高層建筑基礎底板大體積混凝土施工技術探討

黃敦堅 廣州融創實業投資有限公司工程師

張 剛 廣東建設工程質量安全檢測總站有限公司工程師

目前，我國房建事業發展迅猛，全國建筑工程逐漸向高層、實用、安全等方向發展，可極大滿足人們的住房和休閑需求。基礎底板作為高層建筑的重要組成部分，其施工質量尤其重要，大體積混凝土技術應運而生。大體積混凝土技術具備很多的優勢，但是同時也存在很多問題，比如混凝土在拌制中需要用到水和水泥，而水和水泥之間會產生水化熱，這些產生的熱量會聚集在混凝土內部無法散發，最終導致混凝土產生裂縫，影響其外表的美觀度和整體性，還會大大降低建筑結構的安全和耐久性，從而影響到建筑整體質量和使用壽命[1]。本文將結合工程實踐，針對建筑基礎底板大體積混凝土施工技術進行研究探討，闡述大體積混凝土工程特性，重點對高層建筑基礎底板大體積混凝土施工工藝流程和原材料設計進行研究，并在具體建筑工程中進行應用。

1 工程概況

某建筑項目總共有43 層，地上41 層，地下2 層。根據工程設計，該建筑結構為全現澆框架剪力墻筒中筒?；A底板作為該建筑的重要組成部分，工程師根據建筑實際情況設計其厚度為2.5 m，并且基礎底板采用大體積混凝土技術進行施工。施工縫的存在是大體積混凝土技術應用中比較常見的情況，但是為了提高基礎底板的剛度和其外表的平整，本次工程對于基礎底板施工要求必須一次澆筑完成，以免澆筑中斷而產生施工縫。

2 大體積混凝土施工工程特性

2.1 工程特點

與普通混凝土相比，大體積混凝土面積相對較大，其截面尺寸通常大于2 m。另外，大體積混凝土結構的澆筑量也遠大于普通混凝土，從而對整體施工工藝要求較高。由于大體積混凝土的面積和體積相對較大，受熱作用時，其結構內外溫差較大，長時間影響下混凝土會出現裂縫，直接影響混凝土的使用壽命和整體質量。同時，大體積混凝土為高層澆筑的主體基礎結構，且通常埋至地下，會產生一定的滲漏。高層建筑的基礎大多為大體積混凝土承臺或筏板，以確保高層建筑的整體性。另外，由于各區域的溫度、氣候、濕度等均存在較大差異，因此大體積混凝土的結構也有具體的要求。例如，當入?；A溫升值低于50 ℃時，其降溫速率不得大于2 ℃，外側溫度差也需低于25 ℃，同時大氣溫度和外側溫度之間的差異需低于20 ℃，以確保大體積混凝土結構的溫度和安全，同時預防裂縫的產生。

2.2 技術指標

2.2.1 材料要求

高層建筑大體積混凝土施工應確保其材料的質量滿足設計規范要求，這會直接決定和影響高層建筑的使用效果和整體質量。大體積混凝土質量保證的關鍵為混凝土配比，直接影響混凝土的強度、穩定性以及抗滲透能力，因此需要進行科學有效的混凝土配合比設計。結合大體積混凝土使用特征來選擇合適的水泥型號，通常采用低熱礦渣酸鹽水泥和低熱硅酸鹽水泥，可較好地適用于高層建筑施工。必要時應向材料內摻入適量的外加劑，合理設計骨料級配，提高混凝土密實度的同時減少離析現象的產生。另外，拌和用水的溫度需合理控制，避免溫差過大而導致混凝土產生裂縫。

2.2.2 澆筑技術

大體積混凝土施工的關鍵環節之一為澆筑技術，通常按分層連續澆筑的方式進行，可確?；炷潦┕さ恼w性。一般順序為沿一側方向由低向高進行澆筑，也可采取多點澆筑的方式，時間間隔應低于2 h。

