淺析房屋建筑混凝土施工技術(shù)

唐世凱（中鐵建工集團(tuán)有限公司深圳分公司,　廣東　深圳518000）

田園　　賈治勇　　　劉文言　(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）,北京100083)

淺析房屋建筑混凝土施工技術(shù)

唐世凱
（中鐵建工集團(tuán)有限公司深圳分公司,廣東深圳518000）

隨著我國(guó)建筑行業(yè)的日益發(fā)展，在房屋建筑能力方面具有很大的提升。在房屋建筑的過(guò)程中混凝土作為不可缺少的建筑材料，因此對(duì)于房屋建筑的混凝土施工技術(shù)進(jìn)行研究具有重要意義。

建筑；混凝土；施工

0　引言

混凝土作為當(dāng)前主流建筑材料，在建筑行業(yè)運(yùn)用的范圍日益廣泛，但是現(xiàn)階段主要存在房屋建設(shè)工程量大、施工環(huán)境復(fù)雜等多個(gè)方面的原因，導(dǎo)致混凝土施工技術(shù)無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)有的情況。由于混凝土的施工質(zhì)量之間關(guān)系到房建工程的質(zhì)量，對(duì)此有必要加強(qiáng)對(duì)房建混凝土的原材料，以及施工技術(shù)進(jìn)行分析。

1　混凝土的原材料

關(guān)于混凝土的原材料的選擇對(duì)于整個(gè)房建工程具有重要意義，其原因是混凝土原材料的質(zhì)量，直接影響到房屋建筑的質(zhì)量，因此在對(duì)混凝土材料選擇的過(guò)程中，需要從以下幾個(gè)方面入手：

1.1加強(qiáng)混凝土的材料選配

眾所周知，混凝土的搭配對(duì)于堅(jiān)固程度起到重要作用，即使原材料的質(zhì)量非常好也需要材料的合理選配。具體來(lái)說(shuō)，在原材料的購(gòu)買時(shí)，需要對(duì)水泥質(zhì)量進(jìn)行控制，在對(duì)水泥型號(hào)、質(zhì)量等級(jí)以及合格證方面進(jìn)行審核后，還需要對(duì)水泥的生產(chǎn)日期與保質(zhì)期進(jìn)行檢測(cè)，該因素直接關(guān)系到整體房屋的質(zhì)量。同時(shí)，由于水泥遇到水以后會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，因此需要選擇低熱的水泥以降低混凝土產(chǎn)生裂縫等情況。最后，在對(duì)砂石的選配時(shí)，需要對(duì)砂石中的雜質(zhì)含量進(jìn)行檢測(cè)，以保證混凝土的堅(jiān)固性?？傊炷恋脑牧现饕怯伤嗪蜕笆瘶?gòu)成的，因此只有在水泥與砂石全部符合要求后，才能保證房建工程的質(zhì)量。

1.2 配料的使用

在選擇良好水泥與砂石后，還需要配料的使用來(lái)達(dá)到房建對(duì)混凝土強(qiáng)度的需求，同時(shí)在易合性方面也需要滿足房建的需求。以易和性為研究對(duì)象，需要從流動(dòng)性、保水性以及粘合性三個(gè)方面來(lái)考慮與分析。

具體來(lái)說(shuō)，流動(dòng)性是指能夠保證混凝土保持一定的流動(dòng)性，合理的流動(dòng)性能夠使混凝土有效的填滿模版，流動(dòng)性與混凝土的稀稠度具有直接關(guān)系，因此為了加強(qiáng)房建澆筑的難度，可以通過(guò)混凝土流動(dòng)性的方面入手，提升建筑效率的同時(shí)還能夠有效的提升混凝土的施工質(zhì)量；保水性是指混凝土在使用的過(guò)程中，需要通過(guò)保水性的特性來(lái)保證混凝土的耐用程度與堅(jiān)固程度，而判斷混凝土保水性的目標(biāo)是在經(jīng)過(guò)水泥與砂石攪拌后沒(méi)有水能夠析出；粘合性主要是指混凝土在攪拌好以后，不會(huì)受到運(yùn)輸?shù)纫蛩囟绊?，增?qiáng)粘合性的最有效方式是通過(guò)外加劑的添加而對(duì)混凝土金色改良，以有效的提升房建的工程質(zhì)量，關(guān)于外加劑的使用會(huì)在下面進(jìn)行詳細(xì)的介紹?？傊?，合理的配料使用，不但能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)約水泥與降低施工成本的目標(biāo)，更主要的是能夠加入了摻合料的混凝土能降低水化熱的溫度。

