大體積混凝土在高層建筑基礎(chǔ)施工技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)分析

文／鄭力壯 浙江迎豐建設(shè)有限公司 浙江杭州 311500

引言：

社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，人們也不斷提高生活質(zhì)量要求。當(dāng)前各大城市普遍存在高層建筑，人們也更加關(guān)注高層建筑的混凝土施工。大體積混凝土的體積通常在1 米以上，因?yàn)榛炷林邪z凝材料，很容易產(chǎn)生水化反應(yīng)和收縮反應(yīng)，同時(shí)很多因素都會(huì)影響到混凝土施工質(zhì)量。因此施工單位需要加強(qiáng)研究大體積混凝土施工技術(shù)，順利實(shí)現(xiàn)高層建筑施工目標(biāo)，保障整體工程質(zhì)量。

1、概述大體積混凝土

高層建筑具有較多的樓層，同時(shí)具有較大的規(guī)模和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，對(duì)比普通建筑，高層建筑的施工難度比較大。因此在高層建筑的基礎(chǔ)筏板主要是利用大體積混凝土，因?yàn)榇篌w積混凝土具有較大的面積和厚度，因此對(duì)于施工技術(shù)提出較高的要求，如果沒(méi)有嚴(yán)格控制大體積混凝土的施工質(zhì)量，將會(huì)影響到高層建筑的質(zhì)量和安全性。因此在高層建筑施工過(guò)程中需要加強(qiáng)控制大體積混凝土的施工質(zhì)量【1】。

大體積混凝土的最小幾何尺寸在1m 以上。大體積混凝土工程量比較大，同時(shí)嚴(yán)格要求手工技術(shù)。例如水泥水化熱情況比較嚴(yán)重，將會(huì)引發(fā)結(jié)構(gòu)物變形問(wèn)題。因?yàn)槠矫娉叽绫容^大，將會(huì)增大溫度應(yīng)力，從而引發(fā)裂縫問(wèn)題。在利用大體積混凝土施工技術(shù)的過(guò)程中，需要加強(qiáng)分析原材料和施工工藝，加強(qiáng)管控各道施工工序，因此保障整體施工質(zhì)量。

2、高層建筑大體積混凝土的施工特點(diǎn)

（1）大體積混凝土施工具有針對(duì)性，例如主要是在高層建筑和地下建筑以及半地下建筑中應(yīng)用。大體積混凝土嚴(yán)格要求防水施工，要求施工單位嚴(yán)格關(guān)注大體積混凝土的裂縫問(wèn)題【2】。

（2）大體積混凝土?xí)a(chǎn)生復(fù)雜的物理反應(yīng)，因此在大體積混凝土澆筑過(guò)程中，混凝土收縮變化和溫度因素會(huì)直接影響到施工質(zhì)量，從而產(chǎn)生裂縫問(wèn)題。

（3）在利用大體積混凝土施工技術(shù)的過(guò)程中，需要利用大量的水泥材料，但是水泥水化熱會(huì)直接影響到裂縫控制效果。

（4）在實(shí)際施工過(guò)程中，需要利用筏板等基礎(chǔ)施工，有利于施工單位保障施工質(zhì)量和安全性，但是筏板具有較大厚度，在表面很容易產(chǎn)生裂縫問(wèn)題。高層建筑大體積混凝土操作性比較強(qiáng)，但是很容易產(chǎn)生裂縫問(wèn)題。因此在實(shí)際施工過(guò)程中需要加強(qiáng)控制裂縫問(wèn)題【3】。

（5）如果大體積混凝土的結(jié)構(gòu)厚度超過(guò)1.5m，施工單位需要利用分層振搗措施，因此降低水化熱的負(fù)面影響，保障整體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。最后在建設(shè)高層建筑的過(guò)程中，因?yàn)橹饕窃诨A(chǔ)結(jié)構(gòu)上利用大體積混凝土，降低了外界溫度的負(fù)面影響，但是要求提高抗?jié)B能力。在實(shí)際施工過(guò)程中避免因?yàn)樗療嵋l(fā)裂縫問(wèn)題。

