高層建筑大體積混凝土施工技術(shù)及質(zhì)量控制

梁健

摘 ?要：高層建筑對(duì)地基基礎(chǔ)的穩(wěn)定性以及牢固性的要求非常高。當(dāng)建筑的高度增加時(shí)，建筑基礎(chǔ)深度也在不斷上漲，所以基礎(chǔ)施工的復(fù)雜程度以及難度也會(huì)不斷增加。而在基礎(chǔ)施工中，較重要的是大體積混凝土施工。如何將大體積混凝土進(jìn)行一次性不間歇的澆筑，同時(shí)把控好因?yàn)樗嗨療崴鶎?dǎo)致的混凝土溫度變化以及在收縮時(shí)產(chǎn)生的裂縫，這些問題是目前大體積混凝土施工中要解決的問題。

關(guān)鍵詞：高層建筑;大體積混凝土;施工技術(shù);質(zhì)量控制

引言

進(jìn)入二十一世紀(jì)，我國建筑行業(yè)取得了卓有成效的發(fā)展，人們對(duì)建筑質(zhì)量也提出了更高的要求，大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)以其結(jié)構(gòu)厚、體形大、鋼筋密等特點(diǎn)在高層建筑施工中得以應(yīng)用，能夠促進(jìn)建筑施工工程質(zhì)量的提升。然而其引起的裂縫問題也受到了建筑行業(yè)的高度關(guān)注，一方面會(huì)對(duì)施工進(jìn)度產(chǎn)生影響，另一方面會(huì)降低建筑物質(zhì)量。

1高層建筑大體積混凝土的特點(diǎn)

大體積混凝土的體量巨大，具備一定厚度，被廣泛應(yīng)用在高層建筑基礎(chǔ)施工中，因?yàn)楸旧淼慕Y(jié)構(gòu)穩(wěn)定，強(qiáng)度高，因此，不容易受到外界因素的影響，也不容易出現(xiàn)基礎(chǔ)失穩(wěn)的問題。但是，在材料配比不當(dāng)，或施工管理不合理的情況下，大體積混凝土相比普通混凝土更容易開裂，因此，在實(shí)際應(yīng)用過程中，技術(shù)人員應(yīng)對(duì)混凝土的水化熱進(jìn)行嚴(yán)格控制，保證結(jié)構(gòu)的防水性，以此保證建筑工程的施工質(zhì)量。

2超高層建筑基礎(chǔ)大體積混凝土施工工藝及要點(diǎn)

2.1混凝土制備

在超高層建筑工程中，由于混凝土用量較大，考慮到成本因素，選擇自行制備混凝土材料，而非直接采購商品混凝土，對(duì)混凝土制備技術(shù)水平提出了較高要求，制備步驟如下。（1）原材料選擇。為保證混凝土材料質(zhì)量達(dá)標(biāo)，需要采購適當(dāng)品種的原材料。例如，選用質(zhì)量穩(wěn)定、C2S含量較高的水泥材料，配置級(jí)配良好、細(xì)度模數(shù)超過2.3的中砂，使用緩凝高效減水劑等外加劑。（2）根據(jù)工程情況制訂混凝土配合比方案。（3）對(duì)材料進(jìn)行預(yù)處理。例如，篩除砂石骨料中混入的雜質(zhì)，將含泥量控制在5%以內(nèi)。檢測(cè)砂石含水率，對(duì)砂石進(jìn)行翻曬晾干處理或是噴淋加濕處理。（4）使用計(jì)量裝置對(duì)原材料用量進(jìn)行稱重計(jì)量，將材料用量誤差控制在允許范圍內(nèi)。（5）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況、氣候條件制訂混凝土攪拌方案，如攪拌時(shí)間、攪拌方式等。（6）根據(jù)工程施工需求，針對(duì)性制訂混凝土制備方案，明確混凝土制備量。如混凝土供應(yīng)不及時(shí)，將會(huì)延長(zhǎng)施工工期，有可能形成施工縫。如混凝土過量制備，將會(huì)造成材料浪費(fèi)。（7）將混凝土罐車在現(xiàn)場(chǎng)指定位置停放，保持罐體勻速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，避免混凝土出現(xiàn)離析現(xiàn)象。

