房屋建筑工程中大體積混凝土施工技術探析

趙振 紀慶彬

［摘 要］為解決建筑工程大體積混凝土施工中存在的內外溫度差過大問題，本文開展房層建筑中的施工技術研究。通過混凝土配合比優化、大體積混凝土跳倉法施工、大體積混凝土澆筑、混凝土降溫速率控制與施工縫構造等措施的分析，提出一種新的施工技術。通過實證分析的方式對新的施工技術進行驗證，根據驗證結果得出，本文設計的施工技術可以有效控制混凝土內外溫度差，減少結構裂縫，提高施工質量。

［關鍵詞］房建工程；大體積混凝土技術；施工

［中圖分類號］TU7文獻標志碼：A

從房建工程建設要求層面分析，采用大體積混凝土施工工藝必須具備以下三個條件：一是施工中對應的截面尺寸應滿足大于0.5 m的要求；二是水泥建設項目的占地面積應達到一定的規模；三是大體積混凝土建筑工程施工的綜合難度較高，因此對施工中的技術水平要求較高。為滿足以上條件，施工企業有必要根據工程建設中的質量要求，提升自身的施工技術和施工效率，避免由于混凝土澆筑時間過長而出現裂縫等質量方面的問題。

熊顆在開展此方面內容的研究后，引進了跳倉法施工技術，并選擇了某白云站站房作為施工中的研究對象，將引進的施工技術應用到試點工程項目的底板工程澆筑中，通過此種方式，為后續相關工程項目的規范化施工提供技術層面的指導與幫助［1］。李霖霖等人在開展了此方面內容的研究后，提出了水化溫升綜合法，將該方法作為依據，進行混凝土施工前配合比的優化設計，在為工程項目建設提供幫助的同時，提高了混凝土施工的可靠性［2］。

為進一步規范工程建設與施工，下文將以某地區建筑工程項目為例，結合項目特點與施工要求，對大體積混凝土的施工展開設計研究。

1 房建工程項目實例

1.1 概況

所選的建筑工程項目整體外形與直角梯形類似，整體規劃用地面積約為29 674.04m2，擬建6棟建筑，將其表示1#～6#。其中，1#建筑為居民住宅樓建筑，建筑層數為16（局部23）；2#建筑為高層住宅樓，建筑層數為30；3#建筑與2#建筑結構、層數完全一致；4#、5#、6#建筑為居民住宅樓建筑，建筑層數為16，其中包括一個商業網點建筑。

根據現場測量，該建筑工程項目的總面積為

75 721.52m2，其中地上建筑、地下建筑對應的面積分別為59 347.58m2與14 063.42m2。

該項目中的建筑均為筏板結構，其中5#、6#建筑屬于獨立筏板結構，1#、2#、3#、4#建筑的地下室空間共用，對應1#～4#建筑底板頂標為-4 m，基礎結構層的墊層厚度為100 mm。2#、3#建筑的地下室結構筏板厚度均為1.6×103 mm；4#、5#、6#的地下室結構筏板厚度均為1 000 mm。根據工程要求，底板混凝土的強度等級為C35，設計的抗滲等級為P6。

1.2 施工難點

第一，施工現場交通壓力較大。該工程所涉及建筑的地下室面積較大，且工程項目所在地區為市中心區域，項目所在地施工現場的周轉面積較小。在施工過程中，場地周圍的道路難以保證暢通，給場地的交通組織帶來了很大的不便。在此條件下，工地交通壓力將會進一步增加。

第二，施工中混凝土供應工作難以得到保障。確保大體積混凝土的供給連續性，是工程項目成功實施的一個重要因素。攪拌站出力未達期望、混凝土原料供給不足、交通限制使水泥罐車輛不能及時抵達工地等因素，都會對現場施工造成負面影響。

第三，混凝土澆筑后內外溫度差控制難度較高。本次工程中采用的底板有1 000 mm，1 300 mm，1 600 mm三種尺寸。在大體積混凝土澆筑時，外部溫度對混凝土結構的影響較大，混凝土的水化熱反應也較為強烈。另外，混凝土內部的熱量不易擴散，而混凝土的外部溫度又迅速下降，因此在混凝土澆筑后、固結過程中，極易出現混凝土結構裂縫等問題，最終影響工程的質量。

