大體積混凝土在高層建筑基礎施工技術的關鍵點分析

文／鄭力壯 浙江迎豐建設有限公司 浙江杭州 311500

引言：

社會經濟不斷發展，人們也不斷提高生活質量要求。當前各大城市普遍存在高層建筑，人們也更加關注高層建筑的混凝土施工。大體積混凝土的體積通常在1 米以上，因為混凝土中包含膠凝材料，很容易產生水化反應和收縮反應，同時很多因素都會影響到混凝土施工質量。因此施工單位需要加強研究大體積混凝土施工技術，順利實現高層建筑施工目標，保障整體工程質量。

1、概述大體積混凝土

高層建筑具有較多的樓層，同時具有較大的規模和復雜的結構，對比普通建筑，高層建筑的施工難度比較大。因此在高層建筑的基礎筏板主要是利用大體積混凝土，因為大體積混凝土具有較大的面積和厚度，因此對于施工技術提出較高的要求，如果沒有嚴格控制大體積混凝土的施工質量，將會影響到高層建筑的質量和安全性。因此在高層建筑施工過程中需要加強控制大體積混凝土的施工質量【1】。

大體積混凝土的最小幾何尺寸在1m 以上。大體積混凝土工程量比較大，同時嚴格要求手工技術。例如水泥水化熱情況比較嚴重，將會引發結構物變形問題。因為平面尺寸比較大，將會增大溫度應力，從而引發裂縫問題。在利用大體積混凝土施工技術的過程中，需要加強分析原材料和施工工藝，加強管控各道施工工序，因此保障整體施工質量。

2、高層建筑大體積混凝土的施工特點

（1）大體積混凝土施工具有針對性，例如主要是在高層建筑和地下建筑以及半地下建筑中應用。大體積混凝土嚴格要求防水施工，要求施工單位嚴格關注大體積混凝土的裂縫問題【2】。

（2）大體積混凝土會產生復雜的物理反應，因此在大體積混凝土澆筑過程中，混凝土收縮變化和溫度因素會直接影響到施工質量，從而產生裂縫問題。

（3）在利用大體積混凝土施工技術的過程中，需要利用大量的水泥材料，但是水泥水化熱會直接影響到裂縫控制效果。

（4）在實際施工過程中，需要利用筏板等基礎施工，有利于施工單位保障施工質量和安全性，但是筏板具有較大厚度，在表面很容易產生裂縫問題。高層建筑大體積混凝土操作性比較強，但是很容易產生裂縫問題。因此在實際施工過程中需要加強控制裂縫問題【3】。

（5）如果大體積混凝土的結構厚度超過1.5m，施工單位需要利用分層振搗措施，因此降低水化熱的負面影響，保障整體結構的質量。最后在建設高層建筑的過程中，因為主要是在基礎結構上利用大體積混凝土，降低了外界溫度的負面影響，但是要求提高抗滲能力。在實際施工過程中避免因為水化熱引發裂縫問題。

（6）在澆筑大體積混凝土的過程中，因為大體積混凝土的澆筑量比較大，要求整體結構具有良好的性能。在澆筑普通混凝土的過程中，因為體積比較小，可以通過縫隙散發澆筑施工中產生的水化熱，避免產生溫度階梯效應，確定建筑結構可以有效承受溫度應力。但是因為大體積混凝土具有較大的體積，不利于散發水泥硬化過程中產生的水化熱，從而產生溫度應力【4】。

3、大體積混凝土施工要求

在高層建筑施工過程中，大體積混凝土施工技術發揮著重要的作用，尤其在基礎建設過程中大體積混凝土施工技術發揮著明顯優勢，也因此提升施工質量要求。在結構設計階段，因為大體積混凝土施工比較復雜，因此施工人員需要制定科學的專項方案，避免引發施工質量問題。

