摘要：在建设项目不断发展的同时，施工技术也得到了改善，在城市化建设阶段，逐渐出现了较为复杂的工程项目建设。由于混凝土施工的原材料比较丰富，价格低廉，施工操作相对简单，在现代建筑工程施工中得到了广泛的应用。本文结合笔者的实际工作经验入手，简要分析了大体积混凝土结构施工技术在土木工程中的应用，以供参考。
关键词：土木工程;大体积混凝土;施工技术
前言
随着我国城市化进程的不断加快，建筑行业在迅速的发展，大体积混凝土结构作为重要的建筑材料，得到普遍的应用。在土木工程建设的过程中，高质量大体积混凝土为土木工程提供重要的支撑。在具体的实施中，大体积混凝土结构很容易出现裂缝问题。对其裂缝问题的原因进行分析，采取有效的措施进行改善，能够促进我国土木工程建设的可持续发展。
1大体积混凝土施工概述
大体积的混凝土施工主要是指混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。大体积混凝土尺寸较大，其中胶凝材料水化引起砼温度变化大，这就需要采取相关温差处理的措施，对其温度应力进行有效的处理，控制混凝土的结构裂缝问题。大体积的混凝土结构较为厚实、量较大、施工条件十分复杂，在一定程度上增加了工程施工难度。在大体积混凝土的施工阶段，如果说不能有效的控制砼内外温度差，就会造成温度裂缝的出现。因此，我们必须严格控制大体积混凝土的施工质量控制。
2建筑工程大体积混凝土结构的特点
在建筑施工中，大体积混凝土的应用十分普遍，这种混凝土的特点在于混凝土施工具有结构厚、体形大、钢筋密、混凝土数量多，浇筑条件复杂和施工技术要求高。因混凝土的截面尺寸较大，在混凝土硬化期间水泥水化过程中温度升高，使混凝土内外温差过大，内外温差产生的温度应力大于混凝土的抗拉应力，是导致混凝土结构出现裂缝的主要因素，因此施工及养护难度大。在混凝土施工及养护中必须考虑温度应力的影响，主要是采用相应的技术措施控制内外温差，减小混凝土内外由于温度差而产生的温度应力。
3土木工程建设中大体积混凝土结构出现裂缝的原因
混凝土施工材料是由多种材料进行组成的，大体积混凝土结构由于其上述自身特点，很容易产生裂缝问题。同时因混凝土结构施工工艺的不合理及养护措施不到位，导致结构产生裂缝。另外，由于外界环境因素的影响，也会导致裂缝问题的发生，给整个结构的质量带来影响。导致大体积混凝土结构出现裂缝主要有以下几点因素影响。
3.1 地基因素影响
在土木工程建设的过程中，由于地基出现变形导致大体积混凝土结构出现裂缝，地基在混凝土结构施工结束后，由于受到不同作用力的影响，可能会出现受力不均导致沉降现象发生，都会造成混凝土结构内部出现应力，当应力超出混凝土结构的抗拉强度范围时，就会出现裂缝现象。
3.2外约束影响
在大体积砼施工期间容易产生温度裂缝，深进的和贯穿的温度裂缝多由于结构降温差比较大，受到外界的约束而引起的。当大体积砼基础浇灌在坚硬地基（特别是岩石地基）或厚大的老混凝土垫层上时，没有采取隔离层等放松约束的措施，如果混凝土浇灌时温度很高，加上水泥水化热的温升很大（当混凝土配比中水泥用量过大或用高标号水泥拌制时），使混凝土的内部温度很高，当混凝土冷却收缩，全部或部分受到地基、混凝土垫层或其他外部结构的约束，将会在混凝土内部出现很大的拉应力，产生降温收缩裂缝（又称外约束裂缝）。这类型裂缝常在混凝土浇筑后２～３个月或更长时间出现，裂缝较深，有时是贯穿性的，将破坏结构的整体性。
3.3温度变化的因素
