高層建筑房屋大面積混凝土澆筑施工技術(shù)

羅仲列

0 引言

混凝土澆筑施工技術(shù)作為建筑工程施工中的重要技術(shù)，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與牢固性具有較大影響[1]。在建筑工程類型逐漸增多的趨勢(shì)下，人們對(duì)混凝土澆筑施工技術(shù)的要求不斷升高，科學(xué)合理的施工技術(shù)能夠保障施工的質(zhì)量與效率[2]?；炷翝仓夹g(shù)施工周期相對(duì)較長(zhǎng)，基于科學(xué)合理的調(diào)配比例，將施工原材料進(jìn)行混合處理。依據(jù)工程澆筑施工特征與需求，生成密實(shí)硬化的建筑材料[3]。在澆筑施工中，受到施工環(huán)境條件與技術(shù)的影響，施工質(zhì)量存在一定差異性[4]?，F(xiàn)階段，我國(guó)在混凝土澆筑施工技術(shù)方面的研究日益成熟，然而，傳統(tǒng)的混凝土澆筑施工技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中仍然存在一定不足[5]。傳統(tǒng)的混凝土澆筑施工技術(shù)大多采用分層澆筑的方式，廣泛應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)較薄的工程項(xiàng)目中，具有較強(qiáng)的局限性[6]。對(duì)于部分高層建筑房屋來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)施工技術(shù)無(wú)法有效提高各個(gè)樓層間的契合度，混凝土澆筑與振搗不夠充分，且墻體表面凹凸不平，光滑度不達(dá)標(biāo)，建筑墻體容易出現(xiàn)開裂情況，長(zhǎng)期可能導(dǎo)致高層房屋漏水的情況，加大后續(xù)養(yǎng)護(hù)工作的難度。嚴(yán)重情況下，還會(huì)降低高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，威脅居民的生命健康[7]。

基于此，為改善傳統(tǒng)澆筑技術(shù)的不足，減少混凝土澆筑受到外界因素影響發(fā)生的澆筑失誤，本文對(duì)傳統(tǒng)澆筑技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，提出了一種大面積混凝土澆筑施工技術(shù)，并以S高層建筑房屋工程項(xiàng)目為例，進(jìn)行該項(xiàng)施工技術(shù)實(shí)用性的驗(yàn)證，為提高建筑房屋整體結(jié)構(gòu)的安全性提供基礎(chǔ)保障。

1 混凝土澆筑施工技術(shù)設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)混凝土澆筑配合比

首先，對(duì)高層建筑房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行全過程分析，獲取建筑施工的特征與需求。在此基礎(chǔ)上，對(duì)大面積混凝土澆筑配合比進(jìn)行深入設(shè)計(jì)。為保證高層建筑房屋一次性整體澆筑的施工質(zhì)量，在設(shè)計(jì)混凝土澆筑配合比時(shí)，可通過降低混合料中水泥的用量來(lái)改善大面積混凝土在實(shí)際使用中表面結(jié)構(gòu)裂縫嚴(yán)重的問題。通過對(duì)混凝土澆筑進(jìn)行配合比的優(yōu)化，能夠使混凝土在建筑過程中獲得更加優(yōu)質(zhì)的施工效果，使建筑能夠具備更高的質(zhì)量，對(duì)于施工建筑具有極其重要的作用。因此，需要對(duì)水泥、粗骨料、細(xì)骨料、外摻料、減水劑、抗裂劑的各項(xiàng)規(guī)格進(jìn)行嚴(yán)加把控，選擇合適的原材料規(guī)格與廠家進(jìn)行施工。由此，本文綜合考慮建筑市場(chǎng)材料的質(zhì)量分布狀況，基于擇優(yōu)原則，選取了如表1所示的混凝土澆筑原材料。

表1 大面積混凝土澆筑所需原材料

如表1所示為本文選取的大面積混凝土澆筑所需原材料及規(guī)格。在此基礎(chǔ)上，綜合考慮溫度對(duì)混凝土配合比的要求，本文采用C35P14筏板大面積混凝土配合比，設(shè)置混凝土的抗?jié)B等級(jí)為P10，泵管內(nèi)徑為125mm，水膠比為0.35?；炷翝仓浜媳仍O(shè)計(jì)結(jié)束后，在投入使用前，分別測(cè)定不同齡期下，該級(jí)配混凝土抗壓強(qiáng)度的變化情況，判斷其是否符合高層建筑房屋的建設(shè)施工需求，如圖1所示。

