土木工程建筑中混凝土結構的施工技術研究

何貫賢

（深圳大學，廣東 深圳 518060）

近年來，混凝土結構施工質量逐漸成為人們關注的重點。根據以往土木工程經驗，在混凝土結構施工中，施工技術的選擇及應用與混凝土結構質量密切相關。因此，探討土木工程建筑中混凝土結構的施工技術具有一定的必要性。

1 混凝土結構的優勢

在建筑工程中，混凝土結構的優勢主要體現在以下三個方面：

（1）可模性良好。混凝土結構施工期間，混凝土經攪拌后，可根據施工方案進行塑形。混凝土結構良好的可模性特征為其在各類土木工程建筑施工中的運用奠定了良好基礎。

（2）耐久性強。混凝土結構的耐久性較強。通常情況下，這類結構的使用壽命較長。除嚴重裂縫問題外，混凝土結構質量多可維持較長時間。

（3）成本較低。與鋼結構相比，混凝土結構的成本較低。在土木工程建筑，尤其是大型工程中，混凝土結構的應用可起到節約成本的作用。

2 土木工程建筑中混凝土結構施工技術

2.1 水泥、骨料選擇技術

各類水泥的特性不同。結合土木工程建筑施工現狀來看，硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥均較為常用。其中，硅酸鹽水泥的強度為42.5MPa，水化熱參數可達到250kJ/kg；而礦渣硅酸鹽水泥同強度等級下，其水化熱參數則為180kJ/kg（澆筑3d）。因此，在前期材料選擇階段，可結合土木工程建筑施工要求、成本配置等信息，合理選擇適宜類型、強度的水泥。例如，在無縫混凝土結構施工中，可按照預防混凝土結構裂縫的選擇，優選礦渣硅酸鹽水泥作為基礎材料，以借助其低水化熱優勢，確保實現無縫混凝土結構施工的目的。

而在骨料選擇方面，結合以往經驗來看，骨料與混凝土結構質量、混凝土收縮、裂縫形成狀況密切相關。就混凝土結構收縮而言，骨料的影響作用主要與其種類、粒徑參數有關。常用石灰巖骨料的吸水率參數為0.2%，以該材料作為骨料進行施工，1年范圍內，混凝土結構的收縮率約為0.040%；而當選擇吸水率為5%的砂巖骨料時，同時段內混凝土結構的收縮現象較為明顯，其收縮率約為0.116%。目前混凝土結構施工中常用的骨料粒徑參數多在40mm以下。以0.38mm、0.336mm兩種規格的骨料為例，相對于后者而言，前者的水化熱較低，更加符合無縫混凝土結構施工要求。

2.2 混凝土制備技術

混凝土結構施工中，施工單位需參考混凝土強度、成本、混凝土結構質量等因素，合理確定混凝土材料的配合比。鑒于砂、骨料、水泥、水對混凝土結構質量、成本的影響作用，在實踐施工過程中，施工人員需通過整合相關要求及目標，確立最佳配合比方案。

2.3 攪拌技術

在運用攪拌技術施工期間，需注意混凝土坍落度、攪拌時長與攪拌機容量間的關系。根據以往經驗，在建筑混凝土結構施工中，如所選用攪拌機容量與攪拌時長、坍落度參數不匹配，容易影響混凝土質量，進而造成混凝土結構質量的下降，甚至可能影響土木工程混凝土結構的使用壽命。如所選自落式攪拌機的容量規格在500L以上，需按照不低于60s的標準進行持續攪拌，并將坍落度參數控制為3cm；而當攪拌設備的容量參數≤250L時，需按照攪拌時長＞150s、坍落度＜3cm的標準進行混凝土攪拌施工。

2.4 澆筑技術

建筑混凝土結構施工中，澆筑技術的關鍵在于澆筑厚度、坍落度的控制。其中，澆筑厚度的設置需以結構類型為參照依據。在大體積混凝土結構施工中，宜選用跳倉法進行施工，即預先將大體積混凝土結構分成多個小部分，按照間隔澆筑形式，針對各小部分分層澆筑（澆筑厚度較低）逐一完成不同位置小部分的澆筑，最終將所有小部分整合成一個整體（即大體積混凝土結構）。這一施工技術不僅可避免留設后澆帶問題，還可充分保障大體積混凝土結構質量（內外溫差參數較低）。在混凝土剪力墻結構施工中，需先完成底部初次澆筑（澆筑厚度設置為50mm），隨后按照60cm的標準開展分層施工；在板、梁結構施工中，可在初次澆筑50～100mm厚的水泥砂漿后，改以200mm的標準實施連續澆筑施工。

而在坍落度參數設置方面，需結合所澆筑混凝土結構要求，合理設置坍落度參數。如在澆筑高密度配筋混凝土結構時，需將坍落度控制在50～70mm；而在澆筑無配筋結構時，則可按照10～30mm的標準控制澆筑坍落度的相關參數；在澆筑土木工程建筑中的梁、板結構時，則需將坍落度控制在30～50mm。

2.5 養護技術

澆筑施工完成后，需開展養護施工。目前，土木工程建筑中常用的養護技術以灑水養護、暖棚養護、覆蓋養護等為主。在運用上述技術開展混凝土結構養護期間，需注意做好混凝土結構不同區域溫度參數的監測，并根據溫度參數標準，合理預測其溫度裂縫形成風險，適當調整養護策略，以保障混凝土結構質量。

3 某大體積無縫混凝土結構施工技術

3.1 工程概況

某土木工程高鐵站站房建筑總面積約為11.9萬m2。東西、南北兩方向全長分別為418m、236m。該工程的高架車層、出站層及站臺層均為大體積混凝土結構，耐久年限為100年，工期為228d。

