一次澆筑無縫施工技術在房建施工中的應用研究*

衣 鵬

(中鐵十二局集團有限公司 太原 030024)

隨著我國社會發展水平的不斷提升,為了進一步滿足新時期生產生活的需求和房建工程的類型及規模,逐步進行拓展,尤其是絕大部分的防震工程需要進行配套設施施工,例如管線、室內外裝修、電氣工程等,這對于房屋整體結構的質量有較高要求。在這樣的條件下,混凝土結構的施工技術則需要不斷進行升級,尤其要解決澆筑過程中產生的各項裂縫。為了降低裂縫對工程結構造成的影響,構建一次澆筑無縫施工技術,成為房建工程技術體系升級和研發的重要成果,并且取得了初步的效益。針對該項技術的具體應用細節以及流程展開分析,對于工程后續的發展和建設有極強促進作用。

1 一次澆筑無縫施工技術的應用背景和必要性

房建工程施工包括多種類型的住房建筑,而鋼筋混凝土依舊是應用較為廣泛的建筑結構施工方法,但是在建筑空間功能性逐步增強的大環境下,房建工程的施工還需要涉及大量的配套線路安裝、室內外裝修、混凝土澆筑、管道鋪設等內容[1]。其中混凝土澆筑的質量將直接影響房建工程后續的安全性和穩定性,而混凝土澆筑的模式也分為柱澆筑、梁板澆筑、樓梯澆筑等多種類型。在澆筑的過程中,大部分的裂縫會集中出現在鋼筋綁扎節點、預埋件位置,受到結構長度或者集中應力的影響,部分裂縫逐步發育,最終會對建筑結構造成較大影響。而在樓梯澆筑期間,大部分工程會采取從第1層到高層的分層澆筑法,樓層越高則裂縫出現的概率越大,對于結構造成的影響越來越嚴重。因此在房建工程施工期間,無論采取哪種澆筑方式,裂縫都是無法避免的,對工程最終質量造成的影響也是無法預估的。因此,及時打造一種無裂縫澆筑方式就至關重要。

研究人員在混凝土膨脹系數的基礎上進行了分析,通過澆筑手法、材料以及各項參數的調控制定了一次澆筑無縫施工技術,并且初步應用于房建工程施工中且產生了較好的效果。

在房建施工中應用一次澆筑無縫技術,能夠減少裂縫出現的概率,提升建筑結構的安全性和穩定性,也可以為混凝土澆筑環節的效率提升奠定良好基礎,這是提升房建工程施工效率和綜合效益的根本保障。

2 一次澆筑無縫技術的應用案例分析

為了進一步提升本文論述的科學性和有效性,筆者建立在具體案例的基礎上展開分析,結合房建工程的整體施工規模以及施工背景,明確一次澆筑無縫技術的施工優勢,確保能夠為混凝土澆筑質量的提升奠定基礎。

某建筑工程的一期工程總體建筑面積約為38 090 m2,地上建筑面積為27 213 m2,地下建筑主要以地下室和停車場為主,面積多達18 077 m2。整體建筑工程作為綜合體商貿建筑,梁柱采取混凝土澆筑施工的方式,地下室主要為框架剪力墻結構,上部結構為框架結構。建筑基礎板采用混凝土澆筑的形式,長度約為132 m,總體寬度為82.04 m。混凝土材料選取C30及混凝土,抗滲等級為P6。由于整體工程的規模較大,涉及大量的混凝土灌注施工,為了減少施工裂縫對工程后期造成的影響,通過各方主體協商后,確定利用一次澆筑無縫施工技術進行施工,提升工程的綜合質量。

3 一次澆筑無縫施工技術地具體應用細節

與常規的混凝土澆筑技術相比,一次澆筑無縫施工技術為了達到縮小混凝土澆筑裂縫的目的,在施工期間施工技術體系、參數以及各項細節都是把控重點,筆者主要梳理了其中對整體質量產生影響最為集中的內容,將其作為施工要點進行詳細地分析。

