高層建筑混凝土施工技術(shù)

魏 璇 山西省晉城市晉城宏圣建筑工程有限公司工程師

相較于傳統(tǒng)低層建筑施工而言，高層建筑無論是結(jié)構(gòu)布局還是施工環(huán)境均更為復(fù)雜。若高層建筑施工中對混凝土施工技術(shù)應(yīng)用失當(dāng)，會大概率弱化高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，對人們的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來威脅[1]。因此，業(yè)內(nèi)人士應(yīng)當(dāng)重視對高層建筑混凝土施工技術(shù)的研究，采取相應(yīng)措施規(guī)范高層建筑混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用。

1 高層建筑混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

1.1 重視混凝土原料的選擇與配比

選擇骨料時(shí)，要合理確定粗骨料和細(xì)骨料的粒徑。高層建筑的混凝土施工需要泵送，因此還要考慮泵送因素，配置出更利于泵送的混凝土[2]。選用外加劑時(shí)，要保持合理的減水率和較高的保坍性，以契合高層建筑項(xiàng)目的施工要求。通常來講，高層建筑混凝土原材料中，粗骨料粒徑應(yīng)不超過25 mm，砂含泥量不超過3%，石含泥量不超過0.5%，石針片狀顆粒含量不得超過15%，砂細(xì)度模數(shù)為2.3 ～2.8，砂率需控制在40%～45%。

此外，由于高層建筑施工中會用到大量構(gòu)件，因此必須保證構(gòu)件擁有較高的承載力與支撐力。在正式施工前，先要進(jìn)行混凝土質(zhì)量控制試塊的制作，制作流程要嚴(yán)格按照規(guī)范要求，對于有特殊要求的混凝土必須單獨(dú)進(jìn)行試驗(yàn)，待其完全滿足高層建筑項(xiàng)目施工標(biāo)準(zhǔn)之后，才能投入到正式施工當(dāng)中。

1.2 規(guī)范混凝土泵送工作

泵送混凝土施工過程中，需要結(jié)合高層建筑項(xiàng)目的實(shí)際情況，采用汽車泵機(jī)完成混凝土的施工處理。及時(shí)向高層施工區(qū)域輸送混凝土，并且在固定式地泵和相關(guān)人員的支持下進(jìn)行流水線式施工操作，保證混凝土施工質(zhì)量。

1.2.1 注意嚴(yán)格控制時(shí)間

在輸送混凝土的過程中，要注意嚴(yán)格控制時(shí)間，因?yàn)闀绊懟炷撂涠?。參考上述的原料配比，可在混凝土拌和料中適量添加木質(zhì)素磺酸鈣減水劑，合理控制水泥的水化熱反應(yīng)，延緩初凝[3]。混凝土施工時(shí)的溫度偏高，坍落度會產(chǎn)生極大損失。結(jié)合實(shí)踐，未添加減水劑條件下，混凝土出機(jī)溫度分別為5 ～25 ℃和25 ～35 ℃時(shí)，泵送混凝土運(yùn)輸延遲分別為60 ～90 min和50 ～60 min。添加減水劑的運(yùn)輸延續(xù)時(shí)間具體如表2 所示，兩者差別明顯。

表2 添加減水劑的運(yùn)輸延續(xù)時(shí)間

1.2.2 注意泵送規(guī)范

在對混凝土進(jìn)行泵送的處理過程中，需要保證泵送的規(guī)范程度，這也是后續(xù)混凝土澆筑施工的關(guān)鍵基礎(chǔ)。

第一，需要全面清洗泵送管道，并且在對混凝土進(jìn)行泵送之前進(jìn)行合理配比，對水泥、水以及外加劑進(jìn)行配置，添加到料斗中，等待管道潤滑完成之后，再開始對混凝土進(jìn)行泵送。若管道出口位置有水泥砂漿殘存，要第一時(shí)間清理，為后面混凝土的泵送清除阻礙。同時(shí)，需要嚴(yán)格控制泵送速度，時(shí)刻關(guān)注設(shè)備的油壓情況，始終遵循“由遠(yuǎn)及近”的原則進(jìn)行施工。

