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摘要：隨著建筑工程行業的快速發展，建筑規模不斷擴大，在現代城市化建設中，人們對于建筑工程質量及使用性能要求也越來越高，在建筑工程施工中普遍面臨著質量問題及安全問題，尤其是在房屋建筑工程中，隨著高層建筑數量的增加，房屋建筑工程也不斷朝著高層化和超高層方向發展，在工程主體結構中廣泛采用大體積混凝土結構，而如何提高大體積混凝土質量則是房屋建筑施工中首要考慮的問題?；炷两Y構質量是房屋建筑工程質量的重要基礎，其使用年限、裂縫等問題對建筑使用壽命和使用性能具有決定性影響。為此本文就對房屋建筑工程大體積混凝土結構的施工技術方面問題展開探討，為行業提供理論參考依據。
關鍵詞：房屋建筑；大體積混凝土結構；施工技術
在城市化進程的推動下，建筑工程已經逐漸朝著高層化和超高層方向房展，因此在對房屋建筑工程相關問題探討中，也以高層建筑為例。眾所周知，在高層建筑結構中基礎承臺是其重點部位，同時也是建筑施工難點，施工技術涉及廣泛，涉及到材料學、建筑力學、管理學和土力學等多種學科，具有一定的復雜性和系統性。而高層建筑基礎承臺的大體積混凝土結構中，施工重點在于對大體積混凝土的澆筑、科學配比、溫控與養護等，為了確保大體積混凝土結構施工順利進行，在具體施工中應根據工程實際情況，建立科學的理論體系，解決以上問題[1]。根據以往工程實踐經驗發現，大體積混凝土建筑質量對于整體房屋建筑工程質量產生直接的影響，在建筑施工設計中關鍵在于如何進行嚴格的成本控制與施工組織。雖然當前有中介機構為建筑企業提供關于建筑大體積混凝土結構施工的技術咨詢服務，但其服務內容不全面，建筑結構施工仍有施工單位自行完成，混凝土結構常常出現裂縫等問題，尤其是在冬期施工中，因氣溫低，混凝土的表層與內部溫差大，容易產生溫度裂縫，從而對大體積混凝土結構質量帶來影響，進而影響到房屋建筑整體質量。
1大體積混凝土定義與特點
1.1大體積混凝土結構定義
在房屋建筑結構施工中主要采用鋼筋混凝土與混凝土作為其材料，隨著高層建筑規模的擴大，在高層房屋建筑或超高層建筑中都普遍采用大體積混凝土結構。但目前業界對于大體積混凝土定義并無統一規定，美國ACI認為，大體積混凝土澆筑中需要采取一定的控制措施，來解決因水化熱導致體積變形問題，減少混凝土開裂。而日本JASSS則認為，大體積混凝土結構最小斷面尺寸應超過80cm，因水化熱導致混凝土內部與表層溫度差超過25℃[2~3]。在符合上述條件者則為大體積混凝土。
1.2大體積混凝土結構特點
（1）混凝土材質自身性質為脆性，從而決定其抗拉強度與拉伸變形能力小，在大體積混凝土結構中自身的斷面大，水泥用量多，在混凝土澆筑完成后，水泥熟化會釋放大量水化熱，但在大體積混凝土內部散熱條件有限，使混凝土結構內部溫度快速升高，從而在混凝土內部蓄積大量熱量，使混凝土內部溫度與表層溫度超過25℃，這時混凝土體積會產生變化，即產生溫度變形。另外混凝土的彈性模量小，徐變大，隨著混凝土溫度變形，升溫產生壓應力較小，但混凝土溫度在降低的過程中，其彈性模量會隨之增加，徐變小，在一定條件下混凝土不能產生自由伸縮，從而導致混凝土拉應力增加，在大體積混凝土底部會產生收縮，產生較大拉應力，當拉應力超過混凝土抗拉強度的情況下，使混凝土產生開裂，抗拉強度降低，出現混凝土滲漏。（2）在高層房屋建筑基礎工程施工中廣泛應用大體積混凝土，對于混凝土強度等級要求較高，在建筑基坑內采用大體積混凝土結構，由于混凝土內部散熱慢，內部基礎復雜，鋼筋直徑大，配筋量多，混凝土和變形模量相差大，在混凝土收縮時容易使鋼筋表面出現輻射性裂縫。（3）混凝土材料主要是由骨料、水泥石和水分等所組成，因其自身組成成分特性，混凝土是一種非均質材料，當外部溫度與濕度等條件的變化下，混凝土發生硬化，使混凝土結構產生不均勻體積變形問題，這種情況通常是由于水泥石收縮大，骨料收縮小，或者是水泥石熱膨脹系數大，骨料熱膨脹系數小等原因所造成，在體積變形過程中混凝土各個組成成分之間會產生約束應力，從而造成水泥石產生微裂現象[4]。