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摘要：现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工，如高层楼房基础、市政路桥基础、大型设备基础、水利大坝等。它主要的特点就是体积大，一般实体最小尺寸大于或等于1m.它的表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部升温比较快。混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。所以必须从根本上分析它，来保证施工的质量。本文根据作者多年工作经验，结合土木过程中建筑施工现场，对土木工程建筑中大体积混凝土结构的施工技术进行了详细的阐述和分析，并提出了一些作者自己的的观点和看法，旨在为同行提供一些借鉴和参考。
关键词：土木工程建筑；大体积混凝土；结构；施工技术
1、大体积混凝土
大体积混凝土目前国内尚无一个明确的定义，国外的定义也不尽相同。日本建筑学会标准（JASS5）规定："结构断面最小厚度在80cm以上，同时水化热引起混凝土内部的最高温度与外界气温之差预计超过25℃的混凝土，称为大体积混凝土"。美国混凝土学会（ACI）规定："任何就地浇筑的大体积混凝土，其尺寸之大，必须要求解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度减少开裂"。
2、大体积混凝土的原理
大体积砼在硬化期间，水泥水化后释放大量的热量，使砼中心区域温度升高，而砼表面和边界由于受气温影响温度较低，从而在断面上形成较大的温差，使砼的内部产生压应力，表面产生拉应力（称为内部约束应力）。当砼的水化热发展到3~7d达到温度最高点，由于散热逐渐产生降温产生收缩，且由于水分的散失，使收缩加剧，这种收缩在受到基岩等约束后产生拉应力（称为外部约束应力）。控制大体积收缩裂缝常用的有效方法有：在砼中掺加缓凝型外加剂；采用低水化热的水泥（如矿渣硅酸盐水泥）；控制砼浇筑时的入模温度；及时的蓄水保温养护等。
3、建筑中大体积混凝土结构的施工
3.1大体积混凝土结构无缝施工原理
对于耐久性、抗渗性要求严格的混凝土结构，需要采用无缝施工技术。补偿收缩法是向混凝土中添加膨胀剂，通过补偿正常混凝土施工中的收缩量，而达到混凝土无缝效果。
在整个结构内全面分层浇筑混凝土，要做到第一层全部浇筑完毕，在初凝前再回来浇筑第二层，如此逐层进行，直至浇筑完毕。采用此方案，结构平面尺寸不宜过大，施工时从短边开始，沿长边进行。必要时亦可从中间向两端或从两端向中间同时进行。
（b）分段分层
混凝土从底层开始浇筑，进行一定距离后回来浇筑第二层，如此依次向前浇筑以上各层。分段分层浇筑方案适用于厚度不太大而面积或长度较大的结构。
（c）斜面分层
适用于结构的长度超过厚度3倍的情况。斜面坡度为1：3，施工时应从浇筑层下端开始，逐层上移，以保证混凝土施工质量。
3.2后浇带的施工方法与原理
3.2.1后浇带的定义：后浇带是在建筑施工中为防止现浇钢筋混凝土结构由于自身收缩不均或沉降不均可能产生的有害裂缝，按照设计或施工规范要求，在基础底板、墙、梁相应位置留设的临时施工缝。
3.2.2后浇带的原理：混凝土在凝结硬化过程中由于干燥收缩和温度变化会产生变形，后浇带就是在浇筑阶段将基础底板、墙、梁等构件在相应的位置人为的断开，使后浇带两侧的混凝土结构能够在无约束的条件下自由变形，在规定时间后再浇筑后浇带处的混凝土，使之成为成为一个整体，以适应长期作用的的较低温差和较小收缩。
3.2.3后浇带的施工工艺
施工后浇带应选择气温低于主体施工时的气温或气温较低的季节施工，并请有资质的单位对后浇带混凝土的配合比进行设计。在浇筑后浇带混凝土前，应该用钢丝刷清除掉为防止钢筋生锈而包裹的砂浆，同时对外露的钢筋除锈，并把松口的受力钢筋、分布钢筋重新绑扎好。对表面相对较光滑的混凝土而进行凿毛处理，有油污的要按规定清洗，用清水清洗干净，并充分湿润，一般湿润不应少于48h。在浇混凝土前应清除残留在混凝土表面的积水。在浇筑混凝土前，宜先在接槎处刷一层素水泥浆后，再铺设10～15mm厚水泥砂浆（其配合比与混凝土内砂浆相同）。后浇带混凝土一般采用微膨胀水泥或无收缩水泥，也可采用普通混凝土加入相应的微膨胀剂拌制，但必须注意后浇带混凝土强度等级应比原结构混凝土提高一级。