（6）在澆筑大體積混凝土的過(guò)程中，因?yàn)榇篌w積混凝土的澆筑量比較大，要求整體結(jié)構(gòu)具有良好的性能。在澆筑普通混凝土的過(guò)程中，因?yàn)轶w積比較小，可以通過(guò)縫隙散發(fā)澆筑施工中產(chǎn)生的水化熱，避免產(chǎn)生溫度階梯效應(yīng)，確定建筑結(jié)構(gòu)可以有效承受溫度應(yīng)力。但是因?yàn)榇篌w積混凝土具有較大的體積，不利于散發(fā)水泥硬化過(guò)程中產(chǎn)生的水化熱，從而產(chǎn)生溫度應(yīng)力【4】。

3、大體積混凝土施工要求

在高層建筑施工過(guò)程中，大體積混凝土施工技術(shù)發(fā)揮著重要的作用，尤其在基礎(chǔ)建設(shè)過(guò)程中大體積混凝土施工技術(shù)發(fā)揮著明顯優(yōu)勢(shì)，也因此提升施工質(zhì)量要求。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，因?yàn)榇篌w積混凝土施工比較復(fù)雜，因此施工人員需要制定科學(xué)的專項(xiàng)方案，避免引發(fā)施工質(zhì)量問(wèn)題。

高層建筑和普通建筑具有較大的差異性，需要利用不同的施工方式。因?yàn)榇篌w積混凝土結(jié)構(gòu)處理工作非常復(fù)雜，施工單位需要全面考量施工中可能會(huì)產(chǎn)生的影響因素，提出針對(duì)性的防范措施，在發(fā)生突發(fā)事件之后可以及時(shí)采取措施，避免影響到整體結(jié)構(gòu)形式。在利用大體積混凝土施工技術(shù)的過(guò)程中，因?yàn)閲?guó)際上缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，不同國(guó)家提出不同的規(guī)定，而我國(guó)對(duì)于大體積混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出具體的要求，要求控制大體積混凝土和內(nèi)外部溫度差和外表面、周?chē)h(huán)境溫度差在25℃范圍內(nèi)【5】。

對(duì)比傳統(tǒng)的施工技術(shù)，大體積混凝土的溫度防控要求比較高，例如可以添加外加劑，或者通過(guò)攪拌冰塊控制水化熱，降低裂縫問(wèn)題的發(fā)生率，進(jìn)一步完善現(xiàn)代建筑的功能。在建設(shè)高層建筑的過(guò)程中大體積混凝土施工技術(shù)發(fā)揮著重要的作用，但是在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中仍舊存在一些問(wèn)題，因此需要合理優(yōu)化施工技術(shù)，進(jìn)一步提高高層建筑的穩(wěn)定性和安全性。

4、大體積混凝土裂縫的成因和危害性

4.1 大體積混凝土裂縫成因

（1）因?yàn)橹車(chē)Y(jié)構(gòu)約束混凝土變形，因此在大體積混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力。如果施工單位沒(méi)有采取處理措施，將會(huì)自由的收縮混凝土。在外部力量的影響下，大體積混凝土內(nèi)部將會(huì)內(nèi)應(yīng)力。

（2）因?yàn)榛炷習(xí)a(chǎn)生水化熱效應(yīng)，不利于均勻的分配大體積混凝土的內(nèi)部溫度，在部分區(qū)域過(guò)度集中熱量，因?yàn)榇篌w積混凝土溫度擴(kuò)散速度比較慢，因此會(huì)持續(xù)性的提高內(nèi)部溫度【6】。

（3）在混凝土自身力學(xué)性能的影響下，增強(qiáng)了混凝土材料的抗壓性，但是會(huì)降低混凝土抗拉性能。施工單位為了規(guī)避大體積混凝土的弱點(diǎn)，需要在大體積混凝土中加入鋼筋材料，相互配合兩種材料，有利于提高整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。大體積混凝土在自然變形的過(guò)程中，在外界因素和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響下，將會(huì)引發(fā)大體積混凝土的拉應(yīng)力，如果無(wú)法平衡內(nèi)外部應(yīng)力，將會(huì)嚴(yán)重破壞混凝土結(jié)構(gòu)，從而引發(fā)裂縫問(wèn)題。

4.2 大體積混凝土裂縫的危害性

在大體積混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫，將會(huì)破壞混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因此持續(xù)性的降低應(yīng)力效能，不利于承受外力的影響，同時(shí)會(huì)加劇內(nèi)部結(jié)構(gòu)變形，如果在混凝土結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生通縫，將會(huì)完全喪失整體結(jié)構(gòu)的應(yīng)力作用，最終會(huì)完全破壞混凝土結(jié)構(gòu)，提高整體建筑結(jié)構(gòu)的危險(xiǎn)性。大體積混凝土裂縫的危險(xiǎn)性如下：