2 建筑工程大體積混凝土施工

2.1 混凝土配合比優化

在進行建筑工程大體積混凝土施工前，需要根據混凝土的水化熱特點，對其溫度進行嚴格控制。溫控指標包括：第一，混凝土澆筑體在入模時，溫度上升不得超過50℃；第二，混凝土澆筑體內外溫度差不得超過25℃；第三，混凝土澆筑體降溫速度不得超過3℃/d。根據上述要求，為避免水化熱對大體積混凝土施工造成影響，需要對混凝土配合比進行優化設計［3］。水泥的種類對其水化溫度有很大的影響。隨著水化細度值的增大，水化放熱率增大，水化峰也增大。所以，在進行大體積混凝土的配合比設計時，要優先選擇中、低耐火性的水泥，同時要盡可能地降低其用量。

隨外加劑用量的增大，混凝土的水化溫升峰度將逐漸減小［4］。一般而言，摻合料對水泥的總放熱量沒有任何影響［5］。緩凝劑可以降低混凝土的水化反應速度，從而延長水化熱的釋放時間，同時還可以使混凝土的水化熱得到及時消散，因為總放熱量沒有變化，所以在同一時間內，混凝土的儲熱量就會減少，峰值溫升也會減少。減水劑的作用以降低用水量為主，其在后期可降低混凝土的干縮率，但對水化溫升的作用較小。

2.2 大體積混凝土跳倉法施工

為實現對大體積混凝土施工裂縫的控制，引入跳倉法進行施工。采用跳倉分倉方法，建立在外部約束應力與結構尺寸成非線性關系的基礎上［6］。首先，將大面積的混凝土塊體劃分為多個面積較小的倉塊，并展開分塊澆筑，從而將水化熱在初始階段所產生的較大溫差和收縮變形釋放出來，之后，再進行封倉澆筑，從而完成所有的混凝土工作。運用極限變形概念，推導出變形縫允許間距：

式中：E代表混凝土彈性模量，H代表結構厚度，Cx代表變形剛度，a代表膨脹系數，T代表降溫差，ep地表極限拉伸。在上述公式的基礎上，明確當跳倉間距越大，則允許溫差越小，對溫度的控制要求越高。控制水化熱和混凝土收縮應是優先采取的措施。在其他條件不變的情況下，水平變形剛度增加，則跳倉間隔距離減小。當水平變形剛度逐漸趨近0時，分倉間距理論上為無窮大，即基礎底板結構不需要考慮倉塊劃分的問題，可一次性完成澆筑，并且不會產生貫穿性的裂縫［7］。可以采用“滑動層”結構，即“防水卷材+防水涂層”，或者將其與沙土結合起來，形成一種滑動結構。

2.3 大體積混凝土澆筑

在進行大體積混凝土的澆筑時，可以采取分層施工方式。在施工過程中，將大體積混凝土劃分成幾層，逐層澆筑，增加比表面，也增加散熱面積，以減少混凝土內部溫度峰值。各層間的間隔應盡量縮短，不要過長。圖1為大體積混凝土分層澆筑示意圖。

除此之外，還可通過設置冷卻水管的方式實現熱交換。對于厚大構件，除采用分層澆筑外，還可采用埋設冷水管的方式來降低其溫度，這是一種行之有效的冷卻方式。在設置水管的時候，要考慮水管的層間距、管間距、管徑、水溫、水流速度、供水時間等因素［8］。通常在較低的循環水溫度、較高的流量和較長的給水時間下，其冷卻效果較好。圖2為大體積混凝土澆筑冷卻水管設置圖。

入模溫度高會加速水泥水化反應，使其在短期內產生大量的熱量，從而使水化熱的峰值持續增大。結果表明，在溫度變化過程中，混凝土內溫度最大值出現的時刻向前移動。所以，在澆注混凝土時，必須對其進行嚴格的監控。具體而言，可采取的措施包括：控制骨料溫度，采用水冷、風冷等方式進行骨料預冷，避免將砂石骨料置于暴曬環境中；降低混凝土攪拌用水溫度；降低運輸中的溫度升高。

2.4 混凝土降溫速率控制與施工縫構造措施實施

在混凝土澆筑作業結束后，要對混凝土里表溫差、溫升速率、降溫速率等溫度指標進行實時監控。在實際施工的過程中，如果出現了超出規定范圍的溫度偏差，則應加強監控，對其進行分析和控制。在冷卻速度超過3℃/d的情況下，必須立即用塑料膜等隔熱材料蓋上。當冷卻速度不顯著時，可將隔熱層取出。