1.3 外加劑的使用

混凝土中最為重要的外加劑就是粉煤灰，外加劑對(duì)于控制混凝的開(kāi)裂狀況發(fā)揮著重要的作用。當(dāng)加入粉煤灰后的混凝土中，將會(huì)有效控制混凝土干性和收縮性，從而防止開(kāi)裂的情況。此外，外加劑還可以降低水泥的外在溫度，值得注意的還有在施工的過(guò)程中，一定要按照相關(guān)施工程序來(lái)進(jìn)行，熟練掌握混凝土的凝結(jié)時(shí)間，加入適量的外加劑，保證粉煤灰的參入量處于適合的范圍內(nèi)。

2　　房建工程中混凝土施工的相關(guān)技術(shù)

2.1 保證合理的施工次序

首先，對(duì)施工順序進(jìn)行加以重視。一般來(lái)說(shuō)，施工的順序是由一定的規(guī)律的，由遠(yuǎn)到近依次進(jìn)行施工。必須保證每一次的澆筑都是成功的，然后進(jìn)行依次推進(jìn)澆筑；其次，對(duì)于施工設(shè)備的放置要進(jìn)行重視，將混凝體的輸送泵放置在澆灌的最中央。實(shí)現(xiàn)整個(gè)澆筑的過(guò)程，采用最直接的澆筑方式進(jìn)行對(duì)混凝土澆筑，同時(shí)要一邊澆筑一遍差官，從而保障水化熱能的散發(fā)目的。

2.2 混凝土保溫技術(shù)的應(yīng)用

混凝土保溫技術(shù)主要應(yīng)用在建筑工程的施工中，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）現(xiàn)代保溫技術(shù)主要應(yīng)用性能較好的產(chǎn)品，能夠進(jìn)一步的增加混凝土的保溫程度；（2）利用聚乙烯卷材使用到混凝土拆模之后的施工上，同時(shí)選擇合適的厚度，來(lái)保障混凝土的施工質(zhì)量；（3）當(dāng)混凝土立模之后，根據(jù)表面留下的保溫材料進(jìn)行粘貼聚苯乙烯的材料，從而保證混凝土的保溫程度；第四，當(dāng)混凝土拆模之后，將陣地混凝土的表面進(jìn)行涂抹聚氨酯材料，以達(dá)到混凝土的保溫效果。除了以上幾個(gè)方面，還要采用一些創(chuàng)新保溫技術(shù)，從而進(jìn)一步提高施工的效率。

2.3 混凝土防裂技術(shù)的應(yīng)用

混凝土防裂技術(shù)的應(yīng)用主要有以下兩個(gè)方面：一是采用振搗的的加強(qiáng)力度以及塑化劑來(lái)減少水泥中的用量，進(jìn)一步做好混凝土的保溫工作，從而控制好溫度的變化二是通過(guò)進(jìn)行科學(xué)的對(duì)混凝土分塊分縫，使得澆筑質(zhì)量有所提高，合理的安排每道工序，保證在一定范圍內(nèi)的澆筑工作得以順利完成，以保證混凝土的溫度，改善外部條件對(duì)混凝土保溫程度的限制。