（1）產(chǎn)生裂縫問(wèn)題會(huì)影響到大體積混凝土結(jié)構(gòu)的承載力，裂縫不斷發(fā)展的情況下，如果施工單位沒(méi)有及時(shí)采取裂縫控制措施，將會(huì)破壞混凝土的保護(hù)層，空氣和水分進(jìn)入到大體積混凝土內(nèi)部，接觸鋼筋之后將會(huì)引發(fā)銹蝕問(wèn)題，降低混凝土抗拉能力，不利于保障大體積混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性【7】。

（2）混凝土具有很強(qiáng)的通用性，因?yàn)榛炷翉?qiáng)度比較高，制作程序比較簡(jiǎn)單，還很容易進(jìn)行補(bǔ)充，完成澆筑工作之后可以保障整體性能。如果持續(xù)發(fā)展混凝土裂縫，將會(huì)影響到混凝土整體性能，同時(shí)會(huì)引發(fā)滲水問(wèn)題，無(wú)法正常的使用混凝土。大體積混凝土裂縫持續(xù)發(fā)展，將會(huì)引發(fā)鋼筋銹蝕問(wèn)題，影響到大體積混凝土內(nèi)部的穩(wěn)定性。

（3）一些工程需要在水下操作混凝土結(jié)構(gòu)，水分接觸幾率非常高，如果大體積混凝土表面產(chǎn)生裂縫問(wèn)題，那么水分將會(huì)滲入到大體積混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部。冬季氣溫比較低，混凝土內(nèi)部的水分將會(huì)結(jié)冰，因此膨脹破壞整體體積，大面積的脫落結(jié)構(gòu)表層，將內(nèi)部鋼筋裸露出來(lái)，加快鋼筋腐蝕速度，最終降低整體混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。

（4）在高層建筑中，大體積混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)揮著承重作用，而產(chǎn)生裂縫問(wèn)題將會(huì)降低大體積混凝土結(jié)構(gòu)的承載力，如果不斷發(fā)展大體積混凝土裂縫，將會(huì)嚴(yán)重破壞整個(gè)結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，最終增加整體高層建筑的安全隱患【8】。

5、在高層建筑施工中大體積混凝土施工技術(shù)要點(diǎn)

5.1 混凝土制備技術(shù)

在高層建筑施工過(guò)程中，需要利用較多的混凝土材料，為了節(jié)省施工成本，施工單位需要自行制備混凝土材料，因此需要提高混凝土制備技術(shù)水平。以下是具體制備步驟：

（1）選擇原材料：為了保障混凝土材料的質(zhì)量，施工單位需要合理挑選原材料的品種。例如選擇水泥材料的過(guò)程中，要具備較高含量的C2S，選擇的中砂細(xì)度模數(shù)應(yīng)該在2.3 以上，要選擇緩凝高效減水劑作為外加劑。（2）施工單位需要結(jié)合實(shí)際情況制定混凝土配比方案。（3）預(yù)處理材料，例如要清除砂石骨料中的雜質(zhì)，嚴(yán)格控制含泥量在5%范圍內(nèi)。此外需要檢測(cè)砂石含水率，如果含水率比較高需要采取翻曬晾干措施，如果含水量比較低，需要利用噴淋加濕措施。（4）利用計(jì)量裝置稱重計(jì)量原材料用量，嚴(yán)格控制材料用量誤差。（5）結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)是實(shí)際情況制定針對(duì)性的混凝土攪拌方案，例如需要確定合適的攪拌時(shí)間和攪拌方式等。（6）根據(jù)高層價(jià)值施工需求制備混凝土，如果無(wú)法及時(shí)供應(yīng)混凝土，將會(huì)延長(zhǎng)整體施工周期，甚至?xí)a(chǎn)生施工縫。如果制備過(guò)多的混凝土，將會(huì)浪費(fèi)施工材料。（7）要注意在現(xiàn)場(chǎng)指定位置停放混凝土罐車(chē)，保障罐體轉(zhuǎn)動(dòng)的勻速性，避免產(chǎn)生混凝土離析問(wèn)題。

5.2 大體積混凝土鋼筋施工技術(shù)

