建筑施工中的大體積混凝土澆筑技術探析

呂 健

（寧國市自然資源和規劃局，安徽 宣城 242300）

1 工程概況

某科研中心大樓位于合肥市蜀山區高新區創新大道的交匯處，建筑總面積約23.85萬m2，建筑工程為特級。其中：塔樓的建筑面積約11.36萬m2，地下3層，地上45層，高度為194.56m。塔冠總體設計結構高度為208.50m，總體結構設計采用混合結構，即：鋼管混凝土柱+鋼框架+鋼筋混凝土核心筒。塔樓基礎采用筏板形式，混凝土滿足60d標養抗壓強度，本次工程的筏板基礎混凝土澆筑量：施工屬于典型的大體積混凝土施工工程。筏板基礎總長度：75.6m，總寬度：68.9m，總澆筑量約為 1.58萬m3。經工程設計，通過原材料優選和混合料優化配比后采用無縫施工技術，一次完成澆筑而不留后澆帶，詳見圖1所示。

圖1 塔樓筏板基礎厚度分區示意圖

2 施工技術難點分析

為確保1.58萬m3的混凝土能夠滿足澆筑質量，在進行施工中，如何根據具體情況改進水泥混凝土的原材料，提高混凝土的砂漿配比。同時，筏板混凝土的有效性及其對摻混凝土膨脹劑的相關方法也是施工過程中亟待解決的技術問題。筏板基礎選用混凝土必須要滿足其抗滲要求，在施工中，進行科學配比控制，確保混凝土澆筑后不會出現收縮縫和溫差，是本次工程施工質量控制的關鍵所在。

3 施工技術方案

3.1 混凝土配合比的研發

為更好地保證1.58萬m3的大體積混凝土筏板基礎的整體一次性澆筑的施工質量，經分析通過以下措施來實現整體澆筑的施工質量。

①通過減少混凝土用量，降低混凝土水膠比等，解決了大體積混凝土因溫度過高引起的周圍溫差問題。

②拆除后沉降澆筑區后，大體積混凝土凝固過程中，要保證足夠的塑性可以處理引起的自收縮和溫差變形現象。

③筏板基礎澆筑的混凝土含水膨脹率約為2/10000；為此，要確保澆筑的混凝土具有極強的粘結性，否則難以滿足施工要求。為此，依據現場施工進度計劃將混凝土初凝時間設置為8 h～10h。因此，針對本項目應用的混凝土的具體特性，進行了混凝土配比材料的研發。

3.2 原材料優化選擇

通過多方面的分析和試驗研究，同時對市場供應的原材料進行質量全面排查，最終明確本工程項目筏板基礎澆筑的混凝土的原材料。

①水泥。選用吉林亞泰公司所產的42.5P.O水泥。該混凝土對混凝土外加劑和引氣劑具有優良的適應性。

②粗骨料。選用吉林亞泰產的5mm～25mm砂石原料和牡丹江產的5mm～31.5mm河卵石進行混合，保證施工過程中5mm～31.5mm的連續配合比，并含粉量應為0.8%。

③細石料。為保證粉料含量不超過1.0%，經過對西安周邊砂石廠的考察，明確選用了牡丹江粗砂，粒度為2.6，可以降低混凝土攪拌需水量。

④外加劑。經分析，使用大唐洛南洛河發電廠生產的Ⅱ級粉煤灰和S95級粒鐵高爐煤灰粉。摻入上述礦渣粉及粉煤灰，可以有效控制混凝土可能出現的收縮值，且抗滲性能較為穩定。

⑤減水劑。經調查分析，陜西創新科技開發設計有限公司生產的聚羧酸系列產品具有優良的外加劑性能。

⑥抗裂劑：在對多種抗裂劑進行試驗對比和篩選后，能夠較好地滿足含水膨脹率和抗滲、抗裂要求，故選用山東聯祥所產的SY-T抗裂劑，以期提升混凝土的致密性。

⑦水。選用可食用的普通自來水，并將用量控制在180kg/m3內。

3.3 砂漿配合比的優化及試驗

某科研中心大樓的筏板基礎進行混凝土澆筑施工的時間為2019年5月上旬，為確保本次工程的無縫施工技術要求，工程部經過6個月的時間歷經上百次的試配試驗，確保工程應用的混凝土各項特性及指標達到了工程建設規范和標準后，最后對基礎筏板大體積混凝土C45P10砂漿配合比進行明確，詳見表1所示。

某科研中心大樓塔樓基礎混凝土的C45P10配合比 表1

3.3.1 砂漿配合比

表1中砂漿配合比按國家標準制作，對C45P10樣品進行標準化維護、試驗。結果表明，混凝土水灰比為0.40，膠料總產量430kg/m3，S%≈40%±2%，堆積密度=2400±50/m3。

3.3.2 抗拉強度測試

自主配置混凝土和砂漿配合比的目的是保證1.58萬m3的筏板的大體積混凝土澆筑施工質量，從而確保滿足相關性能要求。

圖2 不同齡期混凝土抗拉強度

①保證大體積混凝土不存在因溫度過高引起的周圍溫差導致的裂縫，按減少混凝土中水泥用量、降低水化熱的方法處理。

②取消后澆帶后，大體積混凝土必須滿足膨脹性能和澆筑凝固過程中的自收縮和溫度變形。

③由于某科研中心大樓建筑的基礎筏板混凝土規模比較大，為防止工程施工中出現接縫，澆筑的混凝土在初凝前需要覆蓋新混凝土。根據振搗力，去除冷縫。針對坍落度大的混凝土混合料，選擇點振法去除氣泡和沉降縫，避免過度流動。