2.2混凝土澆筑

在混凝土澆筑前，應(yīng)檢查是否具備澆筑條件，檢查模板結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性、模板內(nèi)壁清潔度、混凝土入模溫度、混凝土攪拌質(zhì)量與流動(dòng)性等。例如，在出現(xiàn)混凝土流動(dòng)性過差問題時(shí)，重復(fù)開展混凝土攪拌作業(yè)。根據(jù)工程情況，合理選擇混凝土澆筑方式，如分段、分層澆筑方式。例如，在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的截面積小于200m時(shí)，將混凝土分為2段。在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的截面積超過200m、小于300m時(shí)，將大體積混凝土分為2～3段，將各段混凝土厚度控制在1.5～2.0m。同時(shí)，使上下臨層混凝土豎向施工縫保持錯(cuò)開狀態(tài)。將混凝土澆筑高度控制在2m內(nèi)，或是額外配置串筒，避免混凝土澆筑高差過大而產(chǎn)生離析現(xiàn)象。在采取非泵澆筑方式時(shí)，將混凝土澆筑層厚度控制在300mm內(nèi)。在采取泵送施工方式時(shí)，澆筑層厚度要求放寬至500mm內(nèi)。混凝土試澆筑應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)段施工情況，對(duì)混凝土施工方案進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，準(zhǔn)確計(jì)算澆筑速度、澆筑高度、分層厚度等參數(shù)的最佳值。由于大體積混凝土表面系數(shù)較小，易形成溫差裂縫，所以盡量采取斜坡薄層澆筑方式，澆筑的混凝土自然流淌狀態(tài)下會(huì)形成斜坡樁，從而擴(kuò)大混凝土散熱面積。此外，要嚴(yán)格控制混凝土澆筑時(shí)間，在上一層混凝土初凝前，必須完成后一層混凝土澆筑作業(yè)，避免在建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中形成施工縫。提前對(duì)預(yù)埋件與鋼筋采取加固措施，避免其受到混凝土沖刷作用力而移位變形。

2.3混凝土振搗找平

混凝土振搗時(shí)要測(cè)量混凝土流淌斜坡角度，在各道澆筑帶的澆筑面中同時(shí)設(shè)置振搗器，如混凝土斜面中心點(diǎn)、卸料點(diǎn)、坡腳鋼筋處，合理設(shè)定振搗點(diǎn)數(shù)量、位置與振搗順序，禁止施工人員違章操作或私自篡改振搗順序，并控制留振時(shí)間，遵循“快插慢拔”原則。在混凝土表面無氣泡冒出、無下沉現(xiàn)象后，即可結(jié)束振搗作業(yè)。在采取分段、分層澆筑方式時(shí)，應(yīng)同步開展混凝土澆筑、振搗作業(yè)，控制振搗棒插入長(zhǎng)度，保持振搗棒、模板壁面、預(yù)埋件三者安全間隔距離。將振搗棒插入下層混凝土50mm處，以消除上下混凝土澆筑層的接縫。在混凝土初凝前開展二次振搗作業(yè)，能起到改善混凝土抗裂性能的作用。混凝土振搗完畢后，施工人員要進(jìn)行混凝土壓光找平，使用木刮板、木抹子等工具對(duì)混凝土表面進(jìn)行搓抹拍打與拉毛處理。

2.4混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)，應(yīng)將混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間控制在28d及以上，根據(jù)混凝土凝結(jié)硬化情況逐層對(duì)保溫覆蓋層進(jìn)行拆除。在混凝土表面、養(yǎng)護(hù)環(huán)境二者溫度差值低于20℃時(shí)，可拆除全部的保溫覆蓋層。

定期向混凝土表面灑水、覆蓋塑料薄膜，或均勻噴涂養(yǎng)護(hù)劑涂層，起到保濕作用，確保水泥水化反應(yīng)充分進(jìn)行。根據(jù)養(yǎng)護(hù)環(huán)境、施工現(xiàn)場(chǎng)氣候條件來調(diào)整養(yǎng)護(hù)方案。例如，在氣候溫度過高、空氣干燥時(shí)，適當(dāng)提高混凝土灑水養(yǎng)護(hù)頻率與單次灑水量。定期對(duì)混凝土內(nèi)部與表面溫度進(jìn)行測(cè)量，在必要情況下采取溫控措施。