混凝土主要是由多种其他材料进行组合配制而成的，混凝土浇筑后，在硬化过程中，会出现水泥水化的化学反应，在反应的过程中会释放出大量的热量（当水泥用量在350～550kg/m3,每立方米混凝土将释放出17500～27500KJ的热量，从而使混凝土内部的温度升达70℃左右甚至更高），这些热量聚集在内部不易扩散，导致结构内部的温度升高，使得混凝土结构内外的温差较大。混凝土自身具有热胀冷缩的性质，大体积混凝土结构由于体积比较大，结构紧密，其内部及外部变形不同，从而在结构内部产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时导致混凝土结构出现温度裂缝。温度裂缝的特征主要是表面裂缝的走向一般与主筋平行或接近平行；裂缝宽度大小不一。
3.4 混凝土收缩因素
混凝土在进行配置的过程中，多数水分都在水泥的硬化过程中被蒸发只（约20%的水分是水泥水化所需要的，其余80%都是被蒸发掉），混凝土中多余水份的蒸发是引起混凝土体积收缩的主要原因之一。这种干燥收缩变形不受约束条件的影响，若存在约束，就会产生收缩应力，引起混凝土裂缝。影响混凝土自缩值有多方面的因素，如水泥的品种、外部添加剂、矿物掺合料及养护措施等。
3.5 施工工艺方面的因素
在土木工程进行施工的过程中，对于大体积混凝土结构的施工工艺的选择和设计、施工过程管控、施工技术水平等进行充分的考虑，会对大体积混凝土结构的质量带来影响。如施工工艺设计中存在漏洞，混凝土原材料的选择、混凝土的运输、浇筑方式的及振捣和养护等不规范都会导致大体积混凝土结构施工的质量降低，造成混凝土裂缝问题的发生。
4建筑工程大体积混凝土结构的施工原则
4.1合理配备原则
在建筑工程中，混凝土施工是一个重要部分，所以要以试配的方式来确定混凝土的配合比，从而完成混凝土施工，不仅如此，在此过程中还要严格根据相关的设计规范进行。另外，还要注意对水泥的品种选用和水泥使用量进行控制，一般选用低热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥等水化热较低的水泥材料，并通过掺加缓凝、减水、微膨胀等外加剂来提升施工质量。
4.2温度控制原则
为了确保建筑大体积混凝土施工更加科学、有效，大体积混凝土工程施工前，宜对施工阶段大体积混凝土浇筑体的温度、温度应力及收缩应力进行试算，并确定施工阶段大体积混凝土浇筑体的升温峰值、里表温差及降温速率的控制指标，制定相应的温控技术措施。除此之外，在混凝土施工过程中也需要做好原材料选材工作，必须保证材料质量，由此保证大体积混凝土施工的顺利进行。
5建筑工程大体积混凝土施工技术分析
5.1混凝土的总施工方案的设计原理
上述讲述了导致混凝土裂缝问题产生的多个因素，可以归结为因温度变化而导致应力的产生与水泥和混凝土自身的自缩性的存在。上述归结的都是导致混凝土裂缝问题的症结所在。因此，要科学、合理的设计混凝土的的具体施工方案，当然，还要有序开展施工进程，确保温度影响的应力作用和自缩性不会影响到施工整体质量，只有有效避免上述的影响效果，才能最大范围内减少混凝土的裂缝发生率。为此，综合上述因素混凝土的施工方案进行整体设计，此设计方案不仅保证了施工质量的提升，同时对混凝土材料的选择上作近一步优化。
5.2施工材料要求
在建筑工程大体积混凝土施工过程中，为尽量避免产生结构裂缝，应从材料准备阶段采取预防措施，根据工程实际地质条件，结合大体积混凝土特点，选取相应规格的施工材料。
首先是水泥材料。符合相关行业标准，尽量选取低水化热的水泥材料（3天水化热不宜大于240KJ/KG,7天水化热不宜大于240KJ/KG），在满足混凝土强度要求的前提下，掺加粉煤灰或者矿渣粉等掺合料（粉煤灰掺合料掺量不宜大于胶凝材料的40%，矿渣粉掺量不宜大于胶凝材料的50%，两者同时掺加时不宜大于胶凝材料用量的50%），另外可适当掺入缓凝剂，减缓浇筑速度，以利于散热，或掺木钙、ＭＦ等减水剂，以改善和易性，减少水泥用量。经相关研究表明，在每立方混凝土中，每减少 10 kg 水泥用量，其温度将会下降 1℃。所选择的水泥材料在进场之前按照规定标准进行检验，确保其各项指标满足施工要求。
