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建筑大体积混凝土施工质量管理探讨

发表时间：2021/4/30 来源：《基层建设》2021年第1期作者：赵琳琳

[导读] 摘要：同普通混凝土施工相比较，大体积混凝土施工具有施工时间长、施工量大、施工情况复杂等特点，而且此类构件往往对结构性能有很高的要求。

        泰安裕和泰置业有限公司山东泰安 271600
        摘要：同普通混凝土施工相比较，大体积混凝土施工具有施工时间长、施工量大、施工情况复杂等特点，而且此类构件往往对结构性能有很高的要求。在施工过程中，由于施工量大，对施工人员的技术水平要求很高，在施工中防止混凝土内部温度过高而产生裂缝，一旦产生裂缝，会对后期的建筑安全带来极大的危害。因此，研究建筑大体积混凝土施工质量管理具有重要意义。下面笔者就对此展开探讨。
        关键词：建筑；大体积混凝土；施工质量管理；
        现阶段，大体积混凝土受原材料、配合比设计、制备运输、施工工艺、养护条件等众多因素的影响，其安全与质量要求比常规混凝土更高，受施工现场各方面条件限制，大体积混凝土在施工过程中极易出现裂缝，不仅影响观感质量，还会使建筑工程产生安全隐患。因此，建筑工程施工过程中施工人员必须格外重视大体积混凝土的裂缝控制工作。
        1 大体积混凝土工程施工过程中存在的问题
        大体积混凝土浇筑过程中，在水化温度、弹性模量、气温、风速、湿度等因素综合作用下，再加之工艺不合理，忽视建筑施工过程控制，易产生裂缝。为实现对裂缝的有效控制，浇筑大体积混凝土时，要重视温度变化控制，抑制裂缝产生。要控制大体积温度拉应力，使其小于混凝土抗拉强度。同时采取措施控制环境温度和混凝土温度，加强养护，降低大体积承台施工的内外部拉应力。只有在做好这些工作的前提下，并严格按要求施工，才能有效控制大体积混凝土内外部温差，实现对裂缝的有效预防和控制。
        1.1 设计方案或施工操作不当
        在施工过程中由于结构特殊而容易造成应力集中的位置，例如转角部位或者截面突变的位置，常会存在设计缺陷，或者在对外约束形式处理不恰当，针对这些问题，相关设计人员在这些特殊的位置在设计方案的过程中应投入更多注意力。另一问题则为由于混凝土的配比设计不合理，常会导致混凝土的收缩变形效果与预想方案中的形状差异较大，或者抗拉强度较低的问题。而在施工过程中，由于施工养护技术不成熟，对检测养护方面重视力度不足等问题往往也会造成大体积混凝土产生裂缝。
        1.2 水泥中水分蒸发化热的影响
        根据混凝土冷凝的物理原理和混凝土化学成分原理，凝固过程中的水化过程由于其产生大量的水化热，该部分水化热量是混凝土的内部温度不断变化并且呈上升趋势的主要原因。并且由于大体积混凝土的体积较大，热量难以透过厚厚的混凝土层而散发，则会导致建筑结构中心温度高，而表面温度较低的状况。根据力学和热学的相关原理，若温度差为内高外低的状况则会导致混凝土表面产生拉应力，内部产生压应力，最终导致大体积混凝土的形状与预设方案有所出入，并且容易在混凝土表面产生裂缝。
        1.3 混凝土收缩变形产生影响
        混凝土的硬化过程常常会伴随着一定的体积收缩，而这一收缩过程则会使其内部产生一定的收缩应力。根据物理力学定理可知，当混凝土结构的抗拉强度小于收缩应力时，则会使混凝土结构中产生收缩裂缝。根据相关经验以及知识原理，大体积混凝土结构主要存在五种收缩变形问题，即凝缩变形、干燥收缩变形、冷收缩变形、自身收缩变形与碳化收缩变形。
        1.4 约束条件对混凝土结构产生影响
        约束作用常会对混凝土的硬化变形过程产生影响，混凝土受到阻碍其变形而产生相应的拉应力。根据相关原理，我们可知对混凝土结构产生影响的约束作用分为外约束与内约束，内约束指混凝土结构内部的收缩温度与非均匀分布，这一约束的产生原理为混凝土结构中各质点不能够均匀受力变形。外因素指结构的边界条件。
        2 相关技术要点与解决策略
        2.1 采取科学合理的设计方案
        在进行相关设计方案策划中，应考虑在大体积情况下干扰因素的影响程度，比如大体积的水泥泥土建筑物中，水泥的用量过大则会导致混凝土水化热的升高。因此在设计过程中则应采取科学有效的方式解决这一问题，使混凝土的内外结构温差<30℃。

