高層建筑超厚底板大體積混凝土施工技術

中建三局集團有限公司東北分公司 遼寧沈陽 110000

摘要：近年來，我國經濟發展迅速，科學技術也迅猛發展，高層建筑的結構應用越來越廣泛對建筑技術的要求越來越高，給建筑施工單位帶來了挑戰，同時也帶來了機遇。建筑底板的厚度越來越厚，隨著厚度的提高，施工工程中出現的問題也越來越廣泛，因此對高層建筑超厚底板大體積混凝土施工技術進行研究對整個工程有著十分重要的作用。

關鍵詞：高層建筑；底板厚度；大體積混凝土；溫度裂縫控制

一、高層建筑超厚底板大體積混凝土的施工特點

大體積混凝土必須要采取措施解決水化熱以及隨之引起的體積變形的問題，要最大程度上減小開裂，降低成本。與一般的鋼筋混凝土相比，大體積混凝土的結構厚實、工程條件復雜、施工技術要求比較大，而且大體積混凝土的水泥水化熱比較容易使結構產生溫度和收縮的變形。在實際的建筑工程當中，相對而言體積并不算很大，但是承受的溫差和收縮主要是由于均勻的溫差和均勻的收縮，并不是毫無規律可言的。在高層建筑中的超厚底板大體積混凝土大多數是地下或者是半地下的建筑，有防水的要求；在結構形式方面，常常采用的是現澆鋼筋混凝土超靜定結構，溫差和收縮變化復雜的約束作用比較大，這樣非常容易引起開裂。

大體積混凝土基礎結構的施工方法是根據基礎型式而定的，主要包括的是鋼筋、模版和混凝土三部分。大體積的混凝土結構的鋼筋數量多、直徑大、分布密、上下層鋼筋的高度差比較大。而模版是保證工程結構外形和尺寸的關鍵，混凝土對模板的側壓力往往就可以決定模版的尺寸。大體積的混凝土常常采用泵送工藝，不但速度快，澆注面積集中，而且可以把混凝土均勻地送到澆注混凝土的各個部位。如果某一部分的混凝土的升高很大，那么可以把它移動到輸送管，依次澆注另外一部分的混凝土。所以采用泵送工藝的大體積混凝土的模版是不能按照傳統、常規的方法來配置的。只有根據實際的受力狀況，對模版和支撐系統進行計算，才能確保模版體系具有足夠的強度和剛度。混凝土工程的基礎工程的大體積混凝土數量巨大，適合用商品混凝土進行澆注。

二、大體積砼裂縫機理

2.1 大體積砼裂縫的基本概念

混凝土不是一種單一的建筑材料組成的，而是多種材料組成的非勻質的材料，不但抗壓性好、耐久性好，但是抗拉的強度低，抗變形的能力差，容易開裂。混凝土的裂縫理論有很多，但是都是在充分考慮材料的某些結構形式與施工特點的基礎之上建立的。結構物在實際使用的過程當中承受兩大類的荷載是外荷載與變形荷載。混凝土的裂縫產生的原因有很多，但是主要原因是外荷載的直接應力直接引起的裂縫，由結構的次應力引起的裂縫，還有一個比較明顯的原因是變形變化引起的裂縫，這些原因包括溫度、收縮、不均勻沉降等變形變化產生應力。引起大體積砼的裂縫的原因有很多，但是主要是由于變形變化引起的。如果建筑的混凝土的結構要求變形，則當變形收到約束得不到滿足時就會引起應力，如果這個應力超過砼抗拉強度時就會引起裂縫。因此裂縫的產生不但與變形大小有關，還與約束的強弱有關。一旦結構之間產生變形變化，不同結構之間和結構的各質點之間會產生約束。