其次是碎石及砂骨料。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆选取级配良好的碎石，将其粒径控制在 5 ～31.5 mm，含泥量控制在1%以内，碎石针片状含量控制在 15%以内，粒径保证均匀一致。同时，对碎石骨料进行筛选，清除其中的有机杂物，并检验碎石级配、硬度等指标参数。施工中通常选用中粗砂。若施工现场温度较高或存在含水分布不均匀现象，应适当加密检测次数。
5.3配合比的确定与优化
在进行混凝土配合比设计时，应充分了解各项原材料的性能指标，并以此为依据进行室内试验，最终确定科学配合比例。为明确混凝土配合比例是否满足施工要求，可通过试拌的方式检验混凝土质量，根据试验结果适当调整配合比例。为降低混合料的水化热，应按照标准进行配合比优化，在保证混凝土强度的前提下，减少水泥材料用量。
5.4混凝土泵送
拌制完成的混凝土应及时运送至施工现场，禁止间隔时间过长影响材料的使用性能。在运输过程中应做好覆盖保温工作，避免温度流失过快，降低后期浇筑施工质量。混凝土材料运送至施工现场之后，按照相关标准检验混凝土和易性、坍落度等指标是否满足施工要求，且保证不存在离析现象。确保混凝土材料质量达到标准之后，方可进行泵送。根据设计方案要求选取相应规格的混凝土泵，避免采用弯管或软管作为泵送管，管道严格按照预先规划路线，保证横平竖直，便于后期管道清洗及装拆维修。同时检查输送管质量，表面不得存在龟裂现象，无凹凸损伤。定期检查混凝土输送管，掌握其实际磨损情况，避免在浇筑过程中出现爆管现象，在输送泵口与泵管部分受到较大的冲击力，应加强固定措施。
5.5混凝土浇筑施工
推移式连续浇筑或分层连续浇筑是大体积混凝土浇筑中常用的施工方式，有时候在特殊情况下也会使用跳仓法施工，实际施工过程中要结合工程实际工程量及浇筑面积选取相应浇筑方式，严格遵循相关标准进行施工。在建筑工程大体积混凝土结构中，对于整体性要求相对较高，因此在浇筑施工时尽量保证连续施工，避免留下施工缝，影响建筑工程的稳定性及安全性，合理控制每层混凝土的摊铺厚度。混凝土浇筑施工过程中，为提高泵送效率，应避免经常拆除混凝土输送管。严格把控不同层面的浇筑间隔时间，避免形成层面接缝，影响混凝土结构的整体性。
5.6混凝土养护
在混凝土浇筑施工完成之后，必须加强后期养护工作。采取相应的保温保湿措施，减少混凝土构件内外温差，加设保温覆盖层。混凝土的水化热与龄期存在密切关系，随着龄期增加，水化热量会逐渐降低直至后期趋于稳定，因此必须合理确定养护时间，将内外部温差控制在25℃以内。在养护期间配备专门施工人员定期洒水，保持表面的湿润程度，避免产生干缩裂缝，提升大体积混凝土结构的整体强度。通过养护施工能够有效增强混凝土强度，确保建筑工程的稳定性及安全性。
6土木工程建设过程中大体积混凝土结构施工技术的应用
6.1 混凝土抗裂性能增加的技术
1）对混凝土材料的配比进行控制。在进行混凝土材料配比的过程中，杜绝随意性，应当按照相关的配比要求和技术进行混凝土材料的配比。在土木工程施工开始前，相关的人员应当对混凝土材料的配比验证以及实验的流程进行给确定，并且需要经过多次的配比试验，对试验的结果数据进行详细的分析和对比，最后选择最为合理的配比。通过这样的方式能够促使配比之后的混凝土材料能够更加符合土木工程建设的要求，保障混凝土结构的强度。另外，在对混凝土进行搅拌工作的过程中，需要保证各种材料充分的融合和搅拌、避免出现离析的现象。
