淺談建筑工程中大體積混凝土施工技術及裂縫控制

李偉

摘要：隨著國內經濟的快速發展，建筑行業成為牽頭行業，對國內經濟的發展具有非常巨大的影響，對該行業的重視與技術的更新是發展國家經濟的必然舉措。在建筑工程中，混凝土作為建筑基礎材料被廣泛的利用。它是一種非均質脆性材料，其特點是非均質性，主要是由砂石等基礎材料混合制成。因混凝土本身的可塑性作用以及約束性問題，容易導致混凝土在硬化之后其內外結構中會出現許多微型孔洞和氣穴，甚至出現細微的裂縫。對于大體積型的混凝土硬化處理，在硬化過程中本身會釋放大量的水化熱，將會導致混凝土的內溫急劇升高，而出現較多的裂縫?；炷烈坏┦艿截摵沙休d或溫差變化等因素影響，所有潛在的細微裂縫會貫通擴展，以至于形成我們可以通過肉眼觀察到的裂縫。因此，如何在混凝土硬化過程加入技術處理，控制裂縫是施工所面對的首要問題。

關鍵詞：建筑工程；大體積混凝土；施工技術；裂縫

中圖分類號：TU198文獻標識碼： A

一、相關理論概述

1、基本概念

混凝土，學科名詞解釋為:“砼(tong)”，是指由膠凝材料將集料膠結成整體的工程符合材料。建筑施工中的混凝土一般在理論意義上與其相同，但在通俗意義上則是指利用水泥作為膠凝材料的核心，將砂石作為集料膠，再混入水中，加入相應的參合料按照一定比例配合攪拌而成的水泥混凝土，是目前國內普通建材料首選材料。

2、混凝土裂縫相關概述

混凝土裂縫是混凝土在硬化過程中經過水化熱化學反應后，形成的氣穴與細微裂縫，經過高負荷承載后所出現的肉眼可觀察裂縫。經過研究發現，目前造成混凝土裂縫的原因主要有:

第一，水化熱化學反應的影響?；炷恋暮诵哪z材料是水泥，而水泥在混凝土的澆筑完短期內會發生強烈的水化熱反應，即水泥的水化生熱。大量的水化熱短時間內集聚在混凝土的內部結構中，在冷卻過程中慢慢釋放出熱量，如此混凝土中心溫度遠高于表層溫度，從而導致混凝土出現了差距較大的溫度階梯，內外部壓強發生變化，表面形成拉力而內部形成聚合力，導致混凝土的內外拉扯的中間地段出現裂縫。第二，樓板的物理性反應對其造成影響。樓板的彈性作用會導致支座處的負筋下沉，這會導致混凝土發生裂縫。第三，溫差對混凝土的裂縫影響巨大?；炷恋膬炔繙囟仁怯赡z材料在水化熱過程中發熱所決定，其中還包括澆筑溫度，而澆筑溫度同外界溫度是成正比的，如果外界溫度短時間極速降低，就會導致混凝土的內外溫度出現差別，由此引發巨大的溫差，極易引起混凝土的開裂。第四，混凝土的配置比例對裂縫程度的多少及大小其決定作用?；炷廉斨械乃冶纫刂圃?.24－0.38之間，其最大的可控制范圍不能超過0.6。而當今普遍施工過程中，為了減少原料的投入，降低成本，獲得必要的流動性與澆灌質量，經常加大水灰比例，往往超過了最大可承受0.6數值，在凝膠材料水化熱后，多余的水灰就會以固體顆粒的形態殘留在混凝土當中，或者形成氣泡，從而導致混凝土內部出現大面的氣穴，降低了混凝土的實際抗荷載力量，引發裂縫

二、混凝土裂縫控制技術

1、溫度控制

溫度是導致混凝土內外溫度產生差異的主要原因，也是解決裂縫的首要問題，對溫度的控制可從兩個方面進行:(1)外界溫度控制:盡量避免高溫施工作業，高溫可直接加劇混凝土內部的溫度聚集而產生溫差?？梢赃x擇春秋季搞工程建設，避開夏季工程作業。其次，白天溫度高，夜間溫度低，工程作業可調換到夜間施工，這樣直接避免了白天的高溫。一般情況下外界溫度在25℃以下易進行混凝土施工。(2)混凝土原材料首先應避免陽光照射，以免在入料之前，已經內部充滿了溫度，造成內部溫度直接升高。其次，陽光照射水泥，可使水泥的塑凝性能大大降低，不利于凝結。水泥還應避免因放置不當造成潮濕，而損壞了水泥的塑凝性能，水泥凝結性能不好，也可使混凝土發生脫落裂縫。(3)在混凝土澆筑施工的過程中，應邊施工邊用遮陰網、草簾揭蓋混凝土，避免溫度過高導致裂縫?；炷聊Y后在遮陰網、草簾上噴灑水，以降低混凝土表面溫度，阻止內外溫度產生溫差，從而阻止裂縫的產生。邊施工邊覆蓋邊灑水冷卻。(4)內部溫度控制:除了放置好水泥之外，解決好水泥水化熱，也是一個重要因素。在工程施工中一般可選擇低熱或中熱量水泥，如常用的礦渣水泥、抗硫酸鹽水泥、粉煤灰水泥等進行混凝土攪拌;(5)在混凝土攪拌時還可摻加粉煤灰或減水劑;作為混凝土的復合外加劑，以降低混凝土水化熱的內部溫度。粉煤灰或減水劑能大量吸收混凝土水化熱的熱量，從而更好的阻止混凝土裂縫。(6)在遇到大體積混凝土時，施工應分層分塊進行，并且邊澆筑混凝土，邊用振動棒振搗，而且振搗時間和頻率，力度要符合施工要求，振搗一方面使混凝土內部溫度在凝結前很好的釋放，另一方面可減少混凝土內部的砂石顆?？障?，以減輕混凝土因施工導致的裂縫。