④為避免沉降縫分層，施工中要保證上一層混凝土初凝前就要澆筑覆蓋新的混凝土，并用振搗力清除施工出現的裂縫。需要注意的是振搗強度過長，很可能混合物下移，粉煤灰上調，造成混凝土斷面砂石分布不均，危害混凝土的施工澆筑質量。

⑤混凝土達到澆筑設計標準后，用木刮板進行表面修整。應在施工現場認真檢查，并仔細進行反復搓壓，直至縫隙清除后，方可開始覆膜工作。混凝土表面保濕補水保養14d。當天氣干燥多風時，混凝土表面水分會迅速蒸發，混凝土澆筑后第二天可以用棉氈進行澆水覆蓋，使其飽和狀良好，應用棉氈可以很好保持溫熱的養護狀態。

⑥在砂漿中摻入高效減水劑和粉煤灰及礦粉，可以有效確保混凝土的強度，使其滿足泵送性能要求和強度等級要求。

4 大體積混凝土的澆筑施工

4.1 混凝土供應

本工程中混凝土基本澆筑方案的規定，筏板基礎澆筑混凝土的日常任務預計分配72h內完成，要保證每日混凝土澆筑量不低于5400m3。因此，本次混凝土澆筑施工以徽建混凝土東站的誠盛商混為主供站，選擇昌吉商混為備選供應站。由于該商混站與工程施工現場距離適中，且附近多條交通路線可以規劃確保混凝土澆筑日常任務需求。

徽建混凝土東站共設發電機組3臺，每臺機組確保120m3/h的產量，根據本項目的工程量清單可連續生產并確保日產3000m3以上。誠盛商品混凝土配備3套的生產線，每套確保210m3/h產量，可確保單日供應量不低于3200m3。昌吉商品混凝土配備2套180m3/h生產線，確保單日供應量不低于1000m3。以上商用攪拌站同時生產，可保證6000m3/d的供應，完全可以有效滿足工程項目的混凝土澆筑需求。

4.2 相關設備及澆筑部署

在整個混凝土澆筑過程中，可將施工現場劃分兩個階段開展，具體根據混凝土澆筑期間可能出現的降水等極端天氣，制定兩套方案，即考慮到施工中的有利工況和不利工況兩種，即不利工況下在澆筑期間可能出現降水時，混凝土澆筑車輛無法進入基坑進行澆筑工作的方案。相反，如果陽光普照，有利工況下混凝土澆筑車可以進入基坑進行澆筑工作。工程過程中，進行筏板基礎的混凝土澆筑，總計配備混凝土泵車8輛，其中：6臺天泵和2臺地泵。施工中應依據天氣等情況進行具體分析，上述混凝土澆筑方案和選用的機械設備可以有效保障混凝土的連續澆筑施工，具體施工方案詳見圖3所示。

圖3 塔樓地下室基礎混凝土澆筑第一階段平面布置圖

進行混凝土澆筑施工時，可同時使用1號車載泵和2號天泵進行混凝土澆筑施工。其中進行配置的1號車載泵必須配管。混凝土被泵送到第三區進行澆筑施工。同時配備轉輪至現場進行混凝土澆筑。基坑南端布置5號天泵，同時配備轉輪進行第四區混凝土澆筑施工，8#地泵布置在基坑上端基坑東北部，配管道立即下水混凝土至第四區進行混凝土澆筑施工，本工程實際澆筑計劃方案詳見圖4所示。

圖4 塔樓地下室基礎混凝土澆筑第二階段平面布置圖

4.3 筏板基礎混凝土施工溫度和應力分析

4.3.1 混凝土施工現場溫度分析

某科研中心大樓建筑的筏板基礎混凝土，澆筑的最高溫度與筏板混凝土表層 溫 差 為 72.8℃ -55.9℃ =16.9℃ ＜25℃，筏板表層的混凝土溫差為氣溫：55.9℃-25℃=30.9℃＞20℃，說明本次優選配比后的混凝土可以滿足筏板基礎混凝土的溫差要求。

4.3.2 筏板基礎大體積混凝土澆筑后的抗裂測定

根據參考文獻[3]，水泥抗裂管束可計算：

4.3.3 大體積混凝土收縮應力分析

本次筏板基礎進行澆筑的混凝土，當施工過程，如果混凝土內部的內拉應力如果超過了混凝土的抗壓強度就會出現開裂，從而影響整體施工質量。為此，本工程進行的筏板基礎澆筑混凝土經過配比優化后，要滿足混凝土最大變形臨界值即Sk=1.66×10-4的要求方可施工。為此，本工程進行混凝土混合料優化后實測為Dy=0.47×10-4，表明本次混凝土混合料的優化配比完全可以滿足抗裂要求和溫差收縮指標。

5 總結

大體積混凝土工程中，基于無縫施工技術通過對混凝土原材料進行合理科學的優化配比，對于工程建筑的大體積混凝土澆筑后的裂縫控制具有極強的效果。本工程中通過上述工程優化措施及技術施工方案，經施工現場測試及投入應用后的實際結果來看，混凝土施工現場在進行的測溫、大體積混凝土澆筑后的抗裂測定及大體積混凝土收縮應力分析，都取得了較為理想的施工效果，并能有效滿足施工技術要求，本工程中應用的相關技術為同類施工提供了一定經驗參考。