表1 高層建筑混凝土施工原料控制指標(biāo)（部分）

第二，連續(xù)施工作業(yè)的過程中，若經(jīng)常出現(xiàn)混凝土供應(yīng)間斷的情況，要先適度調(diào)低泵送速度，待泵送暫停后，對間斷原因予以查明。需要注意的是，料斗的攪拌不能停止，確?；炷恋馁|(zhì)量。按照施工要求，若混凝土泵送暫停時(shí)間超過20 min，要每隔5 min 進(jìn)行一次正反轉(zhuǎn)動，以保證泵送管道內(nèi)部的混凝土材料具備良好蠕動，否則容易發(fā)生泌水離析現(xiàn)象[4]。若是因?yàn)殡娐饭收隙霈F(xiàn)設(shè)備停轉(zhuǎn)的情況，則需要及時(shí)拆卸管道，將內(nèi)部混凝土引出，再對管道進(jìn)行全面清洗。

第三，若發(fā)生管道堵塞問題，可先將泵調(diào)整為反轉(zhuǎn)模式，倘若依舊沒有解決問題，要及時(shí)停止設(shè)備，找出堵塞部位，進(jìn)行人工排堵，以盡快恢復(fù)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.3 把控混凝土澆筑要點(diǎn)

高層建筑施工項(xiàng)目應(yīng)用的混凝土大部分結(jié)構(gòu)偏大，為保證混凝土結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量完好，通常會采取分段和分層的澆筑施工方式。各層混凝土澆筑寬度需把控在1 m之內(nèi)，且每段混凝土澆筑量要把控在50 m3之內(nèi)。此外，為了確?；炷羶?nèi)外部溫差趨于穩(wěn)定，每一次澆筑時(shí)間必須控制在1 h 左右，可大幅降低冷縫出現(xiàn)的概率。在實(shí)際澆筑過程中，要嚴(yán)格按照“由低至高，由遠(yuǎn)至近”的標(biāo)準(zhǔn)，以后退式做法進(jìn)行有效澆筑施工。例如，在具體的高層建筑項(xiàng)目施工中，需要先從后澆帶東面開始第一次澆筑，再從后澆帶西面開始第二次澆筑。在第一次澆筑過程中，要從南到北循序開展?jié)仓ぷ?；第二次澆筑過程中，同樣需要從南到北循序開展?jié)仓?，并且要求東西兩面同步開展?jié)仓ぷ鳎钡綕仓┕ね瓿伞?/p>

為了保證混凝土的強(qiáng)度達(dá)標(biāo)，在混凝土澆筑過程中需要由專人負(fù)責(zé)混凝土的振搗工作，結(jié)合施工現(xiàn)場的需要與條件，用插入式振動棒與混凝土輸送泵協(xié)調(diào)配合，于澆筑帶前、后部位設(shè)置振搗帶。在坡腳處設(shè)置的振搗帶主要負(fù)責(zé)下部混凝土的振搗，而在卸料點(diǎn)設(shè)置的振搗帶主要負(fù)責(zé)上部混凝土的振搗。為了保證混凝土澆筑施工的高效開展，在卸料點(diǎn)的振搗應(yīng)當(dāng)保證形成自然坡度，不可出現(xiàn)大量混凝土堆積的現(xiàn)象。振搗過程中，振動棒的抽動幅度需保持在50 ～100 mm，移動距離不能超過作用半徑的1.5 倍，各個(gè)振搗點(diǎn)的振搗時(shí)間要把控在20 ～30 s，同時(shí)振動棒不能與模板、鋼筋等材料直接接觸。當(dāng)混凝土無氣泡產(chǎn)生且沒有明顯下沉?xí)r，便可停止振搗。

