趙 慧

　　大體積混凝土具備結構尺寸大、混凝土標號高、鋼筋密集、澆筑作業(yè)量大、施工周期長(cháng)等特點(diǎn)，其施工易受外部環(huán)境影響，施工難度大且工藝復雜。因此，在工程建設過(guò)程中，應當重視大體積混凝土施工管控，通過(guò)不斷優(yōu)化施工流程和完善施工技術(shù)，最大限度地發(fā)揮大體積混凝土的應試用價(jià)值，進(jìn)而持續提升大型工程和特大型工程的驗 施工質(zhì)量。

　　大體積混凝土施工裂縫成因

　　1.溫度效應

　　混凝土澆筑完成后，由于水泥水化熱在其內部的積聚和擴散，再加之外部環(huán)境因素(氣溫突變、起風(fēng)等)的影響，導致混凝土的不同部位處于不同溫度(通常為中心溫度高、表面溫度低)，從而產(chǎn)生溫度效應。

　　外部環(huán)境的影響?；炷翝仓瓿珊笠话惚┞队谕獠凯h(huán)境中，因此受各類(lèi)環(huán)境因素的影響較大。尤其是在冬季以及夏季等極端環(huán)境中，混凝土受外部環(huán)境影響最大。例如，在中國“四大火爐”城市之一的武漢，其夏季(6～9月)每天10:00至15:00通常為氣溫最高值,地表最高溫度可高至70℃,其冬季(1月～2月)每天的氣溫最低值一般出現在夜間，最低可至-18℃，這種極端氣溫變化會(huì )對大體積混凝土產(chǎn)生不利影響。

　　內部條件的影響。研究數據顯示，水化反應產(chǎn)生的熱量在200～400KJ/kg，可導致單位混凝土溫度上升30～40℃。通常情況下，混凝土人模溫度為25～35℃，由此可粗略推算水化反應產(chǎn)生的熱量可使大體積混凝土升溫至55～75℃。值得注意的是，隨著(zhù)混凝土斷面尺寸的增加，其內部蓄熱散失所需的時(shí)間也越長(cháng)，對于混凝土的影響就越不利。

　　2.約束效應

　　溫差約束。在混凝土施工過(guò)程中，外部氣溫的突變會(huì )致使混凝土產(chǎn)生裂縫。隨著(zhù)氣溫變化幅度的增大，混凝土內外溫差隨之增大，溫度應力也隨之提升。溫度應力的增加會(huì )加劇混凝土中心區域的變形，進(jìn)一步引發(fā)更嚴重的結構變形應力。當應力差演化為負值時(shí)，混凝土就會(huì )發(fā)生開(kāi)裂。因此，必須要采取有效措施對混凝土進(jìn)行保溫，通過(guò)表面覆蓋等手段將混凝土內外溫差降至最低，進(jìn)而有效控制結構變形。隨著(zhù)混凝土結構變形情況的緩解，其外部對于內部產(chǎn)生的壓力也會(huì )減小，當這個(gè)壓力減小到一定程度，則可以有效避免混凝土開(kāi)裂。

　　混凝土收縮約束。大體積混凝土在澆筑以后極易產(chǎn)生收縮裂縫。其原因主要在于，為了確?；炷辆邆涑浞值牧鲃?dòng)性，同時(shí)在運輸過(guò)程中不會(huì )因水分流失而導致硬結，因此在混凝土實(shí)際攪拌過(guò)程中，往往會(huì )加入較多的水，這一用水量一般會(huì )超出混凝土水泥水化反應所能消耗的用水量。研究數據表明，在混凝土配合比設計中，只有約20%的水量用于水泥水化反應，剩余約80%的水量需借助蒸發(fā)揮發(fā)。而水量蒸發(fā)過(guò)程會(huì )致使混凝土內部產(chǎn)生一定的收縮應力，當收縮應力不斷增加并超出混凝土的抗拉承載力時(shí)，則會(huì )導致開(kāi)裂。

　　大體積混凝土施工裂縫控制策略

　　1.嚴控混凝土中心溫度

　　優(yōu)選原材料控制水化熱。優(yōu)化水泥品種：為降低水泥水化熱，其一，選用低水化熱的膠凝材料，例如粉煤灰質(zhì)水泥、礦渣水泥或者是抗硫酸鹽水泥;其二，減少水泥用量，在混凝土中使用礦渣、粉煤灰等活性材料代替部分水泥，以降低整體水泥比例。優(yōu)選粗細骨料：粗細骨料在混凝土中的比例占70～80%，其選擇對混凝土性能有顯著(zhù)影響。為了控制水化熱，應優(yōu)選大粒徑粗骨料。較大的粗骨料粒徑可減少表面黏附的水泥量，進(jìn)而降低單位混凝土的水泥含量，減少水泥水化熱。具體來(lái)說(shuō)，應優(yōu)選粒徑在5～31.5mm范圍內的碎石，且碎石含泥量應控制在1%以?xún)?。細骨料方面，應?yōu)選大粒徑中粗砂，且其含泥量應控制在2%以?xún)?，超標的中粗砂應用水沖洗去除過(guò)多的泥土。

