房屋建筑工程大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

張鑫

（中交建筑集團(tuán)有限公司，北京 100020）

1 引言

現(xiàn)代房屋建筑的建設(shè)規(guī)模大， 涉及諸多大體積混凝土結(jié)構(gòu)，施工細(xì)節(jié)豐富，質(zhì)量要求高。 在此背景下，需要探討大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)，梳理技術(shù)應(yīng)用流程，掌握技術(shù)要點，保證大體積混凝土結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。

2 工程概況

某房屋建筑工程，綜合樓底板、住宅樓底板均采用C35 混凝土，其中，綜合樓底板厚約1.8 m、長約48 m、寬約32 m，住宅樓底板厚約1.2 m、長約56 m、寬約15 m，各自的混凝土總量分別約為2 600 m3、1 000 m3，屬于大體積混凝土施工作業(yè)。

3 大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的應(yīng)用

3.1 材料的選取

根據(jù)大體積混凝土的高強(qiáng)度、低水化熱、抗裂性等性能要求進(jìn)行材料的合理選擇，在本建筑工程中，水泥采用525 號礦渣水泥，按15%～20%的比例摻入粉煤灰（采用Ⅰ級磨細(xì)灰），用于替代部分水泥，在保證大體積混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求的前提下減少水泥水化熱，降低溫度裂縫的發(fā)生率。 骨料是大體積混凝土中占比偏大的材料，采用粒徑為5～40 mm 的碎石或卵石，表面保持干凈，砂子、石子的含泥量分別不超過3%、1%，中砂骨料的細(xì)度模數(shù)在2.3 以上。 為使大體積混凝土在較短時間內(nèi)具備足夠的抗拉強(qiáng)度，向混凝土中摻入早強(qiáng)劑。 所有投入使用的原材料均要滿足質(zhì)量要求，材料進(jìn)場時必須進(jìn)行檢驗[1]。

3.2 混凝土澆筑

3.2.1 全面分層

結(jié)構(gòu)平面面積不大時，可根據(jù)結(jié)構(gòu)的尺寸劃分為多層，逐層進(jìn)行混凝土澆筑。 在全面分層的施工方式下，嚴(yán)格管控各層的施工質(zhì)量，確認(rèn)本層的平整性、密實性各方面均無問題后，方可澆筑后一層，且必須在前一層初凝前完成后一層的澆筑，以此類推。 假定大體積混凝土結(jié)構(gòu)的平面面積為A，根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸均勻劃分為多層，單層厚度為h，正常施工狀態(tài)下每小時的混凝土澆筑量為Q，澆筑延續(xù)時間為t（指的是開始澆筑至混凝土初凝的時間），則需滿足如下關(guān)系：

根據(jù)此關(guān)系進(jìn)行施工控制， 有效對大體積混凝土分層施工，保證各層的施工質(zhì)量。

3.2.2 分段分層

大體積混凝土結(jié)構(gòu)的平面面積較大時， 全面分層的方法缺乏可行性，此時調(diào)整為分段分層的施工方法，思路是：根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸劃分為多段，再對各段做分層處理，先澆筑第一段的各層，而后有序完成各段、各層的澆筑作業(yè)。 分段分層施工時，在前段混凝土初凝前完成后一段混凝土的澆筑、振搗。 假定結(jié)構(gòu)的厚度為H，寬度為b，澆筑時間為T，為保證分段分層施工的有效性，分段長度L需滿足如下要求：

3.2.3 斜面分層

大體積混凝土結(jié)構(gòu)的長度達(dá)到其厚度的3 倍以上時，宜采取斜面分層的施工方法，此時的振搗作業(yè)從斜面下端開始，逐步向上轉(zhuǎn)移，實現(xiàn)對混凝土的全面振搗。 斜面分層施工時，振動器始終與斜面保持垂直。 具體如圖1 所示。

