高層建筑大體積混凝土施工技術及質量控制

梁健

摘 ?要：高層建筑對地基基礎的穩定性以及牢固性的要求非常高。當建筑的高度增加時，建筑基礎深度也在不斷上漲，所以基礎施工的復雜程度以及難度也會不斷增加。而在基礎施工中，較重要的是大體積混凝土施工。如何將大體積混凝土進行一次性不間歇的澆筑，同時把控好因為水泥水化熱所導致的混凝土溫度變化以及在收縮時產生的裂縫，這些問題是目前大體積混凝土施工中要解決的問題。

關鍵詞：高層建筑;大體積混凝土;施工技術;質量控制

引言

進入二十一世紀，我國建筑行業取得了卓有成效的發展，人們對建筑質量也提出了更高的要求，大體積混凝土結構施工技術以其結構厚、體形大、鋼筋密等特點在高層建筑施工中得以應用，能夠促進建筑施工工程質量的提升。然而其引起的裂縫問題也受到了建筑行業的高度關注，一方面會對施工進度產生影響，另一方面會降低建筑物質量。

1高層建筑大體積混凝土的特點

大體積混凝土的體量巨大，具備一定厚度，被廣泛應用在高層建筑基礎施工中，因為本身的結構穩定，強度高，因此，不容易受到外界因素的影響，也不容易出現基礎失穩的問題。但是，在材料配比不當，或施工管理不合理的情況下，大體積混凝土相比普通混凝土更容易開裂，因此，在實際應用過程中，技術人員應對混凝土的水化熱進行嚴格控制，保證結構的防水性，以此保證建筑工程的施工質量。

2超高層建筑基礎大體積混凝土施工工藝及要點

2.1混凝土制備

在超高層建筑工程中，由于混凝土用量較大，考慮到成本因素，選擇自行制備混凝土材料，而非直接采購商品混凝土，對混凝土制備技術水平提出了較高要求，制備步驟如下。（1）原材料選擇。為保證混凝土材料質量達標，需要采購適當品種的原材料。例如，選用質量穩定、C2S含量較高的水泥材料，配置級配良好、細度模數超過2.3的中砂，使用緩凝高效減水劑等外加劑。（2）根據工程情況制訂混凝土配合比方案。（3）對材料進行預處理。例如，篩除砂石骨料中混入的雜質，將含泥量控制在5%以內。檢測砂石含水率，對砂石進行翻曬晾干處理或是噴淋加濕處理。（4）使用計量裝置對原材料用量進行稱重計量，將材料用量誤差控制在允許范圍內。（5）根據現場情況、氣候條件制訂混凝土攪拌方案，如攪拌時間、攪拌方式等。（6）根據工程施工需求，針對性制訂混凝土制備方案，明確混凝土制備量。如混凝土供應不及時，將會延長施工工期，有可能形成施工縫。如混凝土過量制備，將會造成材料浪費。（7）將混凝土罐車在現場指定位置停放，保持罐體勻速轉動狀態，避免混凝土出現離析現象。

2.2混凝土澆筑

在混凝土澆筑前，應檢查是否具備澆筑條件，檢查模板結構穩固性、模板內壁清潔度、混凝土入模溫度、混凝土攪拌質量與流動性等。例如，在出現混凝土流動性過差問題時，重復開展混凝土攪拌作業。根據工程情況，合理選擇混凝土澆筑方式，如分段、分層澆筑方式。例如，在基礎結構的截面積小于200m時，將混凝土分為2段。在基礎結構的截面積超過200m、小于300m時，將大體積混凝土分為2～3段，將各段混凝土厚度控制在1.5～2.0m。同時，使上下臨層混凝土豎向施工縫保持錯開狀態。將混凝土澆筑高度控制在2m內，或是額外配置串筒，避免混凝土澆筑高差過大而產生離析現象。在采取非泵澆筑方式時，將混凝土澆筑層厚度控制在300mm內。在采取泵送施工方式時，澆筑層厚度要求放寬至500mm內。混凝土試澆筑應根據試驗段施工情況，對混凝土施工方案進行優化調整，準確計算澆筑速度、澆筑高度、分層厚度等參數的最佳值。由于大體積混凝土表面系數較小，易形成溫差裂縫，所以盡量采取斜坡薄層澆筑方式，澆筑的混凝土自然流淌狀態下會形成斜坡樁，從而擴大混凝土散熱面積。此外，要嚴格控制混凝土澆筑時間，在上一層混凝土初凝前，必須完成后一層混凝土澆筑作業，避免在建筑基礎結構中形成施工縫。提前對預埋件與鋼筋采取加固措施，避免其受到混凝土沖刷作用力而移位變形。