如圖1所示，本文設(shè)計(jì)的混凝土澆筑配合比，能夠有效提升混凝土的抗壓強(qiáng)度，保證混凝土性能達(dá)標(biāo)，可以投入澆筑施工。

圖1 C35P14級(jí)配混凝土抗壓強(qiáng)度變化趨勢(shì)

1.2 大面積混凝土澆筑

混凝土澆筑配合比設(shè)計(jì)結(jié)束后，針對(duì)高層建筑房屋的實(shí)際結(jié)構(gòu)與施工需求，進(jìn)行大面積混凝土澆筑施工。首先，根據(jù)高層建筑房屋工程對(duì)應(yīng)的混凝土澆筑施工方案，合理分配澆筑任務(wù)，設(shè)定每天大面積澆筑方量。選取與建筑工程匹配度較高的混凝土主供站與備選站，滿足混凝土供應(yīng)與運(yùn)輸?shù)男枨?。選取相應(yīng)的澆筑設(shè)備與混凝土泵車，計(jì)算高層建筑房屋施工中混凝土泵車使用數(shù)量，公式為：

其中，1T表示高層建筑房屋施工中混凝土泵車使用數(shù)量；lm表示澆筑施工每小時(shí)所需混凝土方量；am表示混凝土泵車排量；?表示混凝土泵車澆筑施工效率。由于高層建筑房屋結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且澆筑施工規(guī)模較大，在實(shí)際澆筑施工中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)施工結(jié)構(gòu)的不同，基于層次分析法，劃分澆筑施工區(qū)域，一方面提高了澆筑施工區(qū)域的管理力度，使區(qū)域內(nèi)的施工質(zhì)量得到提高，同時(shí)能夠強(qiáng)化對(duì)澆筑施工區(qū)域的把控力度，對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)測(cè)與施工監(jiān)測(cè)，能夠得到更好的施工效果與管理效果。另一方面加快了澆筑施工進(jìn)度，以區(qū)域施工的方式進(jìn)行混凝土澆筑，能夠?qū)⒄w工程區(qū)域劃分出各個(gè)模塊進(jìn)行施工，大大提高了工作效率，能夠優(yōu)化工作施工進(jìn)度。但是需要注意的是，應(yīng)當(dāng)做好各個(gè)澆筑區(qū)域的協(xié)調(diào)工作，保證施工工序的合理銜接，各區(qū)域單獨(dú)施工，可能出現(xiàn)各區(qū)域施工配合度不高，管理不一致的情況，導(dǎo)致各區(qū)域的施工進(jìn)度、施工質(zhì)量、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)有所區(qū)別。因此，需要做好協(xié)調(diào)工作，以統(tǒng)一化的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行最終驗(yàn)收，將各區(qū)域的施工效果相互結(jié)合，使區(qū)域性施工融為一體。在保證施工進(jìn)度與施工效率的同時(shí)，需要保證施工質(zhì)量。盡可能保證混凝土澆筑施工的連續(xù)性，若發(fā)生突發(fā)情況，中斷澆筑作業(yè)，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)立即對(duì)澆筑結(jié)束的混凝土進(jìn)行保護(hù)，并且在混凝土初凝前再次澆筑，避免混凝土出現(xiàn)斷層[8]。大面積混凝土澆筑流程，如圖2所示。

