房屋建筑工程大體積混凝土施工技術(shù)

田春明

(山西旅游職業(yè)學(xué)院，山西 太原 030031)

1 大體積混凝土施工特征

在房屋建筑工程施工過程中，若混凝土結(jié)構(gòu)的橫斷面尺寸在1 m以上，則被稱之為大體積混凝土。在大體積混凝土施工過程中，控制溫度應(yīng)力所產(chǎn)生的混凝土裂縫是很關(guān)鍵的，應(yīng)當(dāng)結(jié)合一定技術(shù)手段，對(duì)溫度應(yīng)力加以控制，強(qiáng)化其澆筑過程時(shí)的熱量散發(fā)，保證澆筑過程中大體積混凝土內(nèi)外部溫差能夠得到良好控制，避免因?yàn)闇囟茸兓纬山Y(jié)構(gòu)裂縫。與普通混凝土相比，大體積混凝土有著下特征。

首先，將大體積混凝土施工應(yīng)用在高層建筑工程中，對(duì)施工技術(shù)有著較高要求，比如箱型結(jié)構(gòu)施工時(shí)，需保證施工過程沒有施工縫預(yù)留且在澆筑時(shí)應(yīng)當(dāng)保證連續(xù)性，不可停頓[1]；其次，大體積混凝土一次需要澆筑的混凝土方量較大，由于水泥材料水化熱作用明顯，澆筑時(shí)在混凝土內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生大量難以有效散發(fā)的熱量，而混凝土外表面在環(huán)境溫度影響下會(huì)相對(duì)低一些，導(dǎo)致其內(nèi)外部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生大量的溫度差，產(chǎn)生溫度應(yīng)力，產(chǎn)生混凝土結(jié)構(gòu)裂縫，影響工程項(xiàng)目整體建設(shè)質(zhì)量。

因此，在大體積混凝土施工過程中，應(yīng)當(dāng)全面了解施工流程，合理運(yùn)用施工技術(shù)，確保房建工程質(zhì)量及進(jìn)度。

2 工程概況

山西省某房建工程位于城市東北部，建筑主體為鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，為地上20層，地下2層的高層建筑工程，總建筑面積62 855.60 m2，其中包括地上建筑面積51584 m2，地下建筑面積11 271.6 m2，地下規(guī)劃建設(shè)車庫。其中裙房部分為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，工程基礎(chǔ)底板厚度為4 m，在電梯井處底板厚度為6 m，長(zhǎng)25.0 m，寬26.0 m，施工混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C40,抗?jié)B等級(jí)S8。混凝土一次性澆筑方量最少為2 900 m3，為大體積混凝土施工工程。

項(xiàng)目招標(biāo)文件中明確指出，該工程大體積混凝土結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)為三級(jí)，抗震防裂度為VII度，在地下2層設(shè)置防空地下室為人員隱蔽處?？偸┕すて跒?00 d。整個(gè)工程需經(jīng)歷兩個(gè)冬季和春季、秋季、夏季，具備交叉專業(yè)多、施工復(fù)雜等特點(diǎn)。山西省冬季較為干燥且相對(duì)寒冷，會(huì)增加施工難度并延長(zhǎng)施工周期。

在施工過程中，施工難點(diǎn)還體現(xiàn)在基礎(chǔ)底板厚度為4～6 m，山西省夏季施工最高溫度能達(dá)到30℃左右。施工采取就地取材原則，但項(xiàng)目所在地只有細(xì)砂，沒有中砂,為避免大體積混凝土出現(xiàn)早凝，混凝土拌和過程用冰代替一部分水，再利用循環(huán)水對(duì)溫度進(jìn)行控制。

3 大體積混凝土施工技術(shù)在房屋建筑工程中的應(yīng)用

3.1 大體積混凝土配合比設(shè)計(jì)

在大體積混凝土施工中，其原材料配合比設(shè)計(jì)是基礎(chǔ)內(nèi)容，同時(shí)也是保證施工質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)保障。在配合比設(shè)計(jì)中保證水泥、碎石、砂、外加劑、摻合料等原材料用量合理性，進(jìn)而確保大體積混凝土施工有序?qū)嵤Ｔ诎咐こ讨?，為保證大體積混凝土材料配比合理，在這一階段落實(shí)因地制宜原則，根據(jù)山西省當(dāng)?shù)貧夂驓庀髼l件，對(duì)大體積混凝土性能予以強(qiáng)化。

1)因地制宜地對(duì)水泥用量予以掌握?？紤]到在該工程施工時(shí)，天氣炎熱干燥，陽光直射，為避免水化熱過于嚴(yán)重，本次配比設(shè)計(jì)對(duì)水泥使用量予以控制，降低混凝土結(jié)構(gòu)裂縫發(fā)生幾率[2]。在這一過程中需進(jìn)行試樣試驗(yàn)，配比不同材料比例混凝土，保證其抗拉性能、抗壓性能、內(nèi)部應(yīng)力等綜合性能良好，對(duì)水泥用量進(jìn)行合理控制。

2)收縮變形是混凝土凝結(jié)過程時(shí)的主要問題，同時(shí)很容易產(chǎn)生收縮裂縫，尤其是山西地區(qū)，若沒有對(duì)其加以重視，凝結(jié)過程混凝土?xí)霈F(xiàn)大量細(xì)紋，所以在配比時(shí)加以一定量膨脹劑和摻合料，降低細(xì)紋裂縫出現(xiàn)幾率，同時(shí)控制水泥材料用量，提升大體積混凝土可塑性，對(duì)施工成本也能起到很好的控制效果。

3)大體積混凝土配比中，砂石材料是必不可少的，砂石材料應(yīng)保證平均粒徑在0.5 mm以上，根據(jù)試樣結(jié)構(gòu)嚴(yán)格控制用量。

另外，為更好地避免大體積混凝土施工結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生量，在與甲方單位溝通后，同意在每 m3混凝土中加入0.80～0.90 kg的杜拉纖維。保證大體積混凝土坍落度控制在(180±20)mm?？刂扑噙M(jìn)場(chǎng)時(shí)間及水泥本身溫度，通過噴淋的方式對(duì)砂石材料溫度予以控制。提前準(zhǔn)備冰水用于混凝土拌和過程中，在混凝土運(yùn)輸時(shí)對(duì)運(yùn)輸車輛進(jìn)行保溫隔熱措施，澆筑時(shí)對(duì)輸送泵管進(jìn)行隔熱處理，將混凝