此外，在混凝土澆筑過程中還需做好表面處理與水分處理工作。

第一，表面處理。高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)高度較大，振搗結(jié)束后極易在表面形成水泥漿，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)表面平整度較低，因此要用到刮尺，配合標(biāo)高進(jìn)行表面刮平，確保符合施工標(biāo)準(zhǔn)。在混凝土初凝前，還要用木抹子展開模壓和搓平操作，可提高混凝土強(qiáng)度，降低混凝土因固化收縮而表面出現(xiàn)干裂紋路的概率。

第二，水分處理。由于分段分層澆筑的時(shí)間間隔較長，因此在振搗過程中容易出現(xiàn)混凝土泌水、浮漿等情況，可在混凝土模板側(cè)面或底部鉆出排水孔，讓泌水形成的水分直接排出，或者可用污水泵對后澆帶的水分進(jìn)行抽出。

1.4 優(yōu)化混凝土構(gòu)件銜接施工

高層建筑混凝土施工中構(gòu)件較大，因此在銜接過程中極易暴露出裂縫等相關(guān)問題，直接影響混凝土構(gòu)件的施工質(zhì)量，導(dǎo)致高層建筑的穩(wěn)定性與安全性有所降低，因此必須高度重視構(gòu)件銜接施工，做好技術(shù)優(yōu)化。從高層建筑項(xiàng)目施工實(shí)踐來看，容易出現(xiàn)裂縫質(zhì)量問題的銜接施工主要集中在基礎(chǔ)與柱銜接處以及梁與柱銜接處等，處理病害一般會采取施工縫做法。

對于建筑基礎(chǔ)施工而言，在施工之前要以工程體量作為依據(jù)，規(guī)范地基基礎(chǔ)的施工，保證地基、樁基擁有較強(qiáng)承載能力，防止在后期施工中發(fā)生沉降裂縫問題。而在柱與獨(dú)立基礎(chǔ)的銜接施工中，由于銜接處的混凝土強(qiáng)度存在差異，因此必須將柱設(shè)置在基礎(chǔ)或底板的上表面，深度要達(dá)到基礎(chǔ)或底板的底部。若地基基礎(chǔ)是獨(dú)立基礎(chǔ)，還可將柱設(shè)置在梯形截面的變截面處，與混凝土施工縫貼合。為了保證施工便利性，梁板與梁的混凝土需要采用同等級強(qiáng)度的混凝土。對于梁柱不同標(biāo)號的混凝土銜接處，要在不影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，適度調(diào)整石子、水以及外加劑等的用量，有效降低坍落度。隨后要遵循“先高后低”的原則展開澆筑施工，通過二次振搗去強(qiáng)化混凝土的密實(shí)度。

值得注意的是，梁柱模板施工過程中要保證模板的高效使用，澆筑之后不必拆卸柱模板，并支設(shè)好梁柱頭模板，于施工縫處塞海綿條。選用碗扣架和絲杠對梁柱銜接處的定型模板進(jìn)行頂撐，保證模板穩(wěn)固，提高混凝土構(gòu)件的施工質(zhì)量。

1.5 做好混凝土后期管護(hù)工作

對混凝土的后期管護(hù)工作要加以重視，進(jìn)行規(guī)范化管理，從而提升高層建筑混凝土施工質(zhì)量。在養(yǎng)護(hù)管理中，需要嚴(yán)格控制混凝土的溫濕度，防止混凝土構(gòu)件出現(xiàn)裂縫。

