高層建筑大體積混凝土施工技術分析

摘 要：高層建筑大體積混凝土施工不當，容易造成不平整、裂縫、結構缺陷等問題，因此本文分析了大體積混凝土在高層建筑中的特殊挑戰，包括溫度控制、材料選擇、澆筑與振搗技術、冷卻水管的布置、分層澆筑策略以及養護等環節的問題。文章強調了混凝土溫度控制的重要性，并利用冷卻水管循環冷卻水來有效管理混凝土內部溫度，防止溫度裂縫的產生。結合大體積混凝土的特點，施工中宜采用分層澆筑的方法。此外在混凝土施工中，還需要做好保溫保濕措施，以減少混凝土表面的水分蒸發，避免早期開裂。通過對這些施工流程的深入分析，進一步明確大體積混凝土施工中的重點問題，以優化施工流程，提升高層建筑大體積混凝土施工的效率和效果。

關鍵詞：混凝土；裂縫控制；溫度應力；高層建筑

1 前言

大體積混凝土柱作為現代高層建筑工程的重要組成部分，其構建品質直接影響著整體建筑的安全性能與長期使用效能。但是，由于這類結構通常具有較大的體積，在澆筑作業時會面臨諸多挑戰，極易因溫度波動、收縮應力等各種因素干擾而產生裂縫，進而削弱建筑結構的穩定性和安全性，提升潛在的安全風險。為此，在開展大體積混凝土澆筑時，必須采取嚴謹有效的策略，精準管控施工工藝、流程，控制溫度裂縫的發生，以確保建筑結構的完整性。

2高層建筑中大體積混凝土特點分析

2.1拉伸性能局限性

混凝土作為一種建筑材料，其固有的脆性特征限制了其抗拉性能，這意味著硬化后的混凝土結構在承受拉伸和形變方面表現不佳。對于高層建筑中的大體積混凝土結構，由于其截面尺寸龐大，往往需要大量使用水泥。在混凝土澆筑完成后，水泥與水發生化學反應，釋放出大量熱量，但由于大體積混凝土結構內部散熱困難，導致這部分熱量短時間內在結構內部積聚，形成明顯的溫升現象[1]。與_{HQm+vxX1iGviG5zsDinstg==}此同時，混凝土結構的表面溫度通常接近環境溫度，這種內外溫差的存在（往往超過25℃）促使混凝土結構內部產生溫度應力變形，由于外部約束的存在，結構無法自由膨脹或收縮[2]，從而在內部產生較高的拉應力。這種應力集中極易引發混凝土開裂，不僅破壞了結構的完整性，還進一步削弱了混凝土的抗拉能力，為建筑工程埋下安全隱患，嚴重威脅到建筑施工的整體質量與安全性能。

2.2強度要求高

高層建筑施工中，大體積混凝土常被應用于地基及其他關鍵受力部位，因此對混凝土的強度要求極為嚴苛，需滿足高標準的承載力和耐久性。然而，在實際操作中，大體積混凝土多用于建筑基坑內部，這一特殊的施工環境極大影響了混凝土的自然散熱過程，加之高層建筑結構本身的復雜性，需要密集布設大直徑鋼筋，以增強結構的整體性和抗震性能[3]。這種鋼筋布置方式會顯著改變混凝土的變形模量，當混凝土在硬化和收縮過程中，鋼筋骨架表面易產生微裂紋，這些裂紋的出現不僅破壞了混凝土的連續性，還削弱了鋼筋與混凝土之間的粘結力，進而降低了大體積混凝土結構的整體強度和承載能力。

3高層建筑大體積混凝土施工工藝控制對策

3.1施工前準備工作

下文將以本人實際經歷的廈門某商業中心工程項目為例，分析大體積混凝土施工過程中的工藝技術控制。

（1）材料選取與質量控制：在挑選水泥、外加劑、骨料等原料時，應嚴格依據項目需求和大體積混凝土施工標準，確保所有材料的性能指標符合工程要求。優先選用強度適中、水化熱較低的水泥類型，如低熱礦渣硅酸鹽水泥，并進行詳盡的質量檢驗與配比試驗[4]。考慮到經濟性和環保性，應合理增加粉煤灰等礦物摻合料的比例，以優化混凝土的性能。選定的粗骨料粒徑應控制在40mm以下，碎石粒徑不超過30mm，且必須經過徹底清洗，清除附著的泥土雜質。細骨料砂石的含泥量應嚴格控制在3%以內，以保證混凝土的純凈度和穩定性[5]。