　　優(yōu)選摻合料和外加劑：在混凝土配合比設計過(guò)程中，可以使用礦渣、粉煤灰等活性材料減少水泥所占比例。摻人粉煤灰，可以大幅提升混凝土的和易性，進(jìn)而優(yōu)化其工作性能。然而，粉煤灰的摻入量需要控制在合理范圍內，研究顯示，過(guò)多的粉煤灰會(huì )削弱混凝土早期極限抗拉強度，導致表面開(kāi)裂。通常情況下，粉煤灰的摻入量應控制在水泥含量的15%左右，并符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T1596-2017)的質(zhì)量要求。通過(guò)外加劑的摻入，可以提升混凝土的工作性能，降低水泥和水用量，顯著(zhù)提升混凝土早期強度，可以更好的應對溫度應力，避免早期裂縫的產(chǎn)生。研究表明，摻加聚羧酸減水劑(其減水性一般為25%)可以控制水泥和水的用量，使混凝土獲得高效分散性、降低粘度和減少收縮，有效減少混凝土內部的游離水含量，進(jìn)而減輕水分蒸發(fā)引起的收縮。

　　嚴控混凝土入模溫度。通過(guò)嚴格控制混凝土人模溫度，可以有效降低混凝土中心的最高溫度，進(jìn)一步縮減混凝土內外溫差，從而將溫差產(chǎn)生的溫度應力降至最低。一般來(lái)說(shuō)，在夏季等高溫時(shí)節，應將混凝土人模溫度控制在30℃以?xún)?在冬季等低溫時(shí)節，應將混凝土入模溫度控制在5℃以上?？刂苹炷寥肽囟鹊木唧w措施包括：一是嚴控砂石等材料溫度。尤其在夏季等高溫時(shí)節，應避免砂石暴露于室外，可以采用防曬棚覆蓋遮陽(yáng)并通過(guò)澆水降溫;二是降低攪拌水的溫度。在夏季等高溫時(shí)節可以采用冰水來(lái)拌合混凝土;三是控制混凝土運輸過(guò)程中的溫度升高。一方面要確?；炷翝仓倪B續性以及均衡性，澆筑前應與混凝土供應部門(mén)做好溝通，確?；炷恋墓┙o連續，同時(shí)確保單次供給量在50m/h以上，避免單次供應量過(guò)大導致混凝土罐車(chē)排隊等待澆筑而引起的混凝土干結和升溫問(wèn)題。另一方面，可以對罐車(chē)采用保溫措施，以控制混凝土在運輸過(guò)程的溫度升高。

　　實(shí)施有力的監控方案。依據工程特點(diǎn)，制定并實(shí)施針對性的溫度監測方案以及溫度控制方案。依據溫度監測方案，在施工現場(chǎng)對混凝土進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度監測，并依據公式和現場(chǎng)情況合理推算溫度應力變化情況，進(jìn)一步依據溫度控制方案采取相應的溫控措施。具體來(lái)說(shuō)，在制定溫度監測方案過(guò)程時(shí)，應將混凝土內外溫差的控制值設定在25℃以?xún)?，降溫速率控制值設定在3℃/d以?xún)?，內部最高溫升控制值設定在45℃以?xún)?。此外，在制定溫度控制方案過(guò)程時(shí)，應明確混凝土的測試指標，同時(shí)應詳細闡述當指標超出允許范圍或混凝土溫度異常時(shí)應采取的具體溫控措施。

　　2.完善澆搗方式

　　在混凝土施工過(guò)程中，應充分考慮項目特點(diǎn)、現場(chǎng)環(huán)境和場(chǎng)地特征，合理規劃混凝土施工段和澆筑順序。在正式澆筑以前，應及時(shí)聯(lián)系氣象部門(mén)，充分掌握項目所在地的天氣狀況，以選定合適的混凝土澆筑時(shí)間。例如，在夏季高溫時(shí)節，最好在夜間氣溫較低時(shí)進(jìn)行澆筑;在冬季寒冷時(shí)節，最好在上午9：00以后且晴天時(shí)進(jìn)行澆筑?；炷潦┕ぶ?，應分層澆筑、及時(shí)振搗且不漏振。澆筑完成以后，應及時(shí)進(jìn)行面層的二次抹壓，避免混凝土沉陷和收水反應引發(fā)的非結構性表面開(kāi)裂。