第一，進(jìn)行模板拆除時(shí)，需要合理確定拆模時(shí)間，防止混凝土構(gòu)件強(qiáng)度不符合標(biāo)準(zhǔn)。而在混凝土澆筑完成后，其內(nèi)部水分蒸發(fā)會隨著溫度的變化而出現(xiàn)不同變化，導(dǎo)致構(gòu)件表面平整度受到影響而產(chǎn)生裂縫，因此要做好遮陽與降溫工作。若混凝土施工時(shí)溫度偏高，要進(jìn)行覆膜養(yǎng)護(hù)，定期灑水，保證構(gòu)件表面濕度；若溫度偏低，則要做好保溫措施，防止因冷凍出現(xiàn)裂縫，導(dǎo)致構(gòu)件強(qiáng)度降低。

第二，在混凝土終凝之前，表面不可安裝任何設(shè)備或出現(xiàn)人員踩踏情況，特別是對樓層混凝土表面的養(yǎng)護(hù)，要分批次完成作業(yè)，表面不能進(jìn)行錘擊、開槽以及打洞等操作，必須提前預(yù)留位置。若無法避免必須在混凝土表面施工，則一定要用墊板，避免混凝土表面被污染。

2 高層建筑混凝土施工質(zhì)量控制措施

2.1 做好施工設(shè)計(jì)

高層建筑混凝土施工的前期設(shè)計(jì)與后期施工建設(shè)質(zhì)量，同樣會產(chǎn)生直接影響。在前期施工設(shè)計(jì)過程中，要依據(jù)高層建筑項(xiàng)目的建設(shè)指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)。例如，以主控項(xiàng)目舉例，選用粗骨料時(shí)要保證含泥量不超過0.5%，若砂子為中粗砂，含泥量不能超過3%；以一般項(xiàng)目舉例，要做好混凝土墊層施工的有效設(shè)計(jì)，保證混凝土墊層表面的平整度，標(biāo)高與指標(biāo)的誤差需控制在±10 mm 之內(nèi)，其中表面平整度要用靠尺檢查，報(bào)告則用水平儀檢查。另外，還要對高層建筑混凝土施工的組織計(jì)劃和施工順序進(jìn)行設(shè)計(jì)，為后期施工提供指導(dǎo)。

2.2 加強(qiáng)技術(shù)管理

在高層建筑混凝土施工管理中，技術(shù)管理是不可或缺的內(nèi)容，主要需對以下幾方面加強(qiáng)技術(shù)層面的管理。

首先，高層建筑項(xiàng)目施工前期，要加強(qiáng)對原材料配置質(zhì)量的管理，保證所有材料的選用都符合高層建筑項(xiàng)目的建設(shè)要求；其次，加強(qiáng)鋼筋工程施工質(zhì)量管理，確保鋼筋定位精準(zhǔn)、綁扎牢固，并保證后續(xù)的混凝土施工不會影響到鋼筋工程；再次，混凝土施工前要加強(qiáng)模板施工質(zhì)量的管理，保證模板材料強(qiáng)度適中、支撐穩(wěn)固且銜接緊密；最后，加強(qiáng)混凝土澆筑、振搗以及養(yǎng)護(hù)的技術(shù)管理?；炷翝仓^程中需要對伸縮縫、分格縫、窗洞等關(guān)鍵部門實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化管理。振搗施工要注意不能對鋼筋、模板工程質(zhì)量形成干擾。養(yǎng)護(hù)過程中要重點(diǎn)關(guān)注混凝土的溫差變化和水化熱反應(yīng)，防止混凝土構(gòu)件出現(xiàn)較大收縮而導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生[5]。

2.3 優(yōu)化安全管理

為提高高層建筑混凝土施工質(zhì)量，在管理過程中需要格外關(guān)注工程質(zhì)量與安全管理的關(guān)系。一方面，施工質(zhì)量會影響到高層建筑的安全性；另一方面，施工階段的安全管理也會影響到項(xiàng)目的建設(shè)質(zhì)量。因此，在高層建筑混凝土施工過程中，需要結(jié)合實(shí)情進(jìn)行安全防控預(yù)案的科學(xué)編制，做好材料、機(jī)械、人員、技術(shù)以及環(huán)境等多方面的安全管理，確保風(fēng)險(xiǎn)因素對混凝土施工的負(fù)面影響降至最低，同步提高高層建筑工程的施工質(zhì)量及安全效益。