圖1 混凝土分層澆筑示意圖

3.3 混凝土振搗

大體積混凝土振搗遵循“快插慢拔”的原則，適度上下抽動振搗棒，提升振搗的密實性。 在大體積混凝土結(jié)構(gòu)分層施工方式下，逐層進(jìn)行澆筑、振搗，將振搗棒向下層插入50 mm，連同本層和下層的部分混凝土共同振搗， 此舉的作用在于消除層間接縫，使相鄰兩層穩(wěn)定結(jié)合，最終保證建設(shè)成型的大體積混凝土整體結(jié)構(gòu)具有完整性和可靠性。 振搗時間方面，在下層初凝前進(jìn)行上層的振搗。 若欠振，大體積混凝土因振搗不充分而缺乏密實性；若過振，振搗持續(xù)時間過長，振搗力度較大，部分石子在振搗作用下聚積在底部，上部則分布大量砂漿，產(chǎn)生離析，大體積混凝土的均勻性降低。因此，振搗人員需精準(zhǔn)把握振搗時間，在混凝土表面無明顯下沉、無氣泡、有泛漿現(xiàn)象時，可結(jié)束振搗。 按照該要求，通常每點的振搗時間為10～15 s[2]。

3.4 泌水處理

大體積混凝土施工期間， 涌出的泌水經(jīng)由結(jié)構(gòu)坡度向下流淌，大量聚積在坑底，會影響大體積混凝土澆筑效果。 為保證施工質(zhì)量， 需在大體積混凝土施工期間及時采取泌水處理措施。 為促進(jìn)泌水的高效外排，在混凝土施工階段修筑盲溝，給泌水的流動提供順暢的通道。 后澆帶、模板頂端及底板與混凝土標(biāo)高基本一致時，可采取從頂端向底部推進(jìn)的澆筑順序，此方式的優(yōu)勢在于可以調(diào)整泌水流動方向， 避免在大體積混凝土澆筑過程中基坑內(nèi)聚積大量的泌水。 對于無法自然排放的泌水，需用軟管輔助排放。 以多種方法協(xié)同處理泌水后，有效避免大體積混凝土因泌水的侵蝕而受損。

3.5 混凝土表面處理

1）大體積混凝土表面有較厚的水泥漿，由于此部分混合料的存在，易引起嚴(yán)重的泌水問題，從而影響大體積混凝土的表觀質(zhì)量，因此，在施工期間需要及時檢查，盡快處理泌水。

2）根據(jù)“三壓三平”的原則處理大體積混凝土表面：首先，用拍板壓實表面，用長刮尺刮平，使表面的實際標(biāo)高達(dá)到設(shè)計要求；隨后，用鐵滾筒做多遍的碾壓、滾平；最后，用木楔打磨壓實，使原本分布在大體積混凝土表面的收水裂縫閉合，最終保證表面的平整性和完整性。

3）遇表面泌水現(xiàn)象時，由人工將水引至低洼邊部，再用小變頻水泵統(tǒng)一將此處的積水抽排至周邊的排水井。

4）大體積混凝土澆筑4～8 h 后，清理表面的浮漿，用長刮尺刮平，木抹子搓平壓實。 考慮到大體積混凝土在初凝后可能存在表面龜裂的情況，需做二次抹壓處理，時間以混凝土終凝前為宜，過早或過晚均會影響龜裂的處理效果。

3.6 溫度監(jiān)測

大體積混凝土內(nèi)部溫度高、表面溫度低，可能由于溫差過大而引起裂縫，因此需加強(qiáng)溫度監(jiān)測，根據(jù)實測溫度采取溫度控制措施。 溫度監(jiān)測方法具體如下。

1）澆筑體內(nèi)測溫點的布置：根據(jù)大體積混凝土結(jié)構(gòu)的幾何尺寸在各測試軸線上布設(shè)測溫點， 要求每條測試軸線的測溫點數(shù)量至少達(dá)到4 個；沿澆筑體厚度方向，在底面、中間、外面布設(shè)測溫點， 其他部位的測點均按照間距不超過60 cm 的要求有序布設(shè)，局部可做加密處理；在澆注體底面向上50 mm、外表以內(nèi)50 mm 分別布設(shè)測溫點，用于監(jiān)測澆注體底面、外表的溫度。

2）測試元件的質(zhì)量需可靠，以便獲得準(zhǔn)確的測溫結(jié)果。 在配置測試元件時，需將其置于水下1 m 深度位置，做連續(xù)24 h的浸泡， 要求在此過程中測試元件無損傷， 否則不可投入使用。 測試元件的引出線要集中布置，對其采取防護(hù)措施，接頭安裝位置需準(zhǔn)確，與固定金屬體絕熱。 大體積混凝土澆搗過程中需加強(qiáng)對測試元件及其引出線的防護(hù)， 避免澆搗設(shè)備與測試元件發(fā)生碰觸。