2.3混凝土振搗找平

混凝土振搗時要測量混凝土流淌斜坡角度，在各道澆筑帶的澆筑面中同時設置振搗器，如混凝土斜面中心點、卸料點、坡腳鋼筋處，合理設定振搗點數量、位置與振搗順序，禁止施工人員違章操作或私自篡改振搗順序，并控制留振時間，遵循“快插慢拔”原則。在混凝土表面無氣泡冒出、無下沉現象后，即可結束振搗作業。在采取分段、分層澆筑方式時，應同步開展混凝土澆筑、振搗作業，控制振搗棒插入長度，保持振搗棒、模板壁面、預埋件三者安全間隔距離。將振搗棒插入下層混凝土50mm處，以消除上下混凝土澆筑層的接縫。在混凝土初凝前開展二次振搗作業，能起到改善混凝土抗裂性能的作用。混凝土振搗完畢后，施工人員要進行混凝土壓光找平，使用木刮板、木抹子等工具對混凝土表面進行搓抹拍打與拉毛處理。

2.4混凝土養護

混凝土養護環節，應將混凝土養護時間控制在28d及以上，根據混凝土凝結硬化情況逐層對保溫覆蓋層進行拆除。在混凝土表面、養護環境二者溫度差值低于20℃時，可拆除全部的保溫覆蓋層。

定期向混凝土表面灑水、覆蓋塑料薄膜，或均勻噴涂養護劑涂層，起到保濕作用，確保水泥水化反應充分進行。根據養護環境、施工現場氣候條件來調整養護方案。例如，在氣候溫度過高、空氣干燥時，適當提高混凝土灑水養護頻率與單次灑水量。定期對混凝土內部與表面溫度進行測量，在必要情況下采取溫控措施。

在冬期施工中，為減小寒流對混凝土質量造成的影響，需要采取相應措施，如搭設擋風設施、覆蓋保溫保濕材料。根據施工情況合理選擇養護方式，如自然養護法、蒸汽養護法。并定期對試塊強度進行檢測，在試塊強度達到脫模標準后，提交拆模申請，審批通過后組織拆模作業，禁止野蠻拆模。檢查混凝土表面質量，如若存在混凝土麻面等質量缺陷，應及時對缺陷部位進行修補處理。

3超高層建筑基礎大體積混凝土施工技術質量控制

3.1材料管理

3.1.1原材料選材

技術人員綜合分析工程特征與設計要求，明確水泥、拌合水、骨料等原材料的性能要求，如拌合水pH、骨料粒徑、水泥品種與標號等。在材料入場環節，對各類原材料的規格參數進行檢查核對，退回品種與采購清單不符的材料。同時，為控制工程造價成本，需要遵循“實際出發，就地取材”原則，在保證材料性能符合施工要求的前提下，盡可量采購來源廣泛、運輸成本較低的材料。例如，將經過過濾處理的自來水作為拌合水即可。

3.1.2配合比設計

大體積混凝土具有表面系數小、易形成溫差裂縫的特征，在制訂配合比方案時，技術人員應重點考慮這一問題，通過減少水泥用量的方式，起到降低水化熱與內外溫差的作用，同時，要求所制備混凝土材料性能達標。