在冬期施工中，為減小寒流對(duì)混凝土質(zhì)量造成的影響，需要采取相應(yīng)措施，如搭設(shè)擋風(fēng)設(shè)施、覆蓋保溫保濕材料。根據(jù)施工情況合理選擇養(yǎng)護(hù)方式，如自然養(yǎng)護(hù)法、蒸汽養(yǎng)護(hù)法。并定期對(duì)試塊強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，在試塊強(qiáng)度達(dá)到脫模標(biāo)準(zhǔn)后，提交拆模申請(qǐng)，審批通過后組織拆模作業(yè)，禁止野蠻拆模。檢查混凝土表面質(zhì)量，如若存在混凝土麻面等質(zhì)量缺陷，應(yīng)及時(shí)對(duì)缺陷部位進(jìn)行修補(bǔ)處理。

3超高層建筑基礎(chǔ)大體積混凝土施工技術(shù)質(zhì)量控制

3.1材料管理

3.1.1原材料選材

技術(shù)人員綜合分析工程特征與設(shè)計(jì)要求，明確水泥、拌合水、骨料等原材料的性能要求，如拌合水pH、骨料粒徑、水泥品種與標(biāo)號(hào)等。在材料入場(chǎng)環(huán)節(jié)，對(duì)各類原材料的規(guī)格參數(shù)進(jìn)行檢查核對(duì)，退回品種與采購清單不符的材料。同時(shí)，為控制工程造價(jià)成本，需要遵循“實(shí)際出發(fā)，就地取材”原則，在保證材料性能符合施工要求的前提下，盡可量采購來源廣泛、運(yùn)輸成本較低的材料。例如，將經(jīng)過過濾處理的自來水作為拌合水即可。

3.1.2配合比設(shè)計(jì)

大體積混凝土具有表面系數(shù)小、易形成溫差裂縫的特征，在制訂配合比方案時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)重點(diǎn)考慮這一問題，通過減少水泥用量的方式，起到降低水化熱與內(nèi)外溫差的作用，同時(shí)，要求所制備混凝土材料性能達(dá)標(biāo)。

為實(shí)現(xiàn)這一目的，可選擇開展混凝土試拌作業(yè)，對(duì)混凝土攪拌過程、攪拌效果進(jìn)行檢查，如檢測(cè)混凝土初凝時(shí)間、入模溫度、強(qiáng)度、坍塌度等，根據(jù)試拌結(jié)果對(duì)配合比方案進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

此外，為針對(duì)性強(qiáng)化混凝土的抗裂性能、提高強(qiáng)度，可選擇在配合比方案中加入適量的粉煤灰與高效減水劑。

3.1.3材料質(zhì)量檢測(cè)

在材料入場(chǎng)環(huán)節(jié)，對(duì)各批次施工材料的規(guī)格質(zhì)量進(jìn)行檢查，核查材料質(zhì)檢報(bào)告等相關(guān)文件，隨機(jī)抽取少量材料送至實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)。確定材料質(zhì)量達(dá)標(biāo)后，再將材料在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行分類存儲(chǔ)。在混凝土攪拌結(jié)束、澆筑前，及時(shí)檢查混凝土攪拌質(zhì)量及坍塌度，如果出現(xiàn)混凝土離析、散白等現(xiàn)象，須對(duì)混凝土進(jìn)行重復(fù)攪拌。

3.2混凝土測(cè)溫及溫控

大體積混凝土表面系數(shù)較小，在混凝土凝結(jié)硬化過程中，當(dāng)混凝土內(nèi)外溫差過大，所產(chǎn)生溫差應(yīng)力超過混凝土自身抗拉強(qiáng)度時(shí)，將會(huì)在混凝土結(jié)構(gòu)中形成貫穿性有害裂縫，削弱混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)各項(xiàng)性能。