此外，應(yīng)該做好混凝土的保養(yǎng)工作。新澆筑的建筑中混凝土的水分流失較快，將直接影響到混凝土的整體質(zhì)量，因此，在施工之前以及施工過(guò)程中一定要做好混凝土的保養(yǎng)工作。主要可以采取以下措施：（1）高溫、低濕度的工作環(huán)境能夠降低混凝土水分的蒸發(fā)速度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)有效的控制塑性收縮的裂縫情況。當(dāng)處于高等天氣的施工中，應(yīng)該采取低溫的情況進(jìn)行對(duì)混凝土澆筑，從而保證設(shè)施的低溫建筑；（2）對(duì)混凝土澆筑和運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中應(yīng)該采用澆水和遮光的方式進(jìn)行保護(hù)混凝土的濕度，從而進(jìn)一步的控制混凝土的整體溫度。

3　結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，當(dāng)房屋處于建設(shè)中，最為重要的就是混凝土的施工部分。進(jìn)行選擇合理的混凝土施工技術(shù)，按照施工的程序進(jìn)行房屋建筑，從而提高房屋的建筑質(zhì)量。在保證混凝土施工質(zhì)量的前提下，進(jìn)行不斷加入科技的投入，從根本上提高房屋建筑人員的技術(shù)水平。不但能夠提高混凝土的施工水平，同時(shí)也能夠有效的提高房屋的建筑質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)的進(jìn)一步發(fā)展。

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覆土淺埋復(fù)合結(jié)構(gòu)拱形工事熱紅外特征模擬研究

田園賈治勇劉文言
(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）,北京100083)

本文采用有限元理論，應(yīng)用ANSYS軟件的瞬態(tài)分析功能，開(kāi)發(fā)和模擬研究復(fù)合結(jié)構(gòu)拱形工事實(shí)施覆土淺埋偽裝前后，以及不同含水率土壤覆蓋情況下的熱特征規(guī)律，對(duì)拱形工事實(shí)施覆土淺埋偽裝的效果進(jìn)行評(píng)估，為進(jìn)一步采取針對(duì)措施實(shí)現(xiàn)工事防紅外偵察提供理論依據(jù)和技術(shù)基礎(chǔ)。

ANSYS；熱分析；有限元

1　前言

隨著高技術(shù)偵察手段的發(fā)展，現(xiàn)代偵察系統(tǒng)的多頻譜性決定隱身工事必須在一定程度上滿足多頻譜兼容的要求。由于對(duì)抗譜段不同，又提出了不同的兼容要求，而針對(duì)大型工事結(jié)構(gòu)熱紅外溫度場(chǎng)這方面的研究工作卻較少。覆土淺埋是應(yīng)對(duì)現(xiàn)代紅外偵察系統(tǒng)的一種簡(jiǎn)便有效的偽裝形式，對(duì)其進(jìn)行熱特征和應(yīng)用規(guī)律進(jìn)行分析研究十分必要。本文選取軍事設(shè)施中常用得復(fù)合結(jié)構(gòu)拱形工事作為研究對(duì)象，以土壤為覆蓋材料，建立了簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用有限元ANSYS軟件，分別對(duì)有無(wú)覆土，以及不同含水率覆土情況下，工事的熱特征進(jìn)行了模擬計(jì)算與分析。

a—邊界與環(huán)境傳熱系數(shù)

T0—環(huán)境溫度

第三類邊界條件，熱輻射附體之間的經(jīng)熱量傳遞用斯蒂芬—玻爾茲曼方程來(lái)計(jì)算：

2　熱特征分析模型

熱特征分析是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，在不同的條件下具有不同機(jī)理。它用來(lái)計(jì)算一個(gè)系統(tǒng)或者部件溫度的分布以及其他物理參數(shù)，在應(yīng)用中需要根據(jù)設(shè)計(jì)條件來(lái)確定熱分析及其實(shí)際運(yùn)行的數(shù)據(jù)，確定熱分析的溫度載荷分布。

2.1 基本假設(shè)