圖2 大面積混凝土澆筑施工流程

如圖2所示，首先，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的澆筑作業(yè)進(jìn)行合理部署，保證各個(gè)澆筑施工工序的緊密銜接，該環(huán)節(jié)能夠確保工程具備連續(xù)性，使區(qū)域性施工具備更大優(yōu)勢(shì)。在澆筑位置均勻鋪設(shè)混凝土材料，采用點(diǎn)振原理排除建筑結(jié)構(gòu)混凝土表面的氣泡，混凝土表面如出現(xiàn)氣泡，會(huì)導(dǎo)致混凝土灌注位置出現(xiàn)縫隙，影響工程的后續(xù)施工和最終的質(zhì)量驗(yàn)收。在上一層混凝土澆筑結(jié)束后，移動(dòng)輸送軟管，覆蓋新混凝土拌合物，使用振搗棒，再次進(jìn)行振搗作業(yè)，減少混凝土表面的施工縫，大約振搗5～10s，合理控制振搗時(shí)間，避免造成混凝土表面砂石不均勻情況，在振搗作業(yè)過程中，需要把控作業(yè)時(shí)間，并時(shí)刻注意混凝土的具體形態(tài)，對(duì)其進(jìn)行時(shí)刻觀察，當(dāng)混凝土狀態(tài)合適時(shí)，需要立刻停止振搗作業(yè)，防止振搗時(shí)間過長(zhǎng)，對(duì)混凝土產(chǎn)生負(fù)面影響。實(shí)時(shí)記錄并控制混凝土澆筑的厚度，多次抹壓澆筑面，減少混凝土表面的縫隙。當(dāng)混凝土澆筑達(dá)到高層建筑房屋標(biāo)高后，實(shí)時(shí)觀察混凝土表面的結(jié)構(gòu)變化，若表面為平整狀態(tài)，且無(wú)明顯氣泡，則在混凝土結(jié)構(gòu)表面覆蓋塑料薄膜。當(dāng)混凝土表面硬化后，去下表面覆蓋的薄膜，澆水處理，保證其表面的濕潤(rùn)度。最后，在大面積混凝土澆筑施工結(jié)束后，靜置14d，測(cè)定混凝土表面的濕潤(rùn)度，符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)后，對(duì)混凝土表面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，提高混凝土整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，完成高層建筑房屋大面積混凝土澆筑施工。

2 實(shí)驗(yàn)分析

上述內(nèi)容為本文針對(duì)高層建筑房屋設(shè)計(jì)的大面積混凝土澆筑施工技術(shù)的整體流程。根據(jù)上述混凝土澆筑施工技術(shù)開展以下實(shí)驗(yàn)，使理論技術(shù)能夠在實(shí)踐中得到證實(shí)，對(duì)其進(jìn)行實(shí)踐檢驗(yàn)，使之能夠適應(yīng)目前的工程項(xiàng)目建設(shè)。在此基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步對(duì)本文設(shè)計(jì)的施工技術(shù)的可行性作出驗(yàn)證，進(jìn)行了如下文所示的實(shí)驗(yàn)。

本次實(shí)驗(yàn)選取某地區(qū)S高層建筑房屋工程為研究目標(biāo)，S高層建筑房屋工程由C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8共8棟住宅樓與T10、T11、T12共3棟商業(yè)樓組成，整個(gè)工程建筑面積約為126 807.5m2。由于S高層建筑房屋工程范圍內(nèi)地質(zhì)原因，整體建筑施工的地面標(biāo)高存在一定的差異，施工區(qū)域不同，對(duì)應(yīng)建筑地基開挖的深度也不同，其中C1～C5號(hào)樓的基礎(chǔ)埋深約為10.5m，C6～C8號(hào)樓的基礎(chǔ)埋深為11.4m。建筑工程規(guī)模較大，施工所需的混凝土也較多，對(duì)混凝土澆筑施工技術(shù)的要求較高。將上述本文設(shè)計(jì)的混凝土澆筑施工技術(shù)應(yīng)用到S高層建筑房屋工程中。首先，設(shè)計(jì)大體積混凝土的配合比，生成混凝土混合料，在混凝土混合料中加入適量粉煤灰，提高混凝土混合料的使用性能。配合比設(shè)計(jì)結(jié)束后，采用網(wǎng)格為50mm×50mm的防裂網(wǎng)，對(duì)高層建筑房屋薄弱部位進(jìn)行保護(hù)，如圖3所示。

圖3 高層建筑房屋外掛防裂網(wǎng)

