土木工程建筑中混凝土結(jié)構(gòu)的施工工藝

收稿日期：2023-11-21

作者簡介：張瓊雨（1987—），女，山東德州人，碩士研究生，講師，研究方向：結(jié)構(gòu)工程。

摘 要：以某工程概況實例，針對土木工程建筑中混凝土結(jié)構(gòu)的施工工藝進行了深入研究，確定混凝土原材料的選用，詳細闡述混凝土結(jié)構(gòu)的施工工藝，包括制備配比技術(shù)、混凝土攪拌、混凝土澆筑、混凝土搗實和混凝土運輸技術(shù)，提出控制混凝土結(jié)構(gòu)施工過程中的溫度應(yīng)力的措施及抗裂能力等，以確保混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和性能。

關(guān)鍵詞：土木工程；混凝土結(jié)構(gòu)；施工技術(shù)；應(yīng)用

中圖分類號：TU755? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2024）03-0022-03

0 引言

混凝土結(jié)構(gòu)在土木工程建筑中扮演著重要的角色，其施工工藝直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和性能。因此，深入研究混凝土結(jié)構(gòu)的施工工藝，探索有效的控制措施，對于提高施工質(zhì)量、降低工程風(fēng)險具有重要意義。本文旨在系統(tǒng)介紹混凝土結(jié)構(gòu)的施工工藝和相關(guān)的控制措施，以期為土木工程建筑中混凝土結(jié)構(gòu)的施工提供指導(dǎo)和參考。

1 工程概況

某建筑工程采用混凝土結(jié)構(gòu)，墊層采用C20P6混凝土，主體采用C25混凝土，負一層和基礎(chǔ)均采用C30混凝土[1]。建筑工程質(zhì)量與混凝土結(jié)構(gòu)施工水平的高低有關(guān)，因此施工單位高度重視混凝土結(jié)構(gòu)施工，精選材料，設(shè)計科學(xué)的混凝土配合比，規(guī)范拌和、澆筑、振搗、養(yǎng)護，保證混凝土結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。

2 混凝土的原材料

2.1 水泥

各類型水泥的性能各異，以強度等級為42.5 MPa的硅酸鹽水泥為例，澆筑3 d后的水化熱參數(shù)為250 kJ/kg，而同強度等級的礦渣硅酸鹽水泥在相同齡期時則為180 kJ/kg。市面上可選擇的水泥類型較多，需要根據(jù)工程要求、現(xiàn)場施工條件、成本控制等選擇合適類型的水泥[2]。例如，若要建造無縫混凝土結(jié)構(gòu)，可以優(yōu)先考慮水化熱較弱的礦渣硅酸鹽水泥，采用此類水泥能夠預(yù)防裂縫，保證混凝土結(jié)構(gòu)的完整性。

2.2 骨料

以粗骨料為例，粒徑需≤4 cm，并同時滿足小于實心板厚度的1/3和小于構(gòu)件整體厚度的3/4兩項要求。混凝土結(jié)構(gòu)的收縮程度、裂縫形成情況均與骨料有關(guān)，現(xiàn)階段應(yīng)用較為廣泛的是吸水率為0.2%的石灰?guī)r或吸水率為5%的砂巖骨料，含石灰?guī)r的混凝土結(jié)構(gòu)、含砂巖的混凝土結(jié)構(gòu)在1年范圍內(nèi)的收縮率分別為0.04%、0.116%。

2.3 外加劑

外加劑的作用在于改善混凝土的性能，降低施工難度，提高施工質(zhì)量。在選擇外加劑時，需要考慮到其與混凝土中其他原材料的性質(zhì)相容性，不可發(fā)生不良反應(yīng)。詳細檢查外加劑的生產(chǎn)許可證、質(zhì)檢報告，初步選擇外加劑后，進行試驗檢測，評價不同類型外加劑以及不同摻量時混凝土的性能，經(jīng)過對比分析后，確定合適的外加劑應(yīng)用方式。