2.2.3 測溫技術

高層建筑大體積混凝土施工的關鍵點是穩定性控制，可有效避免裂縫的產生，最主要的影響因素為溫度。因此高層建筑大體積混凝土施工過程應采用合理的測溫技術，對混凝土溫度進行有效的監控，預防高層建筑底板基礎出現裂縫。測溫技術中，溫度傳感器主要應用電阻型溫度計，先采集點位并編號，再分別進行測量和記錄。另外，在測量過程中應將鋼筋與測溫線之間盡可能合理接觸，以提高檢測數據的準確性和科學性。

2.2.4 養護、構造及振搗技術

進行高層建筑基礎底板大體積混凝土施工過程中需有效養護混凝土，即進行混凝土的保濕、保溫，且整個養護周期最低應大于14天，同時保持連續性，確?；炷帘砻婢哂幸欢ǖ臐駶櫠龋苊獬霈F干裂。結構中還需保留一定的變形裂縫，避免因溫差變化引發變形，破壞大體積混凝土整體結構。施工過程應對混凝土振搗技術進行合理控制，盡量降低混凝土與鋼筋之間的裂縫和氣泡，提升兩者之間的粘合性?；炷恋臐仓嫔弦M行二次抹壓，預防收縮裂縫出現。

3 混凝土原材料的選定和配合比控制

3.1 原材料的選定

原材料直接關系到建筑工程底板基礎大體積混凝土的施工質量，為此除了要嚴格按照施工設計要求進行施工外，還要結合本次建筑工程實際情況進行原材料的選定工作。本次建筑基礎底板施工中所用的混凝土，其拌制原材料具體包括52.5R 水泥、粗集料碎石、中粗砂、Ⅱ級粉煤灰以及外加劑，其中外加劑添加一般為混凝土泵送劑以及膨脹劑。

3.2 配合比的確定和控制

水熱化是混凝土施工過程必須要解決的問題之一。若沒有控制好水熱化，很容易導致混凝土內外溫差過大，而這種過大的溫度差異就會引發一系列不良后果，如溫度變形和溫度應力，混凝土裂縫由此產生[2]。為了減少混凝土裂縫的出現，可以采用以下幾種方法。

一是采用高強度水泥來代替低強度水泥，降低每立方米混凝土中水泥用量，這是一種有效的解決措施。為此，本次工程摒棄R28 齡期水泥，采用R60 齡期水泥，以降低混凝土拌制原材料配合比中水泥的含量比例。

二是添加外加劑。外加劑的添加對于混凝土的拌制質量也非常關鍵。比如減水劑。減水劑作為一種外加劑，其具備的化學特性可以有效減少混凝土拌制中的水含量。水含量減少，就能夠減緩水跟水泥在拌制混凝土過程中產生的水熱化情況，從而達到預期的緩和效果，混凝土出現裂縫的情況就能得到改善。

三是摻入粉煤灰。目前在拌制混凝土過程中還可以添加粉煤灰，該材料的加入不會對混凝土拌制質量造成不良影響，并且還能降低水泥的摻量，從而緩解混凝土產生水熱化。摻入粉煤灰也是一種有效措施，在很多相關工程實踐中得到了論證。

4 熱工計算

運用熱工計算準確測算出混凝土內部的最高溫度來幫助控制混凝土的溫升，是非常有必要的。水泥水熱化是造成混凝土內部產生大量熱源的根本原因，為此工程人員在測算其內部最高溫度時，除了要考慮混凝土澆筑溫度、混凝土散熱溫度，還要將混凝土中水泥水熱化溫升一起考慮進去。本次工程各齡期混凝土的絕熱溫升與最高溫度值如表1 所示。

表1 各齡期混凝土的絕熱溫升與最高溫度

5 混凝土的澆筑與振搗

5.1 混凝土供應

為達到本次施工設計要求，施工單位會安排2 家混凝土供應廠以及3 臺混凝土輸送泵，確保不會出現澆筑中斷情況。

5.2 混凝土澆筑

混凝土的澆筑是建筑底板工程的一個重要施工環節，施工人員必須嚴格按照施工設計要求，按照泵送混凝土自然流淌坡度，由東向西、一層接著一層進行澆筑，直至到頂[3]。施工人員應注意控制好每層混凝土澆筑厚度，不得超過400 mm。這種澆筑方式可以有效提高泵送效率，降低混凝土出現泌水情況的概率。圖1 為基礎底板混凝土分層澆筑示意。