為實現這一目的，可選擇開展混凝土試拌作業，對混凝土攪拌過程、攪拌效果進行檢查，如檢測混凝土初凝時間、入模溫度、強度、坍塌度等，根據試拌結果對配合比方案進行優化調整。

此外，為針對性強化混凝土的抗裂性能、提高強度，可選擇在配合比方案中加入適量的粉煤灰與高效減水劑。

3.1.3材料質量檢測

在材料入場環節，對各批次施工材料的規格質量進行檢查，核查材料質檢報告等相關文件，隨機抽取少量材料送至實驗室檢測。確定材料質量達標后，再將材料在現場進行分類存儲。在混凝土攪拌結束、澆筑前，及時檢查混凝土攪拌質量及坍塌度，如果出現混凝土離析、散白等現象，須對混凝土進行重復攪拌。

3.2混凝土測溫及溫控

大體積混凝土表面系數較小，在混凝土凝結硬化過程中，當混凝土內外溫差過大，所產生溫差應力超過混凝土自身抗拉強度時，將會在混凝土結構中形成貫穿性有害裂縫，削弱混凝土基礎結構各項性能。

因此，在混凝土養護期間，施工技術人員應定期開展混凝土溫控工作，根據測溫數據繪制混凝土的時間–溫度變化曲線，在必要情況下采取溫控措施，將混凝土內外溫度、混凝土表面與養護環境溫度差值控制在25℃以內。

可采取簡易測溫法，將適當規格鋼管焊接為正三角形，在底板鋼筋網架上進行固定綁扎，使用橡皮套管在鋼筋底部5cm處套設，對管兩端進行扎牢處理，使用木塊堵塞管口。在后續混凝土施工中，提前在管道注水，定期使用棒式溫度計在管內測量水溫，即可準確獲取混凝土實時溫度，計算上下點溫差。

在混凝土內外溫差、混凝土表面與養護環境溫差較大時，通過調整混凝土表面塑料薄膜等保溫材料的覆蓋情況，或是提前在混凝土內部埋設循環管道，向管內注入冷卻水，可以取得良好的表面保溫效果，或是內部降溫處理，從而將溫差控制在25℃以內。

3.3混凝土裂縫綜合防治措施

在實際施工中，大體積混凝土裂縫產生原因如下。

（1）水泥水熱化作用。在混凝土凝結硬化期間，水泥將在水化反應過程中持續釋放大量熱量，且大量水化熱會在混凝土內部結構中進行聚集，導致混凝土內外溫差過大而產生溫度應力，易形成溫度裂縫。

（2）約束條件。在混凝土養護期間，會受到下部地基約束作用，易形成壓應力。在混凝土溫度下降時，所產生拉應力超過自身抗拉強度而形成垂直裂縫。

（3）外界氣溫變化。大體積混凝土溫度是由澆筑溫度、水熱化絕熱溫度、自身散熱溫度三者組成的。外界溫度對混凝土溫度造成明顯影響。而在養護環境氣溫驟降或混凝土遭遇寒流襲擊時，將會增加混凝土表面與內部溫度梯度，從而產生較大溫差應力形成裂縫。

針對這一問題，一方面需要從優化配合比方案、做好養護工作角度著手，如在配合比方案中加入適量粉煤灰、做好溫控工作、對混凝土采取保溫措施，預防混凝土裂縫質量問題出現;另一方面，在形成裂縫后，施工技術人員及時對裂縫進行修補處理，如采取表面封閉法、內部修補法。在裂縫寬度、深度超過允許限值時，會對混凝土結構性能造成嚴重破壞，需要重復開展大體積混凝土施工作業。

4結束語

大體積混凝土施工技術在高層建筑中的應用能夠顯著提升工程施工效率，縮短工期，為施工企業帶來十分可觀的收益。但是，從施工企業的角度也應認識到，大體積混凝土的施工難度更大，而且容易因溫度原因產生開裂問題，引發結構垮塌，需要切實做好管理工作，嚴格把控生產過程，減少裂縫的產生，促進建筑工程整體質量的提高。

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