3建筑混凝土結(jié)構(gòu)施工工藝

3.1 材料選用方式

優(yōu)先選用水化熱較低的水泥，控制水泥的用量，防止混凝土結(jié)構(gòu)開裂。骨料的粒徑、密度均要達標，保持干凈。外加劑可考慮減水劑、緩凝劑等，與水泥、粗骨料等原材料共同作用，通過外加劑改善混凝土的性能，提高結(jié)構(gòu)的強度。

在選用混凝土的原材料時，需要以提高混凝土性能、減少結(jié)構(gòu)裂縫、降低材料用量為基本要求，材料選用要求如下：水泥硅酸鹽水泥，任何受潮結(jié)塊、過期的水泥均不投入使用；細度模數(shù)為2.6～2.8、含泥量低于3%的長江中砂；粒徑為5～32 mm、含泥量低于3%的石子。

3.2 混凝土拌和

3.2.1 投料順序

以配合比為準，精準稱量原材料，按照“石子→水泥→砂子”的順序依次摻料。若需摻入粉煤灰，則連同水泥共同摻入。外加劑包含減水劑、緩凝劑等，與粗骨料同時加入。外加劑為粉狀時，先稱量好外加劑，將其裝入小包裝袋內(nèi)，根據(jù)混凝土拌制量投入合適袋數(shù)的外加劑；外加劑為液狀時，與水共同加入。

3.2.2 攪拌時間

根據(jù)攪拌形式和攪拌機出料量控制混凝土的攪拌時間，以最短攪拌時間為例，控制要求如表1所示。

3.3 混凝土運輸

混凝土拌和完成并且通過質(zhì)量檢驗后，由運輸車裝載混凝土，及時運送至施工現(xiàn)場。提前規(guī)劃運輸路線，縮短運輸距離，保證運輸?shù)缆酚辛己玫慕煌ㄍㄐ袟l件。根據(jù)混凝土拌和量和現(xiàn)場施工用量控制運輸車的數(shù)量，保證供料充足[3]。

混凝土泵送時，泵管內(nèi)徑與最大碎石粒徑的比值屬于重點控制指標，以泵送高度變化范圍為0.5～1 m、超出1 m兩種情況為例，兩者之比分別為3∶1～4∶1、4∶1～5∶1。

3.4 混凝土澆筑

需有序進行土木工程建筑結(jié)構(gòu)混凝土澆筑施工活動，豎向澆筑前，在結(jié)構(gòu)底板鋪墊厚度為0.5～1 cm的水泥砂漿。混凝土的自由傾落高度需在2 m以內(nèi)，避免材料分層離析。若自由傾落高度超過2 m，增設(shè)串筒或溜槽，輔助下料。墻體及梁柱的混凝土澆筑結(jié)束后，進行現(xiàn)場防護，靜置1～2 h，防止接頭部位出現(xiàn)裂縫。

土木工程建筑中常存在大體積混凝土澆筑項目，可根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸和現(xiàn)場施工條件采取分段分層或斜面分層的澆筑方法，關(guān)鍵要點為：①單層澆筑連續(xù)進行，各層均一次澆筑成型。②大體積混凝土的散熱條件差，可能由于內(nèi)部溫度偏高、表面溫度偏低而出現(xiàn)溫差裂縫，為避免此問題，需要將混凝土入模溫度控制在28℃以內(nèi)，并保證澆筑時溫升幅度在45℃以內(nèi)。③大體積混凝土分層澆筑時將產(chǎn)生施工縫，需嚴格依據(jù)規(guī)范處理施工縫，不可由于施工縫的設(shè)置而影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。④管控每層混凝土施工質(zhì)量，確認本層質(zhì)量達標后才可施工后一層，以此類推，在源頭上規(guī)避隱患。

3.5 混凝土振搗

振搗裝置采用插入式振搗器，由于土木工程建筑的結(jié)構(gòu)形式多樣，需要根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸選擇合適規(guī)格的振搗器，保證振搗范圍的合理性。以φ50規(guī)格的振搗器為例，其最大振搗半徑為50 cm。振搗點的間距為300 mm，呈梅花型布置，以快插慢拔的方式逐點依次振搗[4]。嚴格控制振搗范圍，防止振搗棒碰觸模板、鋼筋及預(yù)埋件。