在鋼筋混凝土施工過(guò)程中，施工單位需要結(jié)合高層建筑的特點(diǎn)選擇具體的施工技術(shù)。在大體積混凝土施工過(guò)程中，需要密集分布鋼筋，施工單位需要嚴(yán)格控制每一層的鋼筋高差。在實(shí)際施工過(guò)程中需要結(jié)合施工要求綁扎處理鋼筋。在綁在鋼筋的過(guò)程中需要分析鋼筋規(guī)格和設(shè)計(jì)圖紙等。在實(shí)際施工管理過(guò)程中，需要利用卡尺落實(shí)限位處理工作，提高整體施工的規(guī)范性。如果鋼筋長(zhǎng)度較長(zhǎng)，施工單位可以利用氣壓焊方式處理鋼筋，同時(shí)需要管理搭接長(zhǎng)度【9】。

5.2.1 鋼筋擠壓連接技術(shù)

擠壓連接鋼筋過(guò)程中，主要是利用鋼筋套筒冷壓連接方式。在實(shí)際施工過(guò)程中需要在特定的鋼套筒中放入連接變形的鋼筋，并且通過(guò)操作機(jī)處理鋼套筒，鋼套筒產(chǎn)生塑性變形之后可以充分連接變形鋼筋。當(dāng)前施工單位廣泛利用鋼筋擠壓連接技術(shù)，可以劃分為鋼筋徑向擠壓和軸向擠壓兩個(gè)方面。

在鋼筋縱向擠壓連接階段，需要利用機(jī)床擠壓鋼套筒，鋼套筒變形之后可以和鋼筋形成堅(jiān)固力，并且軸向力實(shí)施傳遞。在實(shí)際施工中，主要是在30mm 直徑的帶肋鋼筋連接中利用靜壓擠壓方式。施工單位需要結(jié)合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)連接處理鋼套筒和鋼筋，并且根據(jù)鋼筋極限承載力設(shè)計(jì)套筒的極限承載力。

5.2.2 鋼筋錐螺紋套管連接

利用鋼筋錐螺紋套管連接技術(shù)可以連接鋼套筒的內(nèi)壁，需要利用機(jī)床完成相關(guān)處理工作。在連接鋼筋的過(guò)程中，施工單位需要根據(jù)要求檢查螺紋的表面，避免螺紋表面產(chǎn)生油污等。利用手工方式旋入處理鋼筋，并且要利用扭矩板式優(yōu)化緊固效果，滿足整體施工規(guī)范。

5.3 混凝土澆筑技術(shù)

在澆筑混凝土之前，施工單位需要全面檢查澆筑條件，例如需要檢查模板結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性和模板內(nèi)部的干凈度等。如果混凝土缺乏流動(dòng)性，需要重復(fù)攪拌混凝土。施工單位需要根據(jù)實(shí)際情況選擇澆筑方式。如果基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)截面積在200m以內(nèi)，可以劃分混凝土為兩段。如果基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)截面積處于200 ～300m 范圍內(nèi)，可以劃分大體積混凝土為2 或者3 段，同時(shí)需要控制混凝土厚度在1.5 ～2.0m 范圍內(nèi)。同時(shí)要注意錯(cuò)開(kāi)上下臨層混凝土豎向施工縫。施工單位需要嚴(yán)格控制混凝土澆筑高差，避免因?yàn)闈仓卟畋容^大而引發(fā)離析問(wèn)題。在泵送施工中，施工單位需要控制澆筑厚度在500mm 范圍內(nèi)。施工單位需要結(jié)合試驗(yàn)段的施工情況，優(yōu)化調(diào)整混凝土施工方案，精確性的計(jì)算澆筑高度和澆筑速度等參數(shù)。因?yàn)榇篌w積混凝土具有較小的表面系數(shù)，因此更加容易產(chǎn)生溫差裂縫，因此施工單位需要利用斜坡薄層澆筑方式，通過(guò)自由流淌澆筑的混凝土可以形成斜坡樁，有利于提高散熱速度。施工單位需要加強(qiáng)控制實(shí)際澆筑時(shí)間，在混凝土初凝之前再澆筑下一層的混凝土，避免產(chǎn)生施工縫。施工單位需要提前加固預(yù)埋件和鋼筋，避免因?yàn)榛炷恋臎_刷引發(fā)變形等問(wèn)題。