高層建筑和普通建筑具有較大的差異性，需要利用不同的施工方式。因為大體積混凝土結構處理工作非常復雜，施工單位需要全面考量施工中可能會產生的影響因素，提出針對性的防范措施，在發生突發事件之后可以及時采取措施，避免影響到整體結構形式。在利用大體積混凝土施工技術的過程中，因為國際上缺乏統一標準，不同國家提出不同的規定，而我國對于大體積混凝土結構設計提出具體的要求，要求控制大體積混凝土和內外部溫度差和外表面、周圍環境溫度差在25℃范圍內【5】。

對比傳統的施工技術，大體積混凝土的溫度防控要求比較高，例如可以添加外加劑，或者通過攪拌冰塊控制水化熱，降低裂縫問題的發生率，進一步完善現代建筑的功能。在建設高層建筑的過程中大體積混凝土施工技術發揮著重要的作用，但是在實際應用過程中仍舊存在一些問題，因此需要合理優化施工技術，進一步提高高層建筑的穩定性和安全性。

4、大體積混凝土裂縫的成因和危害性

4.1 大體積混凝土裂縫成因

（1）因為周圍結構約束混凝土變形，因此在大體積混凝土中產生拉應力。如果施工單位沒有采取處理措施，將會自由的收縮混凝土。在外部力量的影響下，大體積混凝土內部將會內應力。

（2）因為混凝土會產生水化熱效應，不利于均勻的分配大體積混凝土的內部溫度，在部分區域過度集中熱量，因為大體積混凝土溫度擴散速度比較慢，因此會持續性的提高內部溫度【6】。

（3）在混凝土自身力學性能的影響下，增強了混凝土材料的抗壓性，但是會降低混凝土抗拉性能。施工單位為了規避大體積混凝土的弱點，需要在大體積混凝土中加入鋼筋材料，相互配合兩種材料，有利于提高整體結構的穩定性。大體積混凝土在自然變形的過程中，在外界因素和內部結構的影響下，將會引發大體積混凝土的拉應力，如果無法平衡內外部應力，將會嚴重破壞混凝土結構，從而引發裂縫問題。

4.2 大體積混凝土裂縫的危害性

在大體積混凝土結構產生裂縫，將會破壞混凝土內部結構，因此持續性的降低應力效能，不利于承受外力的影響，同時會加劇內部結構變形，如果在混凝土結構上產生通縫，將會完全喪失整體結構的應力作用，最終會完全破壞混凝土結構，提高整體建筑結構的危險性。大體積混凝土裂縫的危險性如下：

（1）產生裂縫問題會影響到大體積混凝土結構的承載力，裂縫不斷發展的情況下，如果施工單位沒有及時采取裂縫控制措施，將會破壞混凝土的保護層，空氣和水分進入到大體積混凝土內部，接觸鋼筋之后將會引發銹蝕問題，降低混凝土抗拉能力，不利于保障大體積混凝土結構的穩定性【7】。

（2）混凝土具有很強的通用性，因為混凝土強度比較高，制作程序比較簡單，還很容易進行補充，完成澆筑工作之后可以保障整體性能。如果持續發展混凝土裂縫，將會影響到混凝土整體性能，同時會引發滲水問題，無法正常的使用混凝土。大體積混凝土裂縫持續發展，將會引發鋼筋銹蝕問題，影響到大體積混凝土內部的穩定性。

（3）一些工程需要在水下操作混凝土結構，水分接觸幾率非常高，如果大體積混凝土表面產生裂縫問題，那么水分將會滲入到大體積混凝土結構的內部。冬季氣溫比較低，混凝土內部的水分將會結冰，因此膨脹破壞整體體積，大面積的脫落結構表層，將內部鋼筋裸露出來，加快鋼筋腐蝕速度，最終降低整體混凝土結構的強度。

（4）在高層建筑中，大體積混凝土結構發揮著承重作用，而產生裂縫問題將會降低大體積混凝土結構的承載力，如果不斷發展大體積混凝土裂縫，將會嚴重破壞整個結構的力學性能，最終增加整體高層建筑的安全隱患【8】。