2.2 大體積砼裂縫產生的主要原因分析

大體積砼在施工階段產生的主要是溫度裂縫，這一方面是由于內外溫差產生應力和應變引起的，另一方面是結構的外約束與砼質點間的約束共同作用引起的。但是產生大體積砼裂縫的原因又可以總結為水泥水熱化、約束條件、外界氣溫變化和混凝土的收縮變形。水泥在水熱化的過程當中是會產生一定的熱量的，而大體積砼的熱量的主要來源則是水泥在水熱化過程中中產生的熱量，特別是時內部熱量的主要來源。但是大體積砼的截面的厚度比較大，水熱化產生的熱量如果不能及時的散失的話，會引起溫度突然上升，增加裂縫產生的可能性。砼的導熱性能比較差，在澆注的初期對水熱化急劇溫升引起的變形約束并不是很大，但是溫度的應力比較小。如果砼的抗拉強度不足以抵抗溫度的應力，那么此時就會產生溫度裂縫。另一方面，大體積砼由于砼溫度變化會產生變形，這種變形收到一定的約束才會產生相應的應力。在全約束的條件下，砼的結構會產生變形。如果沒有約束就不會產生應力，所以，如果想要防止混凝土開裂，可是通過改善約束條件來控制。大體積的混凝土結構在施工期間，外界的氣溫變化對于大體積混凝土開裂有非常重大的影響。混凝土的內部溫度是由內部條件決定的，但是外界的氣溫對混凝土的澆注溫度也會產生影響。一旦外界的氣溫升高，混凝土的澆注溫度升高，如果外界的溫度下降，就會增加混凝土大的降溫幅度，這樣在無意識當中自然而然地增加了外層混凝土與內部混凝土之間的溫度梯度，這對于大體積混凝土的澆注是極其不利的。

三、防止砼溫度裂縫的施工技術措施

對于大體積砼結構，水熱化過熱而引起的砼澆注的內部溫度和溫度應力劇變是導致砼發生裂縫的主要原因。為了防止產生溫度裂縫，應該著重控制混凝土的溫度，而且要多個措施相互結合，相互聯系才能結合實際情況防止有害裂縫的產生。

3.1 控制混凝土溫升

當大體積的混凝土結構在降溫階段時，會產生收縮，這樣的收縮往往是由于降溫和水分蒸發引起的，而這個時候如果有外約束不能自由變形從而產生溫度應力。所以，要做好水泥化熱引起的溫升的控制措施，可以減小溫差，這樣對降低溫度應力、防止產生溫度裂縫起著很大的作用。如果想要控制大體積混凝土結構因為水熱化而產生的溫升問題，那么可以選用中低熱的水泥品種，因為混凝土溫升的熱源是水泥水化熱，如果在施工過程中選用水化熱較低的水泥，那么可以在一定程度上減小水泥水化熱而產生的溫升；同時，可以盡量降低單位水泥的用量。另一方面，也可以通過利用混凝土的后期強度來防止混凝土產生裂縫。為了孔氏混凝土的溫度回升，降低溫度的應力，減少產生溫度裂縫的可能性，可以根據實際的承受荷載的情況，利用混凝土的后期強度，減小混凝土產生裂縫的可能性。

3.2 延緩混凝土的降溫速率

大體積的混凝土澆注過后，一般都會形成內外溫度差，產生表面裂縫，但是如果給予適當的潮濕養護條件的話，也會從一定程度上減小混凝土表面脫水而產生干縮裂縫的可能性。對于大體積的混凝土而言，對混凝土結構進行蓄水養護是一種比較好的方法。混凝土在最終凝結之后，在它的表面可以續存一些水，這些水的深度也要有一定的要求，要達到隔熱保濕的效果，只有在其表面續存一定深度的水才能延緩混凝土內部的水熱化的降溫速率，這樣就可以縮小混凝土中心和混凝土表面的溫差值，從一定程度上控制混凝土的裂縫開展。另外，根據熱交換原理，每一平方米的混凝土在規定的時間內，內部的中心溫度都會降到表面溫度放出時的熱量，就可以計算出混凝土在此養護期間散失到大氣中的熱量。另外，在大體積混凝土結構完成拆模工作后，應該盡快進行回填土工作，用土體保濕來避免氣溫驟變時產生的危害。如果將大體積混凝土結構拆模后直接長期暴露在外面的話，一定會引起裂縫的。

3.3 減少混凝土收縮、提高混凝土的極限拉伸值

通過改善混凝土的配合比和施工工藝可以在一定程度上防止溫度裂縫的產生，但是混凝土的收縮值與極限拉伸值還與施工的工藝以及施工的質量有密切的聯系。如果在大體積混凝土完成澆筑工作后對其進行二次振搗，那么就可以在一定程度上排除混凝土在水平鋼筋下部生成水分和空襲的可能性，這樣就可以提高混凝土與鋼筋的握裹力，提高大體積混凝土的抗裂性。

四、結語

高層建筑超厚底板大體積砼的施工不但要滿足強度、整體性、耐久性等要求，而且還要解決因為變形而產生裂縫的技術難題。隨著科學的進步，這些難題一定會被攻克的。

參考文獻：

[1]劉洋，大體積混凝土溫度裂縫控制機理及有限元仿真分析[D].安徽理工大學，2014-06-01.

[2]毛慶東.高層建筑基礎承大體積混凝土施工技術研究[D].西安建筑科技大學，2011-04-01.