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且大体积混凝土结构应采用强度等级在C20~C30的范围内混凝土材料。采用上述方法能够有效地确保混凝土在大体积的情况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。
        2.2 注重温度控制
        在大体积混凝土施工过程中，为了保证施工质量，减少裂缝的产生，应对温度进行有效控制，进行多点温度测量，对各测温点的温度进行统计、记录，为保证测量结果的准确，应避免测温时温度计直接与钢筋接触。混凝土成品质量同施工期间外界温度变化有很大关系，混凝土内外温差是混凝土产生裂缝的重要原因之一。大体积混凝土施工过程中，由于浇筑面积和浇筑量很大，成品面积也很大，大量的水泥凝结硬化过程中，因为水化热的原因，产生大量的热能，在混凝土内部聚集，使得混凝土内部温度上升，最高可达80℃左右，而混凝土表面散热较快，这样就会导致内外温差加大，在内外张力的作用下，形成裂缝。另外，混凝土温度受到混凝土施工时外界温度、混凝土内部水化后温度和混凝土散热后温度等因素的影响，同浇筑时的外界温度关系较大，外界温度越高，施工温度就越高，如果此时外界温度突然下降，会导致混凝土内外温差加大，内外受应力作用不同，从而产生裂缝。为了避免此类问题的出现，施工时可选用降温法，如设置冷却水循环系统来进行降温，也可选用保温法，在外部设保温材料，使其缓慢降热，减小温度对混凝土强度的影响。
        2.3 注重材料控制
        混凝土的主要力量来自于水泥的水化热，因此，在选择混凝土原材料时，应优先考虑水化热较低的水泥种类，单位水泥的用量应控制在380kg。关于骨料的选取，应优先考虑膨胀系数，膨胀系数较小的骨料，更能够在混凝土结构中发挥良好性能。以碎石形状为最佳，采用的碎石径粒应大些。有效降低冷凝过程水化热，可以向混凝土中加入优质煤灰粉这一添加料，煤灰粉的使用用量应高于20%。外加剂也可以选用一些高效减水剂和膨胀剂，外加剂的使用可以改善混凝土的工作性能，并且减少混凝土结构固件中胶凝材料的使用量，能够有效地提高混凝土的整体强度，增强其防水性、抗裂性。
        2.4 控制相关约束条件
        在大体积混凝土建筑工程中，控制温度的本质是混凝土结构的拉应力小于混凝土的抗拉强度，通过采取一系列温度控制措施，使大体积混凝土内部温度的变化得到有效控制，使其向预设的方案发展。具体的温度控制措施可以参考如下：降低混凝土的内外温差，采取有效措施；使混凝土的分布保持均匀，使其达到科学允许的范围；控制基础温差，防止产生与预设方案差异较大的收缩变形；注重混凝土的降温速率控制，防止产生冷击反应。
        2.5 大体积混凝土成品养护
        大体积混凝土工程浇筑完成，应及时对其进行养护。根据天气条件和温度变化进行保温保湿工作，养护时间一般≮21d，在夏季高温季节养护时间≮28d。通常的降温手段是在混凝土中预埋冷却水水管，浇筑完成后，通入凉水降低混凝土内部的温度，减小内外温差，避免裂缝的产生。冷却水管均匀分布，水平间距和垂直间距均保持在2.0～3.0m之间，水流量一般为16～22L/min。如外界温度过低，需要在混凝土外部加盖保温材料，使混凝土缓慢降热，防止混凝土表面裂缝的产生。
        2.6 注重大体积混凝土温度监测
        大体积混凝土要合理布置测温点，能获取混凝土最高温度、外表温度、温度差及降温速率等。因此，需在温度变化较大和易冷却部位设置测温点。一般在距混凝土外表面3～5cm 处设测温点，获取大体积混凝土外表面温度。在承台高度的 1/2～1/3处设置测温点，以测量大体积混凝土内部温度。
        结束语
        综上所述，大体积混凝土施工更多地应用在各种工程中，对防止大体积混凝土施工产生的裂缝也在不断的研究，并取得了一定的成效。在不断总结相关经验的同时，还应根据建筑的不同结构特点、受力情况、当地气候地理条件、施工现场等多方面因素综合考虑，从施工设计、原材料选用、施工工艺、温度控制、成品养护等各方面入手，进行全面的质量管理，减少裂缝的产生，保证建筑质量。
        参考文献：
        [1] 贾蓉蓉.超大体积混凝土配合比设计优化及裂缝控制技术研究[J].山西交通科技，2019（06）：118-119.
        [2] 肖启艳，李国太.装配式混凝土结构质量控制研究综述[J].九江职业技术学院学报，2018（03）：121-124.