（2）技術交底與配比優化：施工前，需組織技術人員進行全面的技術交底，確保每位參與人員熟悉施工流程和規范，遵循設計圖紙和混凝土配比指導原則。重點關注混凝土的長期強度發展，基于60天齡期的強度數據，合理調整水泥用量，結合現場施工條件，確定最終的試驗配比和適宜的水灰比，有效管理混凝土的流動性，避免過度坍落。

（3）鋼筋與模板的檢查驗收：對大體積混凝土結構中的鋼筋和模板進行全面檢查，確保其清潔無污，無油漬和異物殘留。

3.2科學設計混凝土配合比，降低水化熱

為確保工程項目中使用的混凝土完全契合設計規格，項目團隊與混凝土供應商緊密合作，基于現有原材料的實際性能，精心設計并評估了六種不同的配比方案。在全面分析與深入討論后，最終確定了一套最佳的混凝土配合比，以60天的強度測試結果作為評判基準。以下是該項目選用的主要混凝土原料詳情，水泥最初選擇了P·O 42.5型普通硅酸鹽水泥，經實驗室檢測，該水泥的各項性能指標滿足國家標準，且具有較高的活性。然后在經過測試之后，發現原水泥方案的水化熱指標超出了標準規定，無法滿足項目的設計施工要求。因此項目團隊重新優化設計方案。第一是通過優化混凝土配方，適度減少水泥用量，同時引入適量的礦物摻合料，如粉煤灰或礦渣粉，以替代部分水泥，既降低成本，又有效控制了水泥用量在220kg/m3左右，達到降低水化熱的效果；第二是開展絕熱溫升計算，結合現場實際情況，實施外部冷卻和內部保溫的雙重策略，即在混凝土澆筑后，采用冷卻水管循環冷水降低混凝土內部溫度，同時覆蓋保溫材料以減少表面熱量散失，形成內外溫差的平衡，避免因溫度驟變而引發混凝土開裂。

粉煤灰項目團隊直接采用了該地區某火力發電廠的粉煤灰，符合國際Ⅱ級標準；礦渣則采用爐渣粉；粗骨料粒徑范圍在2.5cm以下至0.5cm以上，其中針片狀顆粒占比僅為3.1%，泥質含量和泥塊分別控制在0.2%；砂子的含泥量控制在0.3%左右，細度模數介于2.7至2.9之間，反映出砂子的顆粒級配良好，適合混凝土拌和。砂中的石粉含量同樣維持在0.3%左右，堆積密度為1750kg/m3，完全符合國家相關標準中對砂子使用的規范要求；減水劑的選用上，項目團隊決定采用高效能的聚羧酸系減水劑，其最大減水率高達26%，固含量超過20%，含氣量約為3.2%，氯離子含量控制在0.3%左右，具有良好的性能；為增強混凝土的抗裂性能，項目特別選用了復合纖維抗裂劑。在此基礎上，工程技術人員在專家的指導下，精心設計了七組不同的配合比方案，并進行了多輪的試驗驗證。最終確定了一組適合工程標準的配合比。在這一配合比下，混凝土的坍落度為210mm，入模溫度在11°C～16°C，初凝時間在14h左右，展現出良好的施工性能和硬化特性。

3.3混凝土運輸、振搗

在大體積混凝土澆筑作業中，考慮到底板混凝土澆筑量龐大，因此在作業中需采用強制攪拌機，攪拌過程中需保證連續性。一旦混凝土拌和完成，確保在一小時內將其運送至澆筑地點，以保持其最佳的工作性能。若在運輸途中發現混凝土有離析現象或需添加外加劑，可以通過加快攪拌車的攪拌速度，每次攪拌時間不少于兩分鐘，來恢復混凝土的均勻性。盡量避免向混凝土中額外加水，以維護其設計初期強度。為了保證混凝土最終結構強度，應按照專人負責振搗工作，配備插入式振動棒和混凝土輸送泵，以適應現場澆筑的前后振搗需求。在混凝土卸料點和坡腳處設置的振搗帶，分別用作上部位置和下部位置的振搗工作。為使混凝土澆筑作業順利進行，卸料口坡度要合理設計，避免混凝土堆積。同時，精準調控振搗間距、深度與時間，避免與模板和鋼筋的直接接觸，防止結構損傷。

對于高層建筑而言，大體積混凝土的高度較大，振搗后易出現表面水泥漿覆蓋，導致結構表面不平整。為解決這一問題，可使用長刮尺對混凝土表面進行平整處理。混凝土初凝階段，可使用木抹子對結構表面進行抹平，可減少因固化收縮而產生的表面干裂紋。