3.1 受力鋼筋綁扎細節

房建工程的一次澆筑施工期間,需要將重點放置在受力鋼筋的綁扎節點方面,在澆筑之前要增加受力鋼筋綁扎距離,尤其要在混凝土澆筑板和鋼筋之間,利用墻體進行隔斷,減少混凝土澆筑期間出現的受力收縮情況。通過前期工程實驗可知,受力鋼筋和混凝土澆筑板之間的距離逐步增加,混凝土澆筑板之間的受力膨脹系數會隨之縮小,二者呈反向線性關系[2]。但考慮到施工補償收縮的因素,無法利用隔斷墻將混凝土澆筑板和鋼筋完全隔離,那么就需要針對鋼筋拉力以及應力進行平衡干預。其主要公式如下:

ε=Pδ/(M+K)·Kc

Fs=η×Kc×ε/(1-η)

其中,需要考慮受力鋼筋彈性模量ε、混凝土截面積Pδ、鋼筋拉力M、受力鋼筋用力K、平衡系數Kc、混凝土抗壓應力Fs、拉力系數η這幾項變量因素,才能夠提升澆筑的綜合質量。在此基礎上還需在澆筑期間利用泡沫板將鋼筋與澆筑區域隔離,形成固定澆筑區域。本工程的固定澆筑區域劃分情況如圖1所示。

圖1 澆筑平面位置劃分情況

工程澆筑按照這一模式展開,在受力鋼筋和澆筑板之間隔離的條件下實現一次澆筑。在澆筑的過程中,泡沫板在受力的情況下會出現適當的收縮,這會代替混凝土澆筑收縮產生的應力,預留了更多的收縮空間。受力鋼筋出現的剪應力也會導致泡沫板出現形變,代替了混凝土澆筑板形變時產生的裂縫[3]。與此同時,泡沫板隔斷在混凝土結構和受力鋼筋之間,又會受到雙方的約束,使泡沫板本身的形變得到了一定的限制。綁扎好受力鋼筋之后,混凝土澆筑板的收縮裂縫便得到了遏制,能夠提升整體結構的綜合質量。

3.2 建筑結構分層澆筑體系

做好前期的施工澆筑準備工作之后,針對本工程中的大規模混凝土結構,采取分層澆筑的方式進行施工,在施工的過程中選擇推移式連續澆筑施工法,為了避免裂縫的出現,需要將重點放置在材料的性能控制以及配合比方面。本工程的混凝土配合比情況詳如表1所示。

表1 工程混凝土配合比

從表1可知,在材料配合的過程中選擇了40 kg/m3的抗裂劑,可以從性能上降低裂縫出現的概率。同時在配比結束之后需要經過20 min的振搗,將其中的氣泡消除。澆筑期間也需要進行多次地振搗,避免施工冷縫的出現。本工程的施工澆筑結構以及細節如圖2所示,采取分批下料的方法,每一層的厚度控制在55 cm 左右。

圖2 大型混凝土結構分層澆筑方式

從圖2可知,整體的澆筑層數劃分為3層,坡度一致,但混凝土的邊界長度有一定差異,最上層的邊界長度相對較短,隨著混凝土逐漸滑落,會將第二層的混凝土邊界長度延長,以此類推最后一層混凝土的邊界,長度最長。該種方式利用了循序漸進的原則,讓混凝土之間充分融合,不僅可以避免施工冷縫的出現,還能夠大幅提升澆筑質量。

3.3 混凝土表面整平處理

分層澆筑結束之后,混凝土的表面依舊會存在一部分氣泡,需要靜止一段時間之后進行表面整平處理,避免施工裂縫的出現。在這個過程中,也需要適當地從澆筑順序層面進行控制,比如整體結構的分層澆筑結束之后需要通過先柱后梁的方式,將施工表面刮平,排除一部分上浮氣泡。混凝土柱首先采用時間較短的粗抹方式,快速進行表面整平,將一部分氣泡消除,確保表面不會出現裂縫;梁板澆則需要通過精抹的方式進行抹面操作[4]。

在這個過程中嚴格進行混凝土溫度的控制,由于本工程在秋季施工澆筑完成后,需要在10 min內快速精抹,通常會利用機械進行抹平和壓實,一部分區域機械無法觸及需要人工作業。靜置10 min后,施工人員輕踩結構表面,無腳印則代表質量合格。這一過程對混凝土結構造成影響的主要因素在于膨脹應力。結合大部分的施工實驗來講該階段的膨脹應力變化情況如圖3所示。

