工程的设计和施工要求,保证混凝土结构的强度.同时,在搅拌过程中严格按照规章程序进行工作,保证混凝土材料充分融合,避免产生离析现象.

（5）其他方式

除了以上几种方式,还应当注意其他方面.比如,骨料配比、骨料种类、水灰比等.其中,骨料作为混凝土的主要材料,沙砾的大小、光滑度等因素都将影响混凝土的强度.

3.减少约束力

（1）减少内部约束力.由于大体积混凝土的内部约束来自于温度应力,那么只有减少温度应力才有可能减少内部约束.较少温度应力影响的有效措施,上述内容中已经有详细地论述,在此不进行过多论述.除了上述内容中论述的方法,还有一种保温的方法,比如暖棚发、覆盖法和蓄水法等.这些方式都是经过实践论述的、非常有效的保温方法,能够将混凝土内部温度保持在一定范围之内,减少与外部温度差异.

（2）减少外部约束力.减少外部约束力,主要应当从如何减少地基对混凝土结构约束力的角度出发.在当前土木建筑工程市场上,减少地基对混凝与约束力的方法主要就是指设置滑动层的方法.所谓的滑动层,就是指在大体积混凝土和地基之间设置的沥青油毡层或砂垫层.滑动层的设置能够减少地基对大体积混凝土约束,保证混凝土地块能够自由变形,进而降低裂缝的风险

三、结束语

在土木建筑工程中,大体积混凝土结构施工技术涉及诸多方面,是一项综合技术.针对大体积混凝土结构施工中常见的质量通病—“裂缝”问题,本文对其原因进行了详细论述,发现问题主要包括两个方面：一是温度应力,二是混凝土自缩.为了有效解决这两个方面的问题,必须严格设计施工方案、选用科学的构造和符合标准的施工材料,并注意施工工程中的每一项施工技术,最大程度地避免裂缝问题的出现.