5、在高層建筑施工中大體積混凝土施工技術要點

5.1 混凝土制備技術

在高層建筑施工過程中，需要利用較多的混凝土材料，為了節省施工成本，施工單位需要自行制備混凝土材料，因此需要提高混凝土制備技術水平。以下是具體制備步驟：

（1）選擇原材料：為了保障混凝土材料的質量，施工單位需要合理挑選原材料的品種。例如選擇水泥材料的過程中，要具備較高含量的C2S，選擇的中砂細度模數應該在2.3 以上，要選擇緩凝高效減水劑作為外加劑。（2）施工單位需要結合實際情況制定混凝土配比方案。（3）預處理材料，例如要清除砂石骨料中的雜質，嚴格控制含泥量在5%范圍內。此外需要檢測砂石含水率，如果含水率比較高需要采取翻曬晾干措施，如果含水量比較低，需要利用噴淋加濕措施。（4）利用計量裝置稱重計量原材料用量，嚴格控制材料用量誤差。（5）結合施工現場是實際情況制定針對性的混凝土攪拌方案，例如需要確定合適的攪拌時間和攪拌方式等。（6）根據高層價值施工需求制備混凝土，如果無法及時供應混凝土，將會延長整體施工周期，甚至會產生施工縫。如果制備過多的混凝土，將會浪費施工材料。（7）要注意在現場指定位置停放混凝土罐車，保障罐體轉動的勻速性，避免產生混凝土離析問題。

5.2 大體積混凝土鋼筋施工技術

在鋼筋混凝土施工過程中，施工單位需要結合高層建筑的特點選擇具體的施工技術。在大體積混凝土施工過程中，需要密集分布鋼筋，施工單位需要嚴格控制每一層的鋼筋高差。在實際施工過程中需要結合施工要求綁扎處理鋼筋。在綁在鋼筋的過程中需要分析鋼筋規格和設計圖紙等。在實際施工管理過程中，需要利用卡尺落實限位處理工作，提高整體施工的規范性。如果鋼筋長度較長，施工單位可以利用氣壓焊方式處理鋼筋，同時需要管理搭接長度【9】。

5.2.1 鋼筋擠壓連接技術

擠壓連接鋼筋過程中，主要是利用鋼筋套筒冷壓連接方式。在實際施工過程中需要在特定的鋼套筒中放入連接變形的鋼筋，并且通過操作機處理鋼套筒，鋼套筒產生塑性變形之后可以充分連接變形鋼筋。當前施工單位廣泛利用鋼筋擠壓連接技術，可以劃分為鋼筋徑向擠壓和軸向擠壓兩個方面。

在鋼筋縱向擠壓連接階段，需要利用機床擠壓鋼套筒，鋼套筒變形之后可以和鋼筋形成堅固力，并且軸向力實施傳遞。在實際施工中，主要是在30mm 直徑的帶肋鋼筋連接中利用靜壓擠壓方式。施工單位需要結合國家相關標準連接處理鋼套筒和鋼筋，并且根據鋼筋極限承載力設計套筒的極限承載力。

5.2.2 鋼筋錐螺紋套管連接

利用鋼筋錐螺紋套管連接技術可以連接鋼套筒的內壁，需要利用機床完成相關處理工作。在連接鋼筋的過程中，施工單位需要根據要求檢查螺紋的表面，避免螺紋表面產生油污等。利用手工方式旋入處理鋼筋，并且要利用扭矩板式優化緊固效果，滿足整體施工規范。