圖1 分層澆筑示意圖

為提高混凝土澆筑質量，混凝土初凝時間要在6 h 以上，從拌制到澆筑，時間必須要控制在4 h 以內，以免影響到澆筑質量。

5.3 混凝土振搗

混凝土的振搗作業是跟混凝土澆筑作業同步進行的，施工人員必須一邊澆筑混凝土，一邊利用機械及人工方式嚴格進行振搗。為了讓混凝土振搗密實度滿足本次工程設計要求，需要在每個澆筑帶的前后各自設置2 道振動器（每道有2臺）。施工人員在振搗混凝土過程中，應先振搗出料口，之后再進行全面振搗，注意每個振搗時間應控制在30 s 左右。

5.4 泌水處理

混凝土在澆筑過程中，久而久之，其表面的浮漿以及上涌的泌水因流動的物理特性會匯流至坑底堆集，從而影響混凝土的成型質量。為此，做好這些浮漿和泌水的排水工作非常重要。施工人員在搭設模板時，需要在筏板外模底部每隔10 m 留設一個排水口，同時在混凝土澆筑方向的末端預留集水井，將這些排出的水集中并運用潛水泵排出。

5.5 表面處理

澆筑好的混凝土表面需要運用長刮尺進行刮平處理，之后用木槎板反復對其進行槎壓，直至其密實度滿足設計要求。澆筑好的混凝土表面在外界室溫下，很容易因水分揮發過快而出現龜裂現象，為了避免此問題的出現，施工人員在混凝土初凝之前需要運用鐵抹子對其表面進行壓光。

6 混凝土的測溫、保溫及養護

6.1 測溫

6.1.1 測溫方法及儀器

首先在測溫套管的不同高度放置測溫元件，之后按照設計要求將其預埋在指定位置，將測溫元件收集的數據通過計算機系統進行相關處理，得到混凝土內部溫度。

6.1.2 測溫點的布置

測溫點的布置關系到數據采集的準確性，為此，施工人員在布置測溫點過程中，需要盡量將測溫點布置在溫度變化快的邊緣區?；炷了疅峄瘻囟鹊淖罡唿c為中心區距離邊緣5 m以上的區域，此處也需要布置測溫點。

6.1.3 混凝土溫度監測結果

本次工程，基礎底板所用的混凝土在澆筑后的1 h 測得溫度在25 ～29 ℃，在等至12 ～18 h 后，測得其溫度為40 ～47 ℃。跟前者相比可以發現，混凝土入模后升溫速度平均為1.39 ℃/h，然后等至25 ～30 h，其溫度達到最高點，之后就慢慢下降。

本次工程采用的測溫系統為一個自動巡檢系統，巡檢周期為2 min。該自動測溫系統可以將每次測溫得到的結果顯示、記錄在電腦中，方便施工人員觀測了解任何一個測點的具體溫度情況。通過該測溫系統對混凝土的檢測結果可以發現，本次建筑基礎底板混凝土入模后最高溫度產生在第3、4 天。

6.2 保溫及養護

建筑基礎底板混凝土澆筑完成后的保溫及養護工作不容輕視，直接關系到混凝土施工質量和結構強度。施工人員需要在混凝土初凝時灑水保持其表面濕潤度，之后使用塑料薄膜覆蓋，同時還要在薄膜上面再蓋上麻袋進行保溫，以確保其不會因外界溫度降溫過快而出現裂縫。

7 結語

本文結合工程實踐針對建筑基礎底板大體積混凝施技術進行研究探討，詳細闡述了大體積混凝土的工程特性，重點對高層建筑基礎底板大體積混凝土施工工藝流程和原材料設計進行研究，并在具體建筑工程中進行應用。經過相關部門的驗收，本次建筑底板基礎工程質量合格。實踐證明，大體積混凝土技術的應用可以使混凝土強度滿足本次工程設計要求，混凝土表面不存在任何因水泥水熱化溫度差造成的裂縫，因此本次建筑基礎底板大體積混凝土施工效果非常好，達到了預期的目標。