4 混凝土結(jié)構(gòu)施工控制策略

4.1 控制混凝土的溫度應(yīng)力

混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度將由于水泥水化熱而快速升高，混凝土表面溫度下降速度比內(nèi)部快，進而由于大溫差而產(chǎn)生溫度應(yīng)力，容易引起裂縫。嚴格控制混凝土的溫度應(yīng)力是保證混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的重要前提[5]。在設(shè)計配合比時，需要選擇水化熱低的水泥，降低水泥的用量，摻入適量減水劑，緩解水泥水化熱。不同水泥的水化熱程度不盡相同，根據(jù)工程實踐經(jīng)驗，大壩水泥等低水化熱水泥能夠在保證強度的前提下減弱水化熱，控制溫度應(yīng)力，因此在建筑工程中可以優(yōu)選大壩水泥。混凝土拌制階段，適當延長攪拌時間，釋放一部分水泥水化熱。

混凝土澆筑時的氣溫存在明顯波動，可能造成混凝土自身溫度與氣溫的差異過大，容易產(chǎn)生溫度應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。因此，在混凝土施工中還需根據(jù)氣溫的變化動態(tài)調(diào)節(jié)混凝土澆筑溫度，需要縮小各自溫度的差異。

4.2 應(yīng)用高性能混凝土

建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量要求日益提高，部分建筑工程開始廣泛應(yīng)用高性能混凝土，依靠材料的性能優(yōu)勢提高施工質(zhì)量[6]。采用科學(xué)的制備方式是保證高性能混凝土應(yīng)用效果的重要前提，具體需考慮如下2點內(nèi)容：①剔除粒徑超2 mm的粗骨料，提高混凝土的堆積密度，降低孔隙率，使施工成型的混凝土結(jié)構(gòu)更加密實穩(wěn)定。②向高性能混凝土中摻入較高活性組分相容性的減水劑，通過外加劑來改善混凝土的性能。考慮到水膠比對混凝土的性能存在明顯的影響，因此外加劑宜采用高效減水劑，目的在于適當降低水膠比，保障混凝土的性能。

4.3 提升混凝土的抗裂性

裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)中的常見質(zhì)量問題，在施工中常采取一些技術(shù)策略，提升混凝土的抗裂性能。根據(jù)建筑工程對混凝土性能的要求，妥善應(yīng)用添加劑，保證此類外加材料的類型和數(shù)量均合理，通過添加劑控制混凝土的自縮值，防止因混凝土劇烈收縮而出現(xiàn)裂縫。無機纖維、有機纖維等增強材料可提升混凝土的抗裂性能，因此可向混凝土中摻入此類材料，材料類型以及用量根據(jù)試驗結(jié)果而定。

綜合考慮土木工程建筑現(xiàn)場施工條件以及工程建設(shè)要求，初步擬定多個混凝土配合比方案。在實驗室進行試配與檢驗，根據(jù)混凝土性能檢測結(jié)果評價各方案的可行性，經(jīng)過對比分析后選擇最佳的方案。由拌和人員嚴格按照方案要求控制原材料的用量，以科學(xué)的配合比拌制強度、抗裂性各項指標均符合要求的混凝土，再規(guī)范施工，達到防開裂的效果。

4.4 管控混凝土施工細節(jié)

混凝土澆筑前，從尺寸、位置、穩(wěn)定性、相鄰兩板拼接情況多個方面評價模板的安裝效果，做好糾偏、加固等工作，以便順利進行混凝土施工。模板、鋼筋的雜物均要被清理干凈，防止因雜物混入混凝土中而出現(xiàn)質(zhì)量問題。

在混凝土澆筑過程中，及時采取振搗措施，通過振搗作用提高混凝土的密實性。振搗時，控制振搗設(shè)備的作業(yè)點位、振搗延續(xù)時間，振搗設(shè)備不可碰觸模板、鋼筋及預(yù)埋件，且不可出現(xiàn)漏振、欠振、過振現(xiàn)象。