3.3跳仓法与施工原理
跳仓法是充分利用了混凝土在5到10天期间性能尚未稳定和没有彻底凝固前容易将内应力释放出来的“抗与放”特性原理，它是将建筑物地基或大面积砼平面机构划分成若干个区域，按照“分块规划、隔块施工、分层浇筑、整体成型”的原则施工，相邻两段间隔时间不少于7天。
跳仓法施工主要在筏板基础工程中采用，根据筏板面积大致分为长和宽都不大于40m的区域，沿任一方向分条编号（图1），筏板（平板式或梁板式）钢筋可根据施工安排先后有序绑扎，混凝土浇灌跳仓进行，如图l，先浇灌I-1，I-3，II-2，II-4，III-l，III-3（图中阴影处）：再浇灌I-2，I-4，II-1，II-3，III-2，III-4。
3.4保温养护法与施工原理
水泥在凝结硬化过程中产生水化热，（如果砼含水泥量越多，水化热就越大）由于大体积混凝土水化热比较大，在水化过程中会发出大量的热，中心温度可达70-80度，内部的热量不如表面的热量散失得快，造成内外温差过大，其所产生的温度应力可能会使混凝土开裂，达不到砼的设计强度，保温养护就是认为的通过一些措施去控制混凝土内部的温度，以防止其产生温度裂缝。
4、建筑中大体积混凝土结构裂缝及措施
4.1大体积混凝土温度裂缝
大体积混凝土由于截面大，水泥用量大，水泥水化释放的水化热会产生较大的温度变形，由此形成的温度应力是导致产生裂缝的主要原因。混凝土水化热温升的规律是：混凝土的温度随龄期增长变化，具有升温较快，约在48～72h左右达到温度峰值。
4.2大体积混凝土由温度应力产生裂缝种类
4.2.1混凝土浇筑初期，水泥水化产生大量水化热，使混凝土温度很快上升，但由于混凝土表面散热条件较好，热量可向大气中散发，因而温度上升较少；而混凝土内部由于散热条件较差，热量散发少。因为温度上升较多，内外形成温度梯度，变形不同形成内约束。结果混凝土内部产生压应力，面层产生拉应力，当该拉力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土表面就产生裂缝。
4.2.2混凝土浇筑后数日，水泥水化热基本上已释放，混凝土从最高温度逐渐降温，降温的结果引起混凝土收缩，再加上由于混凝土中多余水分蒸发、碳化等引起的体积收缩变形，受到地基和结构边界条件的约束（外约束），不能自由变形，导致产生温度应力（拉应力），当该温度应力超过混凝土抗拉强度时，则从约束面开始向上开裂形成温度裂缝。
4.3建筑中大体积混凝土结构防止温度裂缝的方法
宜选用水化热较低的水泥，如矿渣水泥、火山灰或粉煤灰水泥；掺缓凝剂或缓凝型减水剂，也可掺入适量粉煤灰等外掺料；采用中粗砂和大粒径、级配良好的石子；尽量减少水泥用量和每立方米混凝土的用水量；降低混凝土入模温度，故在气温较高时，可在砂、石堆场和运输设备上搭设简易遮阳装置或覆盖草包等隔热材料，采用低温水或冰水拌制混凝土；扩大浇筑面和散热面，减少浇筑层厚度和浇筑速度，必要时在混凝土内部埋设冷却水管，用循环水来降低混凝土温度；
在浇筑完毕后，应及时排除泌水，必要时进行二次振捣；加强混凝土保温、保湿养护，严格控制大体积混凝土的内外温差，当设计无具体要求时，温差不宜超过25℃，故采用草包、炉渣、砂、锯末、油布等不易透风的保温材料或蓄水养护，以减少混凝土表面的热扩散和延缓混凝土内部水化热的降温速率。
5、结束语
在大体积混凝土结构施工技术中，裂缝问题是其常见问题，会直接影响到大体积混凝土结构质量与稳定性。因此，需要对其进行分析，采取有效的措施解决。
论文作者:董德志
论文发表刊物:《基层建设》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/18
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