（4）在大體積混凝土結構設計中，由于結構構件斷面尺寸和自身受力大小會存在一定差異，從而使構件配筋量與剛度產生差異，導致混凝土內部溫度應力差異產生，在各個構件差異處導致大體積混凝土結構斷裂。（5）在大體積混凝土結構中產生水化熱，從而產生溫度應力，在長期內會直接作用于混凝土結構，在大體積混凝土結構上部結構荷載產生應力，從而增加了混凝土拉應力，產生應力裂縫[5]。
2房屋建筑大體積混凝土結構裂縫問題
在建筑工程施工中普遍存在混凝土結構裂縫問題，這也是當前建筑施工中急需解決的問題，在混凝土結構設計中目前大多是根據混凝土密度大小及裂縫寬度來決定工程使用標準。由于混凝土的組成成分較多，是一種連續均勻的彈性體，具有較高的抗壓強度和良好的耐火性能等，但混凝土的抗拉強度低，在受拉時混凝土容易產生變形，進而出現裂縫。因此在大體積混凝土結構施工中應重視混凝土裂縫問題。而混凝土裂縫問題產生原因較多，是由多方面因素影響下所產生的，以下就對大體積混凝土結構裂縫問題產生原因進行分析。
2.1水泥水化熱影響
根據以往的工程實踐研究與分析發現，在水泥水化釋放中會產生較大的水化熱熱量，且混凝土內部在短時間內無法散失這種熱量，導致熱量集聚，使混凝土溫度應力與澆筑的溫度產生較大改變，從而產生裂縫。據實驗結果發現，在水泥水化中產生水化熱值在200~400kJ/kg之間，所產生熱量會導致混凝土內部溫度快速達到30~40℃，如在混凝土澆筑中其自身產生熱量，則在大體積混凝土結構內部溫度高達70~80℃左右。由于普通混凝土的導熱能力一般，在其含水量飽和狀態下，導熱系數為5~6kJ/m•h•℃，其熱擴散率在0.01~0.005m2/h左右[6~7]。隨著混凝土尺寸與厚度增加，在混凝土內部所集聚熱量散失時間就會越長，如果混凝構件尺寸厚度為2m，則混凝土中心部位達到絕熱狀態，混凝土內部溫度在75℃左右，在受熱情況下導致混凝土體積產生熱膨脹，在混凝土降溫過程中混凝土體積會產生收縮，在受到地基或其他結構因素影響下，混凝土體積收縮受到限制，使混凝土內部所產生的溫度收縮應力較大，混凝土抗拉強度就會相應降低，對混凝土解耦股耐久性及抗滲性等產生嚴重影響[8]。同時，混凝土表面溫度低，散熱快，混凝土內部溫度高，散熱慢，在混凝土表面與內部之間溫差大，收縮值大，使混凝土表面容易產生裂縫。
2.2外界氣溫影響
在房屋建筑施工中大體積混凝土結構裂縫還受到施工環境的影響，在施工中由于外界氣溫條件發生變化，從而影響到混凝土水化熱，如果外界溫度較高，在混凝土澆筑時溫度也較高，混凝土絕熱溫升提高；如外界溫度較低，尤其是在溫度突然降低的情況下，混凝土表面溫度會快速下降，但由于混凝土自身不良導體特性，混凝土內部溫度仍然較高，在混凝土表面會出現溫度梯度，對混凝土急劇收縮產生嚴重的限制，使混凝土徐變性能不能得到充分發揮，進而產生溫度應力，使混凝土表面出現開裂。而混凝土內部溫度則主要是受到混凝土結構物散熱降溫、混凝土澆筑溫度、水泥水化熱絕熱溫升等因素影響，混凝土內部溫度高，外部溫度低，從而產生溫度應力，使混凝土出現變形，隨著溫差的增加，其變形就會越大，從而產生裂縫。
2.3混凝土收縮變形
混凝土收縮變形主要分為三種情況，一是塑性收縮，在混凝土水分蒸發時導致混凝土內部出現微觀裂縫，混凝土凝結時大部分水分會蒸發，在水分蒸發過程中在水化作用下導致混凝土體積變形，通常大部分混凝土產生收縮變形，膨脹變形情況較少。而混凝土從澆筑到終凝需要4~13h，在此期間會產生強烈的水泥水化反應，導致水分快速蒸發，從而產生失水性收縮，水泥漿和骨料會產生不均勻沉縮變形，而這種變形通常是混凝土塑性階段變形，即塑性收縮，在混凝土表面無規則表面裂縫，對于一些養護不到位混凝土來說，在15h后會出現大量不規則裂縫，裂縫寬度通常為1~2mm，沿著鋼筋分布[9]。