超大斜屋面混凝土澆筑技術的研究與應用

楊春祥，楊福彬

0 引言

隨著經濟社會的不斷發展及人文生活條件的不斷提高，越來越多的現代建筑中融入了仿古建筑斜屋面高低錯落、新穎別致、造型多樣的建筑風格。同時斜屋面設計更有利于屋面防滲漏、可利用更多的屋面空間。

但斜屋面的施工難點較大，特別是斜屋面的振搗不密實是個通病，振搗不密實會影響混凝土的強度和壽命。筆者公司在保山清華胡生態園林酒店項目的施工中，采用逐級澆筑的方法，有效地解決了這個難題，所澆筑的斜屋面混凝土成型質量良好，有顯著的社會和經濟效益。

1 工程概況

本項目位于云南省保山市隆陽區，項目總建筑面積為 53 292 m2。其中主樓 3 棟和主樓 2 棟為高支模、大跨度、大斜度斜屋面，其中主樓 3 棟斜屋面南北跨度 64 m，東西跨度 35.4 m，高差 9.8 m，其中支模板、混凝土澆筑技術難度偏高。為了切實提高工程的實體施工質量，符合相關質量要求，項目進場即完善了模板支撐體系和混凝土澆筑方案，提出了實施規劃，組織了斜屋面相關知識的學習，要求全面做好斜屋面的施工作業，符合質量標準。

2 斜屋面混凝土澆筑技術的研究與應用

2.1 混凝土施工方法

本項目使用單面模板法，這是斜屋面混凝土施工過程中廣泛使用的方式，不過對澆筑質量產生影響的因素眾多，比如屋面斜度的大小，模板的光滑情況與坍落度的影響等。由于混凝土不能采用普通振搗方式，從而造成存在不密實情況，待混凝土處于初凝狀態再進行振搗處理，這個時候混凝土的可塑性下降，再次進行振搗必定會導致混凝土出現裂縫情況。所以，在建設過程中必須使用一系列手段，比如合理控制混凝土的坍落度在 120～140 mm，通過焊接板筋做抗滑移帶與明確混凝土流向、分段作業等。為了盡量確保板面的平整度，應該一邊振搗一邊使用鐵板抹平。模板工程是斜屋面建設過程中十分關鍵的構成部分，優良的模板可以保證混凝土斜屋面混凝土的品質，如圖 1 所示。模板支撐應做到牢固，保證鋼管腳手架支撐在固定的平面或者木楔子上，另外，應保證鋼管不同交點的扣件緊扣，斜平面支撐與水平面支撐應做到平且直［1］。

圖1 斜屋面模板安裝效果

在斜度偏大的區域每隔 1 m 采用鋼絲網隔開，減少混凝土不斷下沉，以便于更好的振搗密實。施工作業者在斜屋面上操作沒有那么便利，不能安裝腳手架和鋪設跳板，也無法直接站立在鋼筋上進行操作，因此只能使用上層模板的方料當做支承點，在上面鋪設木跳板，安裝防滑條，作為操作面［2］，如圖 2 所示。混凝土從跑道經過流槽滑向澆筑位置，當混凝土成型之后能夠滿足密實要求，而且能夠避免出現滑落情況。

圖2 斜屋面模板安裝防滑條

2.2 準備工作

考慮到結構的整體性及安全性，需在斜屋面兩邊同時對稱澆筑，兩邊同時 56 m 汽車泵放料澆筑，兩邊工人各安排 10 名師傅，振動棒各 2 臺。

2.3 混凝土澆筑組織及辦法

本項目主樓 3 棟大斜屋面采用木模施工工藝；混凝土澆筑采用汽車泵泵送，建筑物周圍有兩條主通道，滿足兩邊同時澆筑。同時，成立應急救援小組，以備斜屋面澆筑期間發生安全事故時可迅速救援。