因此，在混凝土養(yǎng)護(hù)期間，施工技術(shù)人員應(yīng)定期開展混凝土溫控工作，根據(jù)測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)繪制混凝土的時(shí)間–溫度變化曲線，在必要情況下采取溫控措施，將混凝土內(nèi)外溫度、混凝土表面與養(yǎng)護(hù)環(huán)境溫度差值控制在25℃以內(nèi)。

可采取簡(jiǎn)易測(cè)溫法，將適當(dāng)規(guī)格鋼管焊接為正三角形，在底板鋼筋網(wǎng)架上進(jìn)行固定綁扎，使用橡皮套管在鋼筋底部5cm處套設(shè)，對(duì)管兩端進(jìn)行扎牢處理，使用木塊堵塞管口。在后續(xù)混凝土施工中，提前在管道注水，定期使用棒式溫度計(jì)在管內(nèi)測(cè)量水溫，即可準(zhǔn)確獲取混凝土實(shí)時(shí)溫度，計(jì)算上下點(diǎn)溫差。

在混凝土內(nèi)外溫差、混凝土表面與養(yǎng)護(hù)環(huán)境溫差較大時(shí)，通過調(diào)整混凝土表面塑料薄膜等保溫材料的覆蓋情況，或是提前在混凝土內(nèi)部埋設(shè)循環(huán)管道，向管內(nèi)注入冷卻水，可以取得良好的表面保溫效果，或是內(nèi)部降溫處理，從而將溫差控制在25℃以內(nèi)。

3.3混凝土裂縫綜合防治措施

在實(shí)際施工中，大體積混凝土裂縫產(chǎn)生原因如下。

（1）水泥水熱化作用。在混凝土凝結(jié)硬化期間，水泥將在水化反應(yīng)過程中持續(xù)釋放大量熱量，且大量水化熱會(huì)在混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)中進(jìn)行聚集，導(dǎo)致混凝土內(nèi)外溫差過大而產(chǎn)生溫度應(yīng)力，易形成溫度裂縫。

（2）約束條件。在混凝土養(yǎng)護(hù)期間，會(huì)受到下部地基約束作用，易形成壓應(yīng)力。在混凝土溫度下降時(shí)，所產(chǎn)生拉應(yīng)力超過自身抗拉強(qiáng)度而形成垂直裂縫。

（3）外界氣溫變化。大體積混凝土溫度是由澆筑溫度、水熱化絕熱溫度、自身散熱溫度三者組成的。外界溫度對(duì)混凝土溫度造成明顯影響。而在養(yǎng)護(hù)環(huán)境氣溫驟降或混凝土遭遇寒流襲擊時(shí)，將會(huì)增加混凝土表面與內(nèi)部溫度梯度，從而產(chǎn)生較大溫差應(yīng)力形成裂縫。

針對(duì)這一問題，一方面需要從優(yōu)化配合比方案、做好養(yǎng)護(hù)工作角度著手，如在配合比方案中加入適量粉煤灰、做好溫控工作、對(duì)混凝土采取保溫措施，預(yù)防混凝土裂縫質(zhì)量問題出現(xiàn);另一方面，在形成裂縫后，施工技術(shù)人員及時(shí)對(duì)裂縫進(jìn)行修補(bǔ)處理，如采取表面封閉法、內(nèi)部修補(bǔ)法。在裂縫寬度、深度超過允許限值時(shí)，會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)性能造成嚴(yán)重破壞，需要重復(fù)開展大體積混凝土施工作業(yè)。

4結(jié)束語

大體積混凝土施工技術(shù)在高層建筑中的應(yīng)用能夠顯著提升工程施工效率，縮短工期，為施工企業(yè)帶來十分可觀的收益。但是，從施工企業(yè)的角度也應(yīng)認(rèn)識(shí)到，大體積混凝土的施工難度更大，而且容易因溫度原因產(chǎn)生開裂問題，引發(fā)結(jié)構(gòu)垮塌，需要切實(shí)做好管理工作，嚴(yán)格把控生產(chǎn)過程，減少裂縫的產(chǎn)生，促進(jìn)建筑工程整體質(zhì)量的提高。

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