2、地基建造結構控制

地基是影響整體建筑工程質量的關鍵因素，也是解決混凝土裂縫的主要部位:(1)地基結構設計合理，開挖深度、跨度、軟硬度都要符合施工標準，否則地基出現塌陷或沉降都會裂開墻體混凝土縫子。(2)用大號鋼筋，鋼筋網加固地基，避免在軟土和水位較淺的地方建造地基。(3)在地基施工時，振動棒振實混凝土，使其不能產生空隙。待地基混凝土凝結塌實時，地基周圍在用土覆蓋完畢，并且覆土夯實地基。

3、改變施工方法和施工技術進行裂縫控制

工程建筑隨著科學技術的發展，在施工方法技術，混凝土方面也要有所創新和進步。(1)在工程建筑中充分利用大體積混凝土施工方法進行，大體積混凝土，其一次澆筑量大、速度快，在工程建筑中更有施工優勢，節約時間，縮短干縮程度，有效防止混凝土裂縫。(2)混凝土裂縫注漿技術:自從壞氧樹脂類高分子材料被用于混凝上建筑物裂縫修補工程后，至今它已經成為僅次于鋼材和水泥的第三種材料被廣泛應用。當環氧漿液黏度大，裂縫寬度較小時，這種修補方法并不一定十分成功。由日本引入一種“壁可”注漿技術，則是通過橡膠管的彈性收縮壓力自動完成注漿，緩慢均勻地灌漿壓力可將縫隙中的空氣壓入混凝土毛細管中，通過混凝土的自然呼吸作用排出，有效地避免了氣阻現象，從而保證了灌漿質量。在無人看管的情況下，注漿管靠內部壓力可以持續很長時間自動注漿，需要人工操作的只是用泵將漿液壓入到注射管內。(3)施工原材料方面:改變水泥的傳統制作，在硅酸鹽水泥中加入棉花粉末，改良水泥的特性，制造出新型的水泥，使水泥性能更優越，作用更強。

三、基礎底板大體積混凝土溫控工程

以某高層公寓的基礎底板混凝土的溫控工程施工為例，該基礎的平面尺寸大約是 1205. 28m2，混凝土的厚度一般約為 1.5 米，加厚局部，最厚處大約 3.9 米，澆筑混凝土的量為 2200 m3。平均氣溫為21℃?；炷恋膹姸葹?C35，防水的等級為 P8。采用連續推進，一次到頂，自然流淌的施工技術。經計算，表面的溫度為 24. 82℃，二者溫差為 15. 40℃，。而大氣溫度和表面溫度之差是 3. 82℃，所以不用采取其他的措施 。 局部加厚的混凝土內部的最高溫度是 50. 15℃，表面溫度是 23. 46℃，溫差是26. 69℃，超過規定的25攝氏度，調整之后，表面溫度和大氣溫度的差，分別為 19. 75℃和 9.40℃。

結合圖 l、圖 2 更加以上顯示出的數據分析工程實測的平均溫度曲線，說明經驗公式和測溫度間有一定的偏差，需要研究更為精準的方法，方便知道大體積混凝土的實際施工。所以控制大體積混凝土由于水泥水化熱而產生的溫度裂縫，是保證建筑基礎底板大體積混凝土工程質量的關鍵。

三、溫度應力場與溫度場的有限單元法

大體積混凝土里，由于水化熱是隨著時間變化的一個物理量：有限差分解法、解析解法、有限單元法。大量工程的計算結果顯示，有限單元法是最好的。其具有的優點如下：

①容易適應不規則的邊界；②溫度的梯度比較大的區域里，可采取的措施是加密局部網格，使計算的精度提高。

1、線性瞬態熱傳導問題求解

那么所討論的問題為線性的。用隱式餌法中向后差分法來求瞬態的熱傳導，隱式的解法之中，效果較好的就是向后差分法。

該式是線性方程組。t=0是初始瞬時，視為 {T}n，代到該式中，可求得第一時段的溫度{T}n+l，用此方法逐步進行遞推，可計算任意時間的溫度。

2、傳熱問題

為充分的考慮土壤溫度場與大體積混凝土溫度場互相的影響，采用了一維不穩定的耦合熱傳導的方程組描述出混凝土傳熱的問題。

3、分析 ANSYS 5.7 的計算結果

本文采用了 ANSYS 的有限元分析軟件模擬計算了大體積混凝土的溫度場，提供出預防混凝土產生裂縫的數據，為確定大體積混凝土中耦合溫度場運用的必要性及其內部溫度場分布的規律。

結束語

大體積混凝土施工中的各道工序都影響著其施工質量，前期材料的選擇、混凝土澆筑過程中的振搗以及溫度測量和施工縫的設置都應該嚴格按照設計規范要求進行。只有通過施工過程中控制好每一道關鍵環節，才能建造出優質的大體積混凝土結構。

參考文獻

[1]陳理想.港口與航道工程中大體積混凝土的施工裂縫控制[A].《建筑科技與管理》組委會.2014年3月建筑科技與管理學術交流會論文集[C].《建筑科技與管理》組委會:,2014:2.

[2]劉敬,熊寶強.淺談高層建筑大體積混凝土施工的溫度裂縫控制措施與方法[J].陜西建筑,2014,03:29-32.

[3]祖華.土木建筑工程中大體積混凝土結構施工技術探討[J].江西建材,2014,05:55.

[4]薛澤龍.建筑工程施工大體積混凝土裂縫防治措施之我見[J].福建建材,2014,02:79-80.