對于跨度較大的斜屋面澆筑，我們澆筑時由下向上分段澆筑，本工程斜屋面分三次澆筑完成，考慮到受力平衡，每次澆筑至全跨的 1/3 處，并留好施工縫；對于斜度較大且跨度不大的斜屋面，澆筑時混凝土從上往下放，同時混凝土坍落度宜控制在 120～140 mm，在此距離之內可以實現點振并且不會大范圍自由滑落向下堆積，減少了混凝土的振搗難度，如圖 3 所示。棒距控制在 20～30 cm。振搗棒垂直斜屋面插入，做到快插慢拔，在振搗過程中以混凝土表層泛漿，沒有顯著下沉情況，不出現氣泡與泌水作為標準。同樣地，配合刮尺沿模板平行滑移以保證混凝土板面收平壓實。

圖3 斜屋面混凝土澆筑

3 混凝土澆筑質量控制

本工程斜屋面造型多樣、斜度較大、梁板跨度大、模板支撐高度較高，屋面混凝土澆筑難度較大，而斜屋面混凝土澆筑質量關系到本工程的整體質量，為保證工程整體質量到達預期效果，進行了本工程斜屋面混凝土施工質量常見問題出現的原因分析，并制定了質量預防及控制措施。

3.1 原因分析

1）本工程斜屋頂結構復雜，變坡轉折多、結構交接比較繁雜。對該大屋面結構板來說，跨度大，坡度較大、轉折處較多，故而薄弱的地方較多，如圖 4 所示。其實際受力情況因構造的不同而不同，結構設計計算時只能以假定約束形式計算，另外，由于各面受力變形情況不一致，會導致交接處的應力集中，一旦力矩不平衡，就會發生斷裂，產生裂縫。同時，由于造型復雜，這些部位的防水施工難度較大，防水層的施工在一定程度上大打折扣，未能起到預想的效果，因而大大增加了屋面滲水的可能性。

圖4 斜屋結構復雜

2）由于混凝土材料的特殊性，受外部因素影響較大。比如屋面結構受氣候影響較大，冬冷夏熱易熱脹冷縮出現溫度裂縫現象；屋面板長時間暴露在外界，時間長了會發生徐變，就會造成結構裂縫現象。上述問題均是斜屋面滲水的重要因素。

3）屋面板混凝土坍落度選擇不當。由于屋面板坡度偏大，不能用與一般混凝土的坍落度一樣。很好地控制施工斜屋面混凝土的塌落情況，不僅影響到美觀，還影響到以后屋面的滲水情況。施工中混凝土坍落度太大極易出現滑落與振搗不便的情況，加之由于含水量太多，混凝土在施工環節中體積收縮，水分蒸發，極易出現細小縫隙問題。這種裂縫就會出現有著吸附作用的毛細孔隙，逐漸變成雨水滲透的通道，雨水能夠經過這些孔隙進入屋面板，導致出現屋面漏水情況。

4）屋面板澆筑施工方法不當。例如屋面板混凝土澆筑順序不合理，沒有使用雙面對稱澆筑、由下至上同步進行的方式；或者在對混凝土板進行澆搗過程中，并沒有根據施工規范，或者養護工作未落實好等情況造成的各種質量缺陷，使得斜屋面存在漏水問題。

5）施工縫位置未按規范留置。施工縫應該根據要求進行留設。不允許把施工縫留在屋面變坡處或者屋面和屋面的交接部位，這些均是結構內力轉換的地方，極易形成裂縫而造成滲漏問題。

6）施工未按規定。作業者為了保證施工的便利性，一般把坍落度偏小的混凝土布到模板鋼筋上后，通過振動棒進行振搗之后，把滑落下來的混凝土抓到上部去，之后通過鐵板進行抹平，如圖 5 所示。這種方式受到屋面坡度大小與混凝土坍落度的影響，不能確保混凝土澆筑質量。其一，混凝土振搗沒有那么密實，其二，混凝土在膠凝化環節中會發生下沉情況，如若下沉就會形成裂縫，導致滲水問題。