　　3.預埋冷凝水管

　　相比其他降溫方式，在混凝土中預埋冷凝水管是最直接、最有效的內部降溫方法。具體做法如下：在混凝土澆筑前，依據設計圖紙將冷卻水管布置就位;在混凝土澆筑后，結合溫度監測情況，對冷凝水管進(jìn)行通水，通過(guò)水流的冷卻作用實(shí)現混凝土內部降溫。在實(shí)施過(guò)程中，要全面性地監測混凝土溫度，并規范開(kāi)展溫度應力計算，進(jìn)而掌握真實(shí)的溫度變化情況。同時(shí)，要有效控制冷凝水管內通水的水溫和流速等指標，保障混凝土內外溫度平衡，將溫差值控制在允許范圍內。

　　4.嚴控混凝土表面溫度

　　為了防止混凝土開(kāi)裂，不僅需要控制其內部溫度，還必須有效管理表面溫度。在混凝土施工過(guò)程中，其表面往往暴露于外部環(huán)境中，受氣溫變化等因素的影響較大。尤其是氣溫急劇變化時(shí)，混凝土內外溫差急劇加大、溫度應力驟然上升，易導致混凝土開(kāi)裂。鑒于此，混凝土澆筑后，應及時(shí)采用草簾、薄膜等進(jìn)行覆蓋，以減少外部環(huán)境對于混凝土的影響。

　　嚴控拆模時(shí)間。在混凝土成型以前，模板對其起到一定的保護作用，過(guò)早拆模會(huì )對混凝土造成損傷，具體來(lái)說(shuō)，當混凝土強度達到設計要求時(shí)，過(guò)早的拆模會(huì )使混凝土暴露于外部環(huán)境中，如果此時(shí)氣溫發(fā)生突變，混凝土內外溫差急劇加大，溫度應力驟然上升，而此時(shí)的混凝土強度不足以抵御其內部的溫度應力，進(jìn)而導致混凝試 土結構破壞，引發(fā)開(kāi)裂等問(wèn)題。在很多工地上，驗 由于工期緊張、施工作業(yè)面多、模板緊缺等原因，工人常被指示提前拆模，隨即引發(fā)了混凝土表面究 開(kāi)裂。由此可見(jiàn)，必須要在混凝土強度達到設計要求且氣溫相對穩定時(shí)再進(jìn)行拆模。

　　妥善隔熱保護。在大體積混凝土拆模后，為避免其受氣溫突變等因素的影響，應及時(shí)進(jìn)行隔熱保護。例如，可以使用“1層薄膜+2層草簾或海綿”的覆蓋形式進(jìn)行隔熱保護，還可以依據項目特征采用暖棚進(jìn)行隔熱保護。此外，對于炎熱的夏季，在現場(chǎng)條件允許的情況下還可以進(jìn)行蓄水養護，做法如下是待混凝土終凝后，在其表面存蓄80mm以上深度的水體進(jìn)行隔熱保護

　　5.嚴控混凝土降溫速率

　　混凝土澆筑之后，應進(jìn)行科學(xué)合理的溫度監測，實(shí)時(shí)掌握溫度變化情況，有效控制混凝土的內部最高溫度、溫升速率和降溫速率等指標。當上述指標出現異常時(shí)，應適當增加溫度監測頻率，并及時(shí)進(jìn)行記錄，由技術(shù)人員對異常情況進(jìn)行分析。例如，混凝土一般在澆筑后的3～5d開(kāi)始降溫，此時(shí)應進(jìn)行降溫監測。如果日均降溫速率過(guò)低，可以拆除部分覆蓋材料，并輔以澆水等措施，加速降溫。而當日均降溫速率過(guò)快，超過(guò)2℃/d時(shí)，則應加強保溫措施，以減緩其降溫速率。

　　結 語(yǔ)

　　在土地審批政策不斷完善、房地產(chǎn)法規體系不斷優(yōu)化的背景下，大型工程和特大型工程如雨后春筍般不斷涌現，大體積混凝土的應用越來(lái)越廣泛。然而，施工中裂縫的出現對大型工程和特大型工程造成了惡劣的影響。因此，必須通過(guò)嚴控混凝土中心溫度、完善澆搗方式、預埋冷凝水管、嚴控混凝土表面溫度以及降溫速率等多元化策略，有效控制大體積混凝土的開(kāi)裂這問(wèn)題。

　　總體而言，通過(guò)對大體積混凝土施工質(zhì)量的控制，不僅可以確保建筑的安全穩定，還能避免因施工問(wèn)題導致的經(jīng)濟損失和人員傷亡。