5.4 混凝土振搗施工

在澆筑混凝土的過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生不同的坡度，為了保障混凝土振搗質(zhì)量，一些施工單位同時(shí)利用兩臺(tái)振搗器。在實(shí)際振搗階段需要加強(qiáng)處理泵管送料振搗過(guò)程，避免產(chǎn)生坡腳堆積問(wèn)題。如果坡面具有均勻性，可以在不同角度落實(shí)振搗處理工作。

施工單位需要加強(qiáng)控制振搗時(shí)間，如果時(shí)間比較長(zhǎng)將會(huì)引發(fā)離析等問(wèn)題，如果時(shí)間比較短將會(huì)降低混凝土的密實(shí)度。在實(shí)際施工過(guò)程中需要加強(qiáng)控制混凝土質(zhì)量，嚴(yán)格控制振搗時(shí)間在25s 范圍內(nèi)。

5.5 混凝土養(yǎng)護(hù)

在養(yǎng)護(hù)混凝土的過(guò)程中需要維持混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間在28d以上，根據(jù)混凝土凝結(jié)硬化的情況合理拆除保溫覆蓋層。如果混凝土表面和養(yǎng)護(hù)環(huán)境的溫差在20℃范圍內(nèi)，可以將保溫覆蓋層全部拆除。

施工單位需要定期在大體積混凝土表面灑水，也可以覆蓋塑料薄膜，此外可以噴涂養(yǎng)護(hù)劑，都可以發(fā)揮出顯著的保濕作用，充分開(kāi)展水泥水化反應(yīng)。施工單位需要結(jié)合養(yǎng)護(hù)環(huán)境和施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況合理調(diào)整具體的養(yǎng)護(hù)方案。例如氣溫較高，整體環(huán)境比較干燥，需要利用灑水養(yǎng)護(hù)方案。施工單位要定期測(cè)量大體積混凝土內(nèi)外部的溫度，根據(jù)實(shí)際情況合理選擇溫控措施。

在冬季施工過(guò)程中，為了降低低溫的負(fù)面影響，施工單位需要采取合適的措施，例如可以設(shè)置擋風(fēng)設(shè)施，也可以覆蓋保溫和保濕的材料。施工單位需要結(jié)合實(shí)際情況合理選擇養(yǎng)護(hù)措施，并且要定期檢測(cè)試塊的強(qiáng)度，如果強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)可以開(kāi)展拆模作業(yè)。完成拆模工作之后施工單位需要檢查混凝土表面，如果產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題需要及時(shí)處理缺陷部分。

6、大體積混凝土裂縫的控制措施

6.1 溫度控制

為了控制水化熱，施工單位需要合理減少水泥用量，選擇的水泥應(yīng)該具備較低的水化熱，例如可以選擇粉煤灰水泥和礦渣水泥等。此外需要合理優(yōu)化混凝土攪拌技術(shù)，可以合理選擇外加劑。施工單位可以在大體積混凝土中設(shè)置冷卻水管，流動(dòng)冷水之后可以帶走混凝土的熱量，因此控制內(nèi)外溫差。

6.2 控制施工技術(shù)

為了減少混凝土裂縫問(wèn)題，施工單位需要加強(qiáng)控制施工環(huán)節(jié)，例如在混凝土攪拌過(guò)程中需要精確混凝土原材料比例，在使用混凝土之前需要開(kāi)展混凝土坍落度實(shí)驗(yàn)，確?；炷练舷嚓P(guān)參數(shù)規(guī)定。在澆筑混凝土的過(guò)程中，需要密實(shí)性的振搗混凝土材料，嚴(yán)格控制振搗間距和時(shí)間，注意相互重疊每次振搗的范圍，優(yōu)化整體振搗效果。施工單位需要重視養(yǎng)護(hù)工作，完成澆筑工作之后需要及時(shí)養(yǎng)護(hù)大體積混凝土結(jié)構(gòu)。

6.3 提高大體積混凝土配筋率

合理增加配筋率有利于控制混凝土裂縫情況，同時(shí)可以控制裂縫問(wèn)題的發(fā)展程度，保障大體積混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)符合相關(guān)參數(shù)規(guī)定。

結(jié)語(yǔ)：

大體積混凝土施工技術(shù)直接影響到高層建筑基層施工質(zhì)量，因此施工單位需要深入分析大體積混凝土施工技術(shù)的特點(diǎn)和要求等，結(jié)合高層建筑實(shí)際情況合理選擇大體積混凝土施工技術(shù)，加強(qiáng)預(yù)防裂縫問(wèn)題，因此保障高層建筑施工質(zhì)量。