如圖3所示，通過外掛防裂網(wǎng)，提高對(duì)高層建筑房屋筏板薄弱部位的保護(hù)。采用斜向分層的原理，確定建筑房屋的中心筏板位置，對(duì)其進(jìn)行混凝土連續(xù)澆筑施工，在澆筑過程中不斷振搗，控制混凝土澆筑表面的均勻性與平整性，并時(shí)刻關(guān)注混凝土的整體狀態(tài)，混凝土狀態(tài)關(guān)系到工程建筑的整體質(zhì)量，也會(huì)影響工程后期墻體裂縫等問題。振搗結(jié)束后，實(shí)時(shí)觀察混凝土的實(shí)際變化情況，若無(wú)異常，再次進(jìn)行振搗，控制兩次振搗的時(shí)間間隔，需要保證混凝土充分散熱，兩次振搗的間隔時(shí)間不宜過短，需要混凝土將自身熱量較好地散發(fā)，但不能時(shí)間過長(zhǎng)，間隔時(shí)間長(zhǎng)，混凝土熱量揮發(fā)完畢會(huì)逐漸冷卻，不利于下一次振搗。記錄混凝土的溫度數(shù)據(jù)變化，及時(shí)對(duì)高層建筑房屋進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。在混凝土澆筑施工結(jié)束后，隨機(jī)選取6棟高層建筑房屋，根據(jù)樓板的抗彎剛度，在大面積澆筑的混凝土結(jié)構(gòu)上布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，實(shí)時(shí)反映建筑房屋混凝土的撓曲變形變化值。在此基礎(chǔ)上，對(duì)澆筑后混凝土各個(gè)施工階段的彈性模量與收縮變形量進(jìn)行計(jì)算，公式分別為：

其中，E(t)表示澆筑后混凝土各個(gè)施工階段的彈性模量；η(t)表示澆筑后混凝土各個(gè)施工階段的收縮變形量；E0表示混凝土澆筑施工的初始彈性模量；e?t表示混凝土澆筑施工過程中收縮系數(shù)；aη表示混凝土初始收縮變形參數(shù)；uL表示混凝土外約束溫度應(yīng)力。通過計(jì)算，獲取混凝土澆筑各個(gè)階段的彈性模量與收縮變形量，反映混凝土澆筑后的實(shí)際性能。接下來(lái)，采用對(duì)比分析的實(shí)驗(yàn)方法，將上述本文設(shè)計(jì)的大面積混凝土澆筑施工技術(shù)，與傳統(tǒng)的澆筑施工技術(shù)進(jìn)行對(duì)比。采用有限元分析軟件，在各級(jí)荷載下，對(duì)隨機(jī)選取的6棟建筑主梁與次梁位置監(jiān)測(cè)點(diǎn)的混凝土絕對(duì)撓曲變形值進(jìn)行測(cè)量，對(duì)比結(jié)果如表2所示。

表2 兩種施工技術(shù)混凝土絕對(duì)撓曲變形值對(duì)比

根據(jù)表2的對(duì)比結(jié)果可知，在兩種高層建筑房屋大面積混凝土澆筑施工技術(shù)中，本文設(shè)計(jì)的施工技術(shù)，其建筑各個(gè)位置混凝土的絕對(duì)撓曲變形值均較小，混凝土的變形程度較低，與傳統(tǒng)施工技術(shù)相比，混凝土結(jié)構(gòu)更加牢固，不易發(fā)生變形，具有較高的可行性。

3 結(jié)論

本文研究先設(shè)計(jì)了混凝土澆筑配合比，然后根據(jù)高層建筑房屋的實(shí)際結(jié)構(gòu)與施工需求，完成混凝土澆筑方案的設(shè)計(jì)，經(jīng)過部署澆筑作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)、均勻布料、振搗混凝土、抹壓澆筑面、搓壓并覆蓋塑料薄膜、凝結(jié)后澆水等步驟完成施工，待檢驗(yàn)合格靜置14d后開展養(yǎng)護(hù)工作，以此提升混凝土澆筑質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，應(yīng)用本文技術(shù)施工，各主梁次梁在各級(jí)荷載作用下絕對(duì)撓曲變形值小于1.43mm。由此可證明通過本文的研究，有效提高了混凝土澆筑的施工質(zhì)量與效率，降低了混凝土出現(xiàn)變形與開裂的概率，具有重要的研究意義。