3.4混凝土溫度控制

高溫環境下或是結構尺寸較大的情況下，混凝土內部的水化熱可能導致溫度上升，從而引起溫度應力，最終導致混凝土開裂。為了控制混凝土溫度，一種常用的方法是在混凝土內部鋪設冷卻管，通過循環冷卻水來吸收和帶走混凝土內部的熱量。施工人員可以根據設計圖紙，在模板或鋼筋網中預置冷卻管的位置，確保冷卻管均勻分布在整個結構中。使用支架來布置冷卻管，防止混凝土澆筑過程中讓冷卻管位移。在冷卻水管布置上，縱向間距設定為145cm，首排水管與基礎頂板的距離控制在150cm之內，次排水管與基礎底板的距離同樣保持在150cm之內，水平方向的間距亦不超過150cm。依據“熱流至冷流”原則布置水管，將進水口置于混凝土中心，而出水口則位于混凝土邊緣。每條冷卻水管的進水口和出水口應獨立設置，所有管口至少延伸出混凝土100cm。最后，將冷卻水管網安放在鋼筋支架和橫梁上方，確保水管與橫梁牢固綁定，以最大程度避免堵塞和漏水現象，保障冷卻系統的正常運行。

冷卻管之間應使用螺紋、卡箍等方式連接，并使用防水膠帶纏繞連接處，保證接頭的位置不漏水。冷卻管的進水口和出水口應伸出混凝土表面，便于連接冷卻水系統。在混凝土澆筑過程中，冷卻管應保持封閉，直到混凝土達到一定強度，再開始通水冷卻。混凝土澆筑后，當混凝土內部溫度達到預設值時，開始通水冷卻。冷卻水的溫度應控制在合適的范圍內，避免溫差過大導致混凝土開裂。在冷卻完畢之后，在管內注入水泥砂漿或其他材料，以填滿管道并封堵，確保不會影響混凝土的結構強度。

3.5澆筑與養護

大體積混凝土梁的施工，尤其是在夏季高溫條件下，需特別關注混凝土溫度管理。為避免因入模溫度過高引發的溫度裂縫，應采取有效措施，如覆蓋隔熱材料、定時灑水降溫，確保混凝土入模溫度不高于30℃。澆筑作業宜采用分層施工法，從一端逐步推進至另一端，每層澆筑厚度控制在約500mm，確保混凝土均勻分布。每一澆筑層完成后，須迅速銜接下一層施工，嚴禁上層混凝土出現初凝，以免影響層間粘結強度。整個澆筑過程應保持連續性，避免中途停頓；如遇必要中斷，應立即啟用汽車泵繼續澆筑，防止施工冷縫的產生，保證混凝土結構的整體性和強度。

分層澆筑的核心在于確保每一層混凝土的振搗密實，避免長時間停留，以免新舊混凝土間產生不良粘結。完成首層混凝土澆筑后，緊接著進行第二層澆筑，依此類推直至全部澆筑完成。本工程采用的降溫養護策略主要包括外部保溫養護與冷卻水管循環降溫。在混凝土澆筑完成后，需立即在其表面進行濕潤養護，以保持混凝土的濕度，促進其硬化。為此，技術人員在混凝土表面鋪設了雙層麻袋和一層塑料膜，以減少水分蒸發，同時覆蓋塑料薄膜，進一步增強保濕效果。在冷卻水管循環降溫過程中，需確保混凝土內外溫差不超過25°C，實施不少于14天的持續養護。養護期間，應定期檢查保溫層的完好性，保持混凝土表面持續濕潤。拆除保溫層時，建議采取分層拆除的方式，只有當混凝土內外溫差降至20°C以下時，方可完全拆除所有保溫層。

4結論

綜上所述，高層建筑大體積混凝土施工技術的掌握與應用，是確保建筑結構安全、穩定及耐久性的關鍵。通過對材料選擇、溫度控制、澆筑與振搗技術、冷卻水管布置、分層澆筑策略以及養護措施的精細化管理，可以有效克服大體積混凝土施工中的各種挑戰。本文的分析不僅強調了技術細節的重要性，也突顯了科技創新與實踐經驗相結合的價值。施工過程中需要嚴格控制配合比、運輸、振搗、水化熱等技術問題。只有將各個環節有機結合起來，才能有效避免因溫度、收縮應力等因素導致的裂縫問題，確保混凝土結構的安全可靠。

參考文獻

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