圖3 混凝土膨脹應力變化參數

其中的主要變量參數為混凝土的最大膨脹系數βmax以及最小膨脹系數βmin,當混凝土表面整平壓實結束之后,膨脹系數需要控制在最小膨脹系數左右,此時產生裂縫的概率最小。

3.4 進行混凝土結構養護

降低混凝土結構裂縫出現概率的核心手段在于提升養護的整體質量。在混凝土澆筑結束之后,快速檢查混凝土內部的實時溫度數據,若混凝土內部溫度和外界環境、覆蓋物之間的溫度差在25℃以上時,需要適當給覆蓋物降溫,以降低混凝土內部的溫度,若溫度差在15℃以上時,需要適當的減少覆蓋物,提升混凝土結構自散熱效果[5]。

若周邊環境和混凝土結構內部溫差較大,比如本工程處于秋季,風大、早晚溫差大,水分蒸發速度快,對于混凝土結構進行養護,要結合不同時間段以及不同溫度情況制定養護方案。

首先在混凝土結構外表面罩防水薄膜,避免混凝土結構的表面水分快速蒸發,從而導致的干縮裂縫出現。薄膜外面覆蓋保溫層,確保溫度控制合理,減少內外溫差較大導致的熱脹冷縮,混凝土內應力升高,可能會出現收縮裂縫。混凝土養護終凝之后,膨脹系數穩定,此時進行混凝土表層結構的檢查以及內部驗傷,判斷是否存在裂縫,針對已經出現的輕微裂縫快速進行調整,能夠降低裂縫發育的速度,減少對后期結構造成的影響[6]。

3.5 施工效果的分析

本工程采取一次澆筑無縫技術進行工程施工,為了判定該項技術是否存在推廣價值,對于上述的一系列施工細節進行分析和驗證。在房建工程施工結束之后,利用混凝土強度檢測方案進行強度分析,并且與常規的混凝土澆筑技術進行對比,分析二者之間膨脹系數的變化情況。本項目統計了在相同施工環境以及施工方案下的兩次施工結果,將其中的基礎膨脹系數以及無縫施工膨脹系數統計為表2。

表2 不同施工工法的膨脹系數對比

從表2可知,利用無縫施工技術進行混凝土澆筑施工之后膨脹系數越大,混凝土熱脹冷縮的性能越強,澆筑之后產生裂縫的可能性也會提升;反之膨脹系數越小,則熱脹冷縮的性能越弱,可以大大降低裂縫產生的概率。從兩個不同膨脹系數的角度進行對比,采取一次澆筑無縫技術進行施工后,混凝土的膨脹系數略小于常規的混凝土澆筑技術。在此基礎上再增加混凝土養護以及日常質量維護等手段,又可以進一步降低裂縫出現的概率,對于提升混凝土結構的綜合質量有極強促進作用。

而通過對工程最終混凝土結構的目測、機械檢測,確定混凝土表層平滑無粗糙裂縫、蜂窩等情況,可以滿足房建工程的高質量施工標準,也可以確定一次澆筑無縫施工技術的大范圍推廣,滿足新時期房建工程綜合質量提升的要求。

4 結語

綜上所述,隨著我國工程建設體系的不斷發展和創新,探索一條高質量發展建設的道路至關重要。而混凝土澆筑是房建工程施工期間的常規環節,減少裂縫出現可以提升房建工程的安全性和穩定性。筆者從技術重點分析的層面探討了一次澆筑無縫施工技術的應用細節,主要圍繞著鋼筋綁扎、結構分層澆筑、表面整平以及密封養護等環節進行分析,通過膨脹系數的驗證,確定了該項技術體系能夠降低混凝土結構裂縫出現的概率,最大限度地提升了房建工程混凝土澆筑的效率和質量,滿足了工程質量提升的需求。而該項技術在實際應用的過程中,還有著創新和升級的空間,比如在混凝土原材料性能把控、溫度智能化控制等方面增加信息化方法,可以進一步縮減步驟并且提升施工的質量。