2.4 加強(qiáng)裂縫控制

高層建筑混凝土在施工中之所以會產(chǎn)生裂縫，主要是因?yàn)樗嘤鏊髸a(chǎn)生水化熱，所以為了避免裂縫的產(chǎn)生，應(yīng)當(dāng)做好混凝土的溫度控制及養(yǎng)護(hù)工作，具體需要注意以下幾個(gè)環(huán)節(jié)。

第一，在對水泥進(jìn)行選擇的過程中，要優(yōu)先選擇水化熱低且穩(wěn)定性佳的水泥進(jìn)行混凝土混合料的配置，同時(shí)要適當(dāng)提高粉煤灰的用量，減少水泥使用量。

第二，在進(jìn)行混凝土配置的過程中，要對粗骨料級配予以控制，采用減水劑等外加劑達(dá)到降低混合料水含量的效果，降低水泥使用量，弱化水泥與水的水化熱反應(yīng)。此外，粗細(xì)骨料選定后還要進(jìn)行清洗，使混凝土混合料得到充分混合，保證混凝土的密實(shí)度與抗拉強(qiáng)度，在硬化過程中不會出現(xiàn)太大的收縮變形。之后還可借助二次投料的方法，增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與抗裂能力，使層級不同的混凝土都能在初凝前有效結(jié)合，保證混凝土的整體性。

第三，在混凝土的澆筑施工過程中，需要對入模溫度進(jìn)行把控，保證混凝土與環(huán)境的溫差達(dá)到最小，通過降低溫差抑制裂縫產(chǎn)生。還可通過添加低堿膨脹劑去提高混凝土的收縮率，弱化溫度應(yīng)力的負(fù)面影響。同時(shí)，澆筑過程中還要格外關(guān)注伸縮縫、分格縫、窗口以及洞口等部位的施工，振搗時(shí)不能對鋼筋和模板等造成損傷。對此可嘗試采取分塊式與分層式澆筑方法，降低混凝土的單位體積，借助后澆帶減少每一次澆筑施工中混凝土的蓄熱量，通過降低熱量的積蓄實(shí)現(xiàn)控制溫度的效果。

第四，在混凝土澆筑施工完畢的養(yǎng)護(hù)階段，工作人員需要嚴(yán)格按照規(guī)章制度與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)開展養(yǎng)護(hù)工作，關(guān)注混凝土的保溫與保濕，對剛澆筑完畢的混凝土進(jìn)行緩慢降溫處理，弱化溫度應(yīng)力作用。如果混凝土澆筑遭遇雨、雪等溫差較大的天氣，要用到塑料布和棉氈等物品對混凝土表面進(jìn)行覆蓋，以此控制混凝土的內(nèi)外溫度差，抑制表面裂縫的產(chǎn)生。一般混凝土澆筑完畢后，水化熱反應(yīng)會在3 ～5 d 達(dá)到峰值，然后不斷下降，因此在這一階段一定要做好養(yǎng)護(hù)管理工作。

3 結(jié)語

在高層建筑施工過程中，混凝土施工技術(shù)已成為必備基礎(chǔ)技術(shù)之一，該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用得當(dāng)與否，將會直接影響高層建筑施工項(xiàng)目的質(zhì)量。結(jié)合目前高層建筑混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用實(shí)際情況，一定要做好混凝土原料的選擇與配比，規(guī)范混凝土泵送工作，控制好混凝土澆筑速度，優(yōu)化構(gòu)件的銜接施工，并做好混凝土養(yǎng)護(hù)工作，從而確?；炷潦┕べ|(zhì)量能滿足高層建筑施工質(zhì)量要求，增強(qiáng)高層建筑結(jié)構(gòu)的安全性與穩(wěn)定性。