3）測溫頻率為每晝夜不少于4 次，監(jiān)測結(jié)果顯示溫度有異常發(fā)展的趨勢時，要增加測溫頻率，加強(qiáng)管控。 測溫全程，相關(guān)工作人員需及時采集各點的溫度數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)繪制各點的溫度變化曲線以及斷面溫度分布曲線， 直觀分析溫度的變化趨勢，評價溫度是否在許可范圍內(nèi)。 若測溫結(jié)果顯示內(nèi)外溫差超過25 ℃或內(nèi)部溫度超過65 ℃，均表明大體積混凝土的溫度存在異常，需隨即通過加大循環(huán)水量的方法降低內(nèi)部溫度。

3.7 養(yǎng)護(hù)

1）施工現(xiàn)場的氣候干燥，且施工階段的氣溫較高，大體積混凝土的水分蒸發(fā)速度快，可能出現(xiàn)裂縫。 為此，要求大體積混凝土表面始終保持濕潤的狀態(tài)，具體方法是：向混凝土表面覆蓋薄層塑料膜進(jìn)行保水，再鋪設(shè)雙層土工布和彩條布，經(jīng)過多層防護(hù)后，增強(qiáng)保水保溫效果；養(yǎng)護(hù)過程中，根據(jù)現(xiàn)場氣溫變化適時灑水，使大體積混凝土表面始終保持濕潤。

2）在保濕養(yǎng)護(hù)方式下，養(yǎng)護(hù)時間不可少于14 d。養(yǎng)護(hù)全程均由專員進(jìn)行現(xiàn)場管理，根據(jù)實際養(yǎng)護(hù)條件靈活優(yōu)化養(yǎng)護(hù)方法。

3）若大體積混凝土內(nèi)外部溫差超過25 ℃，可采取增加養(yǎng)護(hù)層厚度的方法，目的在于對表面保溫，縮小內(nèi)外部的溫差，也可增加循環(huán)水量，加快混凝土內(nèi)部的降溫。

4）養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，分層依次拆除保溫覆蓋層，若混凝土表面溫度與環(huán)境溫度的溫差在20 ℃以內(nèi)，溫度相對均衡，具備全部拆除的條件。

4 大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制措施

4.1 保證混凝土強(qiáng)度

一般房屋建筑采用強(qiáng)度等級為C30 的混凝土， 對此類混凝土進(jìn)行砂率、材料用量、水膠比等參數(shù)的設(shè)計時，需綜合考慮水泥標(biāo)貫密度、粉煤灰影響系數(shù)等參數(shù)，統(tǒng)籌兼顧各項影響因素，以保證混凝土各項參數(shù)的合理性。 在粉煤灰摻量一致的前提下，混凝土的抗壓強(qiáng)度將由于礦渣的摻入而提高，且不同礦渣摻量對混凝土強(qiáng)度的影響程度各異，具體如圖2 所示。

圖2 混凝土抗壓強(qiáng)度與粉煤灰摻量的關(guān)系

4.2 水化熱控制

大體積混凝土施工期間釋放的水化熱較多， 若缺乏控制措施，大體積混凝土內(nèi)部熱量難以快速散失，會產(chǎn)生較大的內(nèi)外部溫差，致使大體積混凝土結(jié)構(gòu)開裂。 為應(yīng)對該問題，可向混凝土中摻入適量粉煤灰顆粒，取代部分水泥，緩解水泥水化熱。 研究表明，水泥的水化熱將由于粉煤灰的摻入而減弱，而在粉煤灰摻量和齡期均一致的前提下，由于礦渣粉的摻入，混凝土的水化熱也有減弱的變化， 此時混凝土澆筑條件得到優(yōu)化，強(qiáng)度提高的同時可降低裂縫的發(fā)生率[3]。不同粉煤灰摻量、不同礦渣摻量時的混凝土中水化熱釋放量存在差異， 具體如圖3 所示。

圖3 混凝土水化熱與粉煤灰、礦渣摻量的關(guān)系

5 結(jié)語

綜上所述， 房屋建筑工程中常遇到大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工作業(yè)，施工單位需要認(rèn)識到此類結(jié)構(gòu)工程量大、可控性差、施工期間易開裂等特殊性，合理優(yōu)化施工技術(shù)，依靠技術(shù)優(yōu)勢有效完成施工作業(yè)。 在做好混凝土材料的選用、拌和、現(xiàn)場澆搗及養(yǎng)護(hù)各項工作后，保證大體積混凝土的施工質(zhì)量，為房屋建筑的高質(zhì)量建設(shè)創(chuàng)設(shè)更多的可能。