2）适当的配置构造配筋。在混凝土结构配置的过程中，加入适当的配筋，能够促使混凝土结构抗裂性能的增强。当板的厚度大于2m时，除应沿板的上下表面布置纵向横向钢筋外，尚应沿板的厚度方向间距不超过1m设置与板面平行的构造钢筋网片，其直径宜为φ12-φ16，间距宜为120mm-150mm。为了防止大承台水平裂缝，四周应加设暗箱。为避免结构突变或者断面突变产生应力集中，转角或者空洞处应增设构造加强筋。通过有效的配置构造钢筋增加混凝土结构的抗裂性能。
3）使用相应的添加剂。混凝土结构具有热胀冷缩的特性，因此，想要对其进行有效的控制，需要采取相应的措施对其热胀冷缩的特性进行控制，有效的改善混凝土结构的自缩性，保证混凝土结构的自缩值能够在合理的范围内。因此，需要在混凝土结构中添加一定的添加剂对其进行有效的控制。如通过膨胀率试验的开展，获取有效的膨胀率数据，采取相应的技术手段对其进行控制，促进混凝土结构的抗裂性的增强。
6.2 温度应力控制的技术
对混凝土浇筑过程的温度进行控制。混凝土结构在进行浇筑的过程中，外界的温度会对混凝土的浇筑温度带来影响，浇筑温度的升高会对混凝土的温度应力带来直接的影响。因此，在土木工程建筑施工过程中，应当避免在炎热的夏天对大体积混凝土进行浇筑工作。如果说不可避免的安排在正午的时间，需要采取相应的降温措施，通过冷却对混凝土的温度进行控制。做好水泥用量的控制工作。在土木工程施工的过程中，水泥水化的现象是一个比较严重的问题，因此，在进行施工的过程中，需要对水泥的使用量进行控制，对水泥水热化的温度进行控制，能够促进混凝土施工质量的提高，水泥类型的不同需要的环境和相对湿度的保养时间也会不同。同时，水泥的用量减少，需要增加其他材料的含量，实现相互平衡，达到工程施工强度的标准。如，可以通过添加减水剂或者是使用混合材料代替水泥，或者是采取更为先进的搅拌技术进行控制，不但能够促进混凝土结构内部热量的散发，同时还能够具有良好的搅拌效果。另外，低热型水泥是市场中一项新型的材料，如粉煤灰硅酸盐水泥、大坝水泥等，都能够有效的改善混凝土结构的温度。最后，强制性降温处理。在混凝土配置的过程中，会遇到一些比较特殊的情况，需要采取强制性的措施对混凝土的温度进行控制。如混凝土内部预埋水管的方式，促使冷水进入排管中，有效的降低混凝土内部的温度。
6.3 控制约束力的技术
在对约束力进行控制的过程中，主要包含两个方面：外部约束力的控制。在土木工程施工的过程中，采用设置滑动层的措施，能够有效的减少地基对滑动层的约束力。在地基和大体积混凝土结构之间，设置相应的砂垫层或者沥青垫层，能够有效的降低地基对混凝土的约束力，保证混凝土的灵活性，有效减少裂缝发生；内部约束力的控制。内部约束力大多数是由于温度引起的，因此需要从温度应力着手，对内部约束力进行控制，在施工的过程中，使用暖棚法、蓄水法等方式降低温度应力，有效改善混凝土结构的内外温度差异。
6.4 使用增强材料
在大体积混凝土结构配置的过程中，需要使用能够增强混凝土抗拉能力的材料。如通过添加有机或者无机纤维、金属纤等材料能够有效的提高混凝土结构的抗拉效果。
结束语
伴随国民经济发展水平不断提升，建筑工程的规模逐渐扩大，大体积混凝土技术应用也更为广泛，有效提升了工程质量及安全性。在具体施工过程中应严格遵循相关技术标准，规范施工操作行为，尽量减少潜在质量隐患。混凝土结构裂缝是大体积混凝土常见病害，应结合施工现场实际情况，制定科学施工方案，从多方面加强温度控制措施，增强混凝土构件的稳定性。
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论文作者:王小龙
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/12
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