（1）形狀具有對(duì)稱性；

（2）結(jié)構(gòu)材料周向方向不存在溫度梯度；

（3）材料各向同性；

（4）環(huán)境熱梯度存在下，熱交換連續(xù)進(jìn)行呈周期性變化，可以看作瞬態(tài)熱傳導(dǎo)問(wèn)題。

其中：

T—輻射面的絕對(duì)溫度

T0—環(huán)境溫度

初始條件：T=T0,t=o

2.3 結(jié)構(gòu)材料模型

建立覆土淺埋拱形復(fù)合工事熱特征分析模型如圖1所示。

該模型分為5層，從內(nèi)向外依次為：第一層為波紋鋼層，第二層為混凝土碎石層，第三層為泡沫砼層，第四層為花崗巖層，第五層為土壤覆蓋層。

土壤層外表面考慮熱輻射條件，輻射率為0.85，沒(méi)有土壤層時(shí)輻射率為0.9，波紋鋼層內(nèi)考慮對(duì)流換熱條件，初始溫度為25℃?？紤]時(shí)間周期性，模擬南方某地夏至?xí)r間太陽(yáng)照射加熱后24小時(shí)內(nèi)的覆土淺埋拱形復(fù)合結(jié)構(gòu)工事的熱特征分布變化規(guī)律。

覆土淺埋拱形復(fù)合結(jié)構(gòu)工事各結(jié)構(gòu)層材料參數(shù)如表1所示：

2.2瞬態(tài)熱傳導(dǎo)數(shù)學(xué)模型

區(qū)域內(nèi)微分方程為：

c—比熱容

k—導(dǎo)熱系數(shù)

Ω—區(qū)域

第二類邊界條件，給定熱流：其中n表示邊界外法線方向，熱流以進(jìn)入?yún)^(qū)域?yàn)檎?是區(qū)域Ω的邊界的一部分。

第三類邊界條件，熱流與邊界和環(huán)境的溫差成正比：

為換熱邊界

表1　覆土淺埋拱形復(fù)合結(jié)構(gòu)各結(jié)構(gòu)層材料參數(shù)

3　施加載荷

庫(kù)體與外界發(fā)生熱交換主要是通過(guò)對(duì)流，吸收太陽(yáng)輻射和熱輻射3種形式。對(duì)流載荷在ANSYS中很好施加，將外界空氣溫度，對(duì)流換熱系數(shù)賦予邊界上節(jié)點(diǎn)即可。

而熱輻射是以電磁波的方式來(lái)傳遞熱量，它不需要任何介質(zhì)。工事的溫度場(chǎng)分析中的熱輻射換熱發(fā)生在邊界與周圍空氣之間以及各內(nèi)壁之間，若按ANSYS中對(duì)熱輻射的規(guī)定，需要將外界空氣也作為一種物質(zhì)引入，對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格劃分和定義單元屬性等。由于熱輻射與太陽(yáng)輻射相比，對(duì)工事溫度場(chǎng)影響較小，且周圍的空氣是流動(dòng)的，工事內(nèi)外的溫度不一，從而輻射能力也各不相同。如果要完全考慮難度較大，而且約束條件太多精確度無(wú)法保證。本文將熱輻射作用即熱輻射換熱等效為對(duì)流換熱。在施加對(duì)流載荷時(shí)，將綜合換熱系數(shù)賦給存在對(duì)流的節(jié)點(diǎn)。

太陽(yáng)輻射強(qiáng)度雖然可以用熱流密度來(lái)施加，但ANSYS中規(guī)定在同一邊界上施加對(duì)流面載荷和熱密度時(shí)，只一最后施加的面載荷進(jìn)行計(jì)算。由于受到太陽(yáng)輻射的邊界與外界空氣存在對(duì)流換熱，所以把太陽(yáng)輻射引起的熱流密度換算到空氣中去，從而得到綜合氣溫。

式中：Tsa為綜合氣溫

Ta為外界氣溫

I為太陽(yáng)輻射強(qiáng)度

h為綜合換熱系數(shù)