5.3 混凝土澆筑技術

在澆筑混凝土之前，施工單位需要全面檢查澆筑條件，例如需要檢查模板結構的穩固性和模板內部的干凈度等。如果混凝土缺乏流動性，需要重復攪拌混凝土。施工單位需要根據實際情況選擇澆筑方式。如果基礎結構截面積在200m以內，可以劃分混凝土為兩段。如果基礎結構截面積處于200 ～300m 范圍內，可以劃分大體積混凝土為2 或者3 段，同時需要控制混凝土厚度在1.5 ～2.0m 范圍內。同時要注意錯開上下臨層混凝土豎向施工縫。施工單位需要嚴格控制混凝土澆筑高差，避免因為澆筑高差比較大而引發離析問題。在泵送施工中，施工單位需要控制澆筑厚度在500mm 范圍內。施工單位需要結合試驗段的施工情況，優化調整混凝土施工方案，精確性的計算澆筑高度和澆筑速度等參數。因為大體積混凝土具有較小的表面系數，因此更加容易產生溫差裂縫，因此施工單位需要利用斜坡薄層澆筑方式，通過自由流淌澆筑的混凝土可以形成斜坡樁，有利于提高散熱速度。施工單位需要加強控制實際澆筑時間，在混凝土初凝之前再澆筑下一層的混凝土，避免產生施工縫。施工單位需要提前加固預埋件和鋼筋，避免因為混凝土的沖刷引發變形等問題。

5.4 混凝土振搗施工

在澆筑混凝土的過程中可能會產生不同的坡度，為了保障混凝土振搗質量，一些施工單位同時利用兩臺振搗器。在實際振搗階段需要加強處理泵管送料振搗過程，避免產生坡腳堆積問題。如果坡面具有均勻性，可以在不同角度落實振搗處理工作。

施工單位需要加強控制振搗時間，如果時間比較長將會引發離析等問題，如果時間比較短將會降低混凝土的密實度。在實際施工過程中需要加強控制混凝土質量，嚴格控制振搗時間在25s 范圍內。

5.5 混凝土養護

在養護混凝土的過程中需要維持混凝土養護時間在28d以上，根據混凝土凝結硬化的情況合理拆除保溫覆蓋層。如果混凝土表面和養護環境的溫差在20℃范圍內，可以將保溫覆蓋層全部拆除。

施工單位需要定期在大體積混凝土表面灑水，也可以覆蓋塑料薄膜，此外可以噴涂養護劑，都可以發揮出顯著的保濕作用，充分開展水泥水化反應。施工單位需要結合養護環境和施工現場的實際情況合理調整具體的養護方案。例如氣溫較高，整體環境比較干燥，需要利用灑水養護方案。施工單位要定期測量大體積混凝土內外部的溫度，根據實際情況合理選擇溫控措施。

在冬季施工過程中，為了降低低溫的負面影響，施工單位需要采取合適的措施，例如可以設置擋風設施，也可以覆蓋保溫和保濕的材料。施工單位需要結合實際情況合理選擇養護措施，并且要定期檢測試塊的強度，如果強度達到標準可以開展拆模作業。完成拆模工作之后施工單位需要檢查混凝土表面，如果產生質量問題需要及時處理缺陷部分。

6、大體積混凝土裂縫的控制措施

6.1 溫度控制

為了控制水化熱，施工單位需要合理減少水泥用量，選擇的水泥應該具備較低的水化熱，例如可以選擇粉煤灰水泥和礦渣水泥等。此外需要合理優化混凝土攪拌技術，可以合理選擇外加劑。施工單位可以在大體積混凝土中設置冷卻水管，流動冷水之后可以帶走混凝土的熱量，因此控制內外溫差。

6.2 控制施工技術

為了減少混凝土裂縫問題，施工單位需要加強控制施工環節，例如在混凝土攪拌過程中需要精確混凝土原材料比例，在使用混凝土之前需要開展混凝土坍落度實驗，確?；炷练舷嚓P參數規定。在澆筑混凝土的過程中，需要密實性的振搗混凝土材料，嚴格控制振搗間距和時間，注意相互重疊每次振搗的范圍，優化整體振搗效果。施工單位需要重視養護工作，完成澆筑工作之后需要及時養護大體積混凝土結構。

6.3 提高大體積混凝土配筋率

合理增加配筋率有利于控制混凝土裂縫情況，同時可以控制裂縫問題的發展程度，保障大體積混凝土內部結構符合相關參數規定。

結語：

大體積混凝土施工技術直接影響到高層建筑基層施工質量，因此施工單位需要深入分析大體積混凝土施工技術的特點和要求等，結合高層建筑實際情況合理選擇大體積混凝土施工技術，加強預防裂縫問題，因此保障高層建筑施工質量。