在“跳倉法”基礎工程中，施工縫的設置和施工質量直接影響其抗滲透和防水性能。由于大部分的地基都位于地下水中，因此如果不能很好地對地基的接縫進行處理，就會造成地基滲漏。圖3為跳倉法施工縫構造圖。

在混凝土封倉之前，一定要確保在施工縫處的止水板穩固，在需要的時候，可以增加一個鋼筋支撐，用焊接的方法來固定。

3 實證分析

3.1 布置測溫點

施工人員應該以施工現場的實際情況為依據，將測溫點設置在混凝土澆筑邊緣或中心等溫度變化明顯的位置。在每一塊大體積混凝土筏板上，必須設置5個溫度測量點（2個為備用溫度測量點），并設置一個測溫點位于筏板的中央。

與此同時，施工人員要根據埋設位置圖精確地設置溫度測量點，設置時要遵守如下原則。上部和下部的溫度測量點必須設置在混凝土表層下10cm的位置；混凝土的中部測溫點應位于樓面的中部；在保溫層內，溫度測量點應該設置在水泥面上，也就是濕潤劑的下面；溫室外露的溫度測量點應該位于離混凝土大約1.5 m高的地方。

為了防止測溫節點受到破壞，在澆注之前，必須在現場安裝好測溫節點，并在節點處放置標志，防止其他工人在振搗施工時破壞測溫節點。此外，為了保障測溫數據的精度，還需要在銅制熱電阻的位置上放置水泥墊，并在每個測溫位置上安裝電阻器和導線。在實際施工中，技術員可以將主干導軌傾斜地引入測溫棚內，再用一條防水膠帶與主干連接。必須保證每個測溫區域都埋有5根溫度傳感器。另外，在施工現場，技術人員可增設2臺電子測溫儀進行現場溫度的采集，2臺溫濕儀進行大氣溫濕度的測試。

3.2 測溫點埋設

在安裝溫度傳感器時，應選擇16號（等級）的鋼筋作為測溫線的附接，將測溫線與混凝土中的溫度傳感器相連。在綁扎時，不能讓測溫線上的溫敏單元與鋼筋發生直接的接觸。同時，為了對溫度測量點進行安全防護，施工方必須在溫度測量點放置標志。在進行測溫的時候，施工人員應該以測溫線、測溫探頭和儀器對測溫點進行編號，并做好測溫記錄，這樣才能在第一時間內感知澆筑后混凝土內外與外部的溫度變化。根據上述內容，進行測溫點中傳感器的固定方式設計（如圖4）。

設定混凝土澆筑后內外溫差應控制在25℃范圍內，對測點混凝土溫度進行測量，其結果見表1。

4 結語

根據上述研究，得到如下所示的結論。參照表1測點混凝土內外溫度差可知，所選的10個測點中，混凝土內外溫度差（最大值）均未超過25℃，說明施工后混凝土溫度差滿足工程質量管理標準，可以在極大程度上避免澆筑后混凝土筏板出現裂縫等質量方面的問題。

參考文獻

［1］熊顆. 跳倉法施工技術在白云站站房底板超長大體積混凝土工程中的應用［J］. 四川水泥，2023（2）：129-131.

［2］李霖霖，張華，張沖，等. 基于水化溫升綜合法的大體積混凝土配合比優化設計與關鍵施工技術［J］. 混凝土，2022（12）：127-130，135.

［3］許達權. 大體積混凝土施工技術研究——以三明南站片區樞紐工程附屬設施工程為例［J］. 房地產世界，2022（24）：158-160.

［4］林振彬. 建筑工程施工中大體積混凝土結構施工管理方法研究——以海口市某項目建設為例［J］. 住宅產業，2022（12）：85-87.

［5］姜平，夏偉庭. 大體積混凝土配合比及施工技術研究——以海茵廣場寫字樓A座底板施工為例［J］. 北方建筑，2022，7（6）：58-61.

［6］鄭永生，甘英杰，王英，等. 跳倉法在300m超長及大體積混凝土地下室的施工應用［J］. 建筑技術開發，2022，49（21）：112-115.

［7］魏國智. 超長超厚筏板基礎大體積混凝土無縫施工技術在工程中的應用［J］. 科學技術創新，2022（30）：143-146.

［8］袁偉財. 橋梁工程施工中大體積混凝土裂縫成因及處理措施研究［J］. 工程技術研究，2022，7（19）：111-113.