根據(jù)現(xiàn)場施工條件制定連續(xù)澆筑施工方案，由專人在現(xiàn)場加強管理，盡可能做到連續(xù)施工。若混凝土施工中斷，按規(guī)范設(shè)置施工縫，使縫兩端混凝土穩(wěn)定結(jié)合，不影響混凝土結(jié)構(gòu)的完整性和穩(wěn)定性。混凝土澆筑、振搗兩項操作密切配合，防止?jié)仓笪醇皶r振搗。拌和人員與現(xiàn)場施工人員取得聯(lián)系，根據(jù)實際施工需求動態(tài)調(diào)節(jié)混凝土拌制量。施工期間加強自檢，發(fā)現(xiàn)問題后及時處理，不遺留質(zhì)量隱患和安全隱患。

4.5 加強溫度監(jiān)測

溫度是建筑混凝土結(jié)構(gòu)施工中的重點控制指標，需要合理布置測溫點。在施工過程中，及時檢測混凝土各部位的溫度，評價溫度變化趨勢，采取溫度控制措施，將溫度穩(wěn)定在合理范圍內(nèi)，以免產(chǎn)生溫度應(yīng)力。對混凝土結(jié)構(gòu)溫度監(jiān)測實施智能化工作策略，在混凝土結(jié)構(gòu)中埋設(shè)熱敏傳感器，在混凝土施工過程中，用此儀器采集溫度數(shù)據(jù)，判斷混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部、表面各關(guān)鍵部位的溫度。工程施工人員以溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)為準，采取溫度控制措施。工作人員詳細采集各項測溫數(shù)據(jù)，準確分析、科學(xué)控制。混凝土溫度監(jiān)測頻率遵循的是前期高頻率、后期低頻率的基本原則，發(fā)生異常情況時需增加測溫頻率，具體如表2所示。

4.6 養(yǎng)護

科學(xué)養(yǎng)護有助于混凝土正常成型，避免混凝土結(jié)構(gòu)強度偏低、開裂等問題。混凝土澆搗結(jié)束后，及時進行養(yǎng)護，可在表面覆蓋麻袋、草墊等具有良好吸水性的材料。混凝土結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護采用澆水養(yǎng)護的方法，初期噴灑，待混凝土逐步固結(jié)后，后續(xù)可調(diào)整為用水管澆水的方法，澆水次數(shù)和澆水量根據(jù)養(yǎng)護情況而定，以覆蓋物保持濕潤的狀態(tài)為宜。部分混凝土結(jié)構(gòu)的體積較大，養(yǎng)護時間需延長至28 d，充分養(yǎng)護后，確保混凝土可正常成型。

養(yǎng)護過程中，及時監(jiān)測溫度并進行控制，重點在于監(jiān)控混凝土內(nèi)部與表面的溫差以及表面與環(huán)境的溫差，防止各部位的溫差過大。此外，對于已經(jīng)具有一定強度并且體積較大的混凝土結(jié)構(gòu)，由于其環(huán)境適應(yīng)能力較強，遇水后不易出現(xiàn)脫皮離析現(xiàn)象，在養(yǎng)護此部分混凝土?xí)r，可在四周筑起臨時小堤，將水面高度控制在40～60 mm，采取灌水養(yǎng)護方法。

根據(jù)不同施工時間段采取合適的養(yǎng)護方法，例如：夏季氣溫較高、天氣干燥，采用冷水降溫的方法養(yǎng)護混凝土，為避免開裂，混凝土與水的溫差需在20℃以內(nèi)。冬季氣溫較低，混凝土可能在低溫環(huán)境中被凍傷，可采用保溫模板或其他具有良好保溫性能的材料，進行加熱養(yǎng)護。

5 結(jié)束語

混凝土結(jié)構(gòu)的施工工藝在土木工程建筑中具有重要的地位和作用。在施工工藝中，混凝土配合比的確定、澆筑過程的控制和養(yǎng)護方案的實施是關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，合理的配合比能夠保證混凝土的強度和耐久性，而良好的澆筑過程可以避免出現(xiàn)空洞和裂縫。在實際施工過程中，需要嚴格按照規(guī)范要求進行操作，注重細節(jié)，確保施工工藝的有效執(zhí)行，以確保混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和安全性。

參考文獻

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