圖5 斜屋面混凝土澆筑

3.2 質量預防及控制

3.2.1 模板質量控制

模板和支撐應當擁有較好的承載力、剛度和穩定性。斜面施工易于失穩，對于穩定性有著較高的規定，因此，必須在模板支設時要在模板下方訂防滑塊，避免施工環節中出現模板下滑問題，相關材料在進入現場之前應該進行嚴格檢查，應滿足材質規定，而且能夠承受新澆筑混凝土的自重和在施工環節中形成的荷載。

模板及其支架的安裝必須滿足設計要求，模板搭設應確保其平整性，如若平整度不佳，必定會對混凝土板的厚度產生影響，厚度不均勻會對混凝土板的自重和承載力產生一定影響，根據《現行建筑施工規范大全》要求：表面平整度允許 5 mm 的偏差，鄰近兩板表面高低差允許值為 2 mm。此外模板安裝拼縫要嚴格控制不宜過大，拼縫過大極易出現漏漿情況，產生蜂窩麻面，如若裂縫較大，極易出現滲漏問題，這是導致混凝土板質量低下的重要因素。

3.2.2 混凝土原料控制

現澆屋面板的混凝土選用的水泥標號不能低于 32.5 級，砂子應該是中砂，石子粒徑以 10～30 mm 為宜，混凝土的坍落度不能超過 14 cm，砂子的含泥量不能多于 5 %，石子的含泥量不能超過 3 %。沒有達到檢驗標準的水泥、砂子、石子不能使用。

3.2.3 混凝土澆筑控制

澆筑時為保證斜屋面混凝土的成型質量，為提高混凝土的抗裂性能和抗滲性能，減少裂縫的產生，使混凝土耐久性能夠有所改善，必須嚴格控制出廠混凝土的水灰比、和易性和坍落度。另外在接縫處，兩塊混凝土澆筑間隙時間不允許超過混凝土初凝時間，在這一階段，必須確保混凝土的穩定供應。在保證連續澆筑的前提下，邊布料邊用振動棒振搗，振點應均勻，在此過程中工人應積極配合，并及時收灰、補灰。為了保證混凝土澆搗的密實性，可以采用木夯從下到上夯實，直至表面不明顯下沉、不出現氣泡為止。同時根據標高，用施工線拉通線，用杠尺刮平，用木抹子初步找平。為了避免混凝土表層出現裂縫，可以在混凝土初凝前進行二次搓毛處理。

另外在各種面相交部位進行澆筑過程中，應該盡量防止混凝土連接部位形成冷縫；并且應盡可能防止或者減少預留施工縫；在施工縫部位應對混凝土進行建筑處理，持續對混凝土進行澆筑處理，首先應當清理松動石子，濕潤并沖凈之后進行澆筑，新舊混凝土連接部位使用高標號水泥砂漿澆接。

4 斜屋面混凝土養護

為了確保混凝土成型質量，避免開裂現象的出現，在對混凝土進行澆筑結束之后，需要落實好養護活動。在澆筑完成之后，應在 12 h 以內用麻袋覆蓋和澆水，澆水次數應能保證混凝土有足夠的潤濕狀態，養護期不少于 7 d［3］。

養護質量的好壞直接決定混凝土材料微觀特性，早期養護得當，后期混凝土密實度高，總空隙率低，毛細孔含量減少，所以合理養護會明顯提高混凝土早期性能，如強度、抗滲透性能。溫度、濕度、養護時間等是混凝土材料養護過程中主要的控制參數，充足的水分、適當的溫度和必須的養護時間是實現混凝土耐久性的重要保障。

5 結語

斜屋面混凝土澆筑施工相對于平屋面施工技術難度較大，本工程通過對超大鋼筋混凝土斜屋面混凝土澆筑技術的研究與應用，克服了一系列不利因素，確保了工程整體質量，取得了良好的經濟效益和社會效益。Q