4　時(shí)間和時(shí)間步設(shè)置

在庫(kù)體瞬態(tài)溫度場(chǎng)分析中，時(shí)間有著重要作用，它指的是載荷步的結(jié)束時(shí)間序列，由于熱量交換與速率有關(guān)，因此分析所用的時(shí)間為物理時(shí)間系統(tǒng)，這個(gè)時(shí)間序列要以非零值開(kāi)始，并以遞增方式排列。根據(jù)時(shí)間步長(zhǎng)要反映載荷時(shí)間歷程的要求，本文將24時(shí)開(kāi)始時(shí)間設(shè)為1e—5，每一個(gè)載荷步的時(shí)間為3600，即一個(gè)小時(shí)間隔。

5　計(jì)算結(jié)果

5.1無(wú)覆土拱形工事溫度時(shí)空分布

從上圖中可以看出，在沒(méi)有土壤層覆蓋時(shí)，復(fù)合結(jié)構(gòu)拱形工事的熱紅外輻射特征呈以拱頂為中心的反射狀分布。各結(jié)構(gòu)層頂點(diǎn)的溫度變化規(guī)律基本一致且溫度變化幅度由外向內(nèi)一次減小。上述模擬計(jì)算結(jié)果表明，在沒(méi)有土壤層覆蓋的情況下，復(fù)合結(jié)構(gòu)拱形工事的紅外暴露特征比較明顯。

5.2不含水土壤層覆蓋拱形工事溫度時(shí)空分布

從圖中可以看出，在有含水率為0%的土壤層覆蓋時(shí)，復(fù)合結(jié)構(gòu)拱形工事的熱量呈離散分布，在兩邊拱腳上方分別形成兩個(gè)熱量集聚中心，下午13點(diǎn)的溫度明顯高于晚上10點(diǎn)的溫度。表面整體溫度分布特征下降，進(jìn)而熱紅外輻射降低，對(duì)熱紅外特征控制有利。

5.3含水率為10%土壤層覆蓋拱形工事溫度時(shí)空分布

在有含水率為20%的土壤層覆蓋時(shí)，復(fù)合結(jié)構(gòu)拱形工事的熱量分布與不含水土壤層覆蓋時(shí)類似，呈離散分布，在兩邊拱腳上方分別形成兩個(gè)熱量集聚中心，但不同的是最高溫度有所降低，熱量分布也更加均勻，其熱紅外輻射特征下降明顯。

5.4含水率為20%土壤層覆蓋拱形工事溫度時(shí)空分布

從上圖可以看出，在含水率為20%的土層覆蓋時(shí)，復(fù)合結(jié)構(gòu)拱形工事的熱量分布更加均勻，溫度差異進(jìn)一步縮小，近在拱腳出形成溫差為2—3℃的熱量集聚中心，紅外熱特征更加不明顯。

比較不同含水率土層覆蓋拱形工事時(shí)頂點(diǎn)的最高溫度可以看出：幾種情況下，最高溫度由無(wú)覆土、覆蓋無(wú)水土壤、覆蓋10%含水率土壤、覆蓋20%含水率土壤逐步下降，紅外暴露特征逐漸下降。

6　結(jié)論

（1）建立的復(fù)合結(jié)構(gòu)拱形工事傳熱分析數(shù)學(xué)模型是可行的，采用有限元法，利用ANSYS軟件進(jìn)行建模，可對(duì)工事的溫度場(chǎng)進(jìn)行分析，解決了試驗(yàn)無(wú)法測(cè)量工事各層內(nèi)部諸點(diǎn)溫度的變化問(wèn)題。計(jì)算結(jié)果能夠比較準(zhǔn)確地反映復(fù)合結(jié)構(gòu)拱形工事熱特征，可用于工事覆土淺埋防紅外偵察的預(yù)測(cè)并指導(dǎo)工事的設(shè)計(jì)。

（2）模擬計(jì)算結(jié)果表明，對(duì)復(fù)合結(jié)構(gòu)拱形工事進(jìn)行覆土淺埋可以明顯改變其熱特征，且隨著覆土含水率增加呈現(xiàn)熱量分布越來(lái)越均勻，最高溫度逐漸降低。將這種規(guī)律與工事背景熱特征比較并作出相應(yīng)調(diào)整，可以實(shí)現(xiàn)覆土淺埋的最佳偽裝效果。

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