3.2 無縫控制技術

該土木工程站房建筑采用補償收縮混凝土進行施工。為確保大體積混凝土結構無裂縫問題，可運用無縫控制技術開展施工。該技術應用原理為澆筑補償收縮混凝土后，隨著混凝土的硬化，大體積混凝土結構內部出現明顯膨脹作用，但在鄰位、鋼筋的約束下，引發鋼筋受拉、混凝土受壓。混凝土壓應力、鋼筋拉應力達到平衡狀態時，大體積混凝土結構不易產生裂縫。此時，大體積混凝土結構的應力關系如下：

式中：Ac為混凝土截面積；Tc為混凝土預壓應力參數；As為鋼筋截面積參數；Ts為鋼筋拉應力參數；Es為鋼筋的彈性模量參數；E2為鋼筋伸長率（混凝土結構的限制膨脹率）。

依據上述關系，可確定大體積混凝土結構配筋率u的計算公式如下：

利用上述公式進行推導，可得：

根據上述公式可判斷，在大體積混凝土結構施工中，Tc與E2呈正相關。在土木工程施工期間，當混凝土原材料中的膨脹劑用量增長時，大體積混凝土結構的整體膨脹力參數也會產生一定變化。結合應力應變變化關系來看，為避免大體積混凝土結構出現裂縫問題，可預先在混凝土板塊中施加大膨脹應力參數，以Tc≥Tmax標準開展施工，利用該參數補償澆筑混凝土在硬化期間形成的應力損失（應力類型為收縮應力）。

3.3 無縫施工技術

在該土木工程混凝土結構施工中，為避免混凝土結構出現裂縫問題，可利用無縫施工技術開展混凝土結構施工。該工程混凝土結構厚度規格為9.15m。考慮到裂縫形成原因，需計算混凝土硬化中的水化熱參數。澆筑完成后，可利用如下公式確定9.15m厚的混凝土結構的絕熱溫升參數：

式中：T（t）為期齡為t時混凝土的絕熱溫升參數；N為每立方米混凝土的凝膠用量；Q為每千克混凝土所產生的水化熱參數；m為混凝土澆筑溫度系數，該參數值處于0.3～0.5（m-1）范圍內；rh為混凝土的重力密度參數，該參數為常量，多處于2400～2500kg/m3；C為混凝土的比熱參數，該常量值為0.92～1.00kJ/（kg·℃）。

在大體積無縫混凝土結構施工中，根據最不利條件要求，忽略（1-e-mt）值低于1的狀況，計算混凝土凝膠水化熱引發的絕熱溫升參數，最高絕熱溫升參數Tmax的計算方法如下：

式中：W1為單方混凝土所需水泥量；Q1為每公斤水泥的水化熱參數；W2為單方混凝土凝膠用量；Q2為凝膠水化熱參數；W3為單方混凝土的粉煤灰用量；Q3為粉煤灰水化熱；rh為混凝土容重（重力密度，取值2400kg/m3）；C為混凝土比熱（取值0.96kJ/kg·℃）。依據上述信息，可確定Tmax的值為58.27℃。

按照相關標準確定散熱系數（混凝土溫度系數），則可確定該大體積無縫混凝土結構的溫升值參數為29.135℃，而混凝土入模溫度參數為30℃；依據上述信息，可確定大體積混凝土結構的中心溫度值T（中心）為T（中心）=T（溫升）+T（入模）=59.135℃。

考慮到該土木工程所處環境的溫度參數（夏季溫度處于25～28℃），將溫度差值參數、平均氣溫參數分別確定為1.5℃、26.5℃。由上述數據可確定大體積混凝土結構的最大冷縮值Smax為Smax=α×[T（中心）-T（氣溫）+T（溫度差值）]=1×10-5×（59.135-26.5+1.5）=3.41×10-4（α取1×10-5℃）。

澆筑7d后，混凝土結構的最大收縮值可按如下經驗公式確定：

式中：e為自然常數，取2.718；n為系數。

可求得最大收縮值為2.216×10-4。依據上述信息，可確定該土木工程大體積混凝土結構的最不利配筋率u為0.015133。9.15m厚的大體積混凝土最終變形率Y值為-0.061×10-4，該值低于St（7d），符合無縫施工要求。

3.4 混凝土攪拌澆筑養護技術

按照上述環節確定的配合比進行投料。為保障無縫混凝土結構的施工質量，可在同一時段完成水泥、膨脹劑材料的投放。

攪拌完成后，按照跳倉施工要求，開展混凝土澆筑施工。在澆筑期間，需警惕施工縫、冷縫等問題的發生。一旦產生上述問題，可運用預埋冷水管、膨脹砂漿接縫處理等措施，保障大體積混凝土結構的施工質量。澆筑施工期間，還需做好混凝土的振搗工作。為保障混凝土結構強度，可于初凝1h內開展二次振搗。振搗施工標準為混凝土（備用）坍落度達到30～50nm。施工完成后，利用灑水法進行養護，以避免局部裂縫的產生。

4 結論

綜上所述，加強施工技術在土木工程混凝土結構中的應用具有一定現實意義。為了保障混凝土結構的施工質量，可在充分分析各類施工技術特征的基礎上，參照土木工程混凝土結構的施工要求，規范運用各類施工技術進行施工。此外，為促進土木工程建筑混凝土結構施工質量的進一步提升，還可結合行業最近進展，不斷更新施工技術，以此為建筑行業的發展提供可靠支持。