第二種是硬化收縮。在混凝土水泥水華期間會產生化學反應與物理反應，在水泥漿水化形成水化物體積要遠遠小于水泥漿自身大小，水泥漿水化郭傳給你中會產生微小收縮，即為硬化收縮，這種收縮情況一般是自發產生的，和混凝土外界溫度變化無聯系，隨著水泥漿硬化，就會產生自生收縮的現象，在充分時間內收縮變形，這種收縮通常不會產生危害性裂縫。第三種是干縮裂縫，當外界溫度濕度低于100%時就會產生混凝土干縮裂縫，在混凝土表面水分蒸發后，產生干燥收縮，而這一現象產生主要原因是水泥石所造成，在水泥水化中所需水量為W/C=0.23，在實際施工中，為確?；炷亮鲃有?，水灰比通?？刂圃?.5左右。如混凝土水泥顆粒不能完全水化，在水化中消耗水分減少，經硬化混凝土產生大量自由水分，并分布在毛細孔與氣孔空隙內部，隨著時間推移，水分逐漸向空氣蒸發，空隙中水分減少，降低了毛細孔內的水位，使睡眠曲率增加。在混凝土表面張力作用下，水泥內部壓力低于外部壓力，產生負壓，使混凝土產生收縮，當混凝土收縮中受到阻礙則會開裂。
3大體積混凝土結構施工技術與施工方案研究
3.1混凝土配合比
在大體積混凝土強度等級超過C20，在設計單位同意情況下，對于混凝土強度評定可以對混凝土60d后期強度進行評價，同時也是混凝土配合比設計和工程驗收依據，從而降低在混凝土施工中因水化熱產生溫升，降低溫度應力，有利于減少保養與施工費用。在大體積混凝土配合比施工中，應根據工程設計強度及耐久性要求，合理使用材料，降低混凝土絕熱溫升，減少水泥用量，并從各個施工環節對于混凝土澆筑中內部溫度的變化進行控制，進而控制混凝土澆筑中產生溫度裂縫問題[10]。混凝土配合比選擇主要是對外加劑、骨料和水泥等材料進行選配，在混凝土制作中應選擇粒徑超過0.5mm中砂，含泥量超過3%，細度模數為3，同時也可以適度的選擇復合型膨脹劑，補償收縮問題。
3.2混凝土澆筑
混凝土澆筑主要有兩種澆筑方式，即分層連續澆筑，以及推移式連續澆筑，在澆筑中應明確混凝土攤鋪厚度，根據振搗器作用深度與和易性來明確，在泵送混凝土時應確?；炷翑備伜穸葢?00mm以內，在采用非泵送混凝土時，其攤鋪厚度控制在400mm內。不論采用哪種混凝土澆筑方式，層間間隔時間應盡量在混凝土初凝前，時間縮短，對次層混凝土進行澆筑，層間最長時間間隔應不超過混凝土初凝時間。對于澆筑面積大，澆筑能力不足與連續澆筑層厚度不超過3m的混凝土結構工程施工中，建議采用推移式連續澆筑施工方式。而分層澆筑施工是大體積混凝土結構施工中常用的一種方法，這種澆筑方式便于振搗，有利于保證混凝土澆筑質量，可利用混凝土層面散熱，有利于降低大體積混凝土澆筑塊溫升。在混凝土澆筑中還普遍存在泌水現象，為確?；炷翝仓|量，應對混凝土表面泌水進行及時清除，通常泵送混凝土水灰比較大，也存在有嚴重泌水現象，如不及時清除則會對混凝土質量產生影響[11]。此外，在混凝土澆筑完成后，應根據溫控技術措施對其進行養護，使混凝土澆筑塊體內外溫滿足溫控指標要求，在混凝土養護中應保持表面濕潤。降低混凝土澆筑體塊降溫速度，利用混凝土抗拉強度，提高其抗裂能力，防止產生溫度裂縫。在混凝土澆筑5h內表面會出現塑性裂縫，可以采用二次澆灌層和二次壓光處理，在澆筑后可以對混凝土表面采用草袋鋸末和塑料薄膜覆蓋，在寒冷季節可以設置擋風保溫棚。
4結語
在房屋建筑大體積混凝土施工技術施工中，涉及到的內容較多，其中混凝土結構質量是房屋建筑工程質量的重要基礎，其使用年限、裂縫等問題對建筑使用壽命和使用性能具有決定性影響。為確保工程施工質量，需要各個單位之間緊密配合，本文通過對大體積混凝土結構裂縫問題進行分析，從而對大體積混凝土施工技術展開研究，在大體積混凝土結構施工中，需要充分考慮到多方面因素對于混凝土的影響，保障混凝土結構施工質量。
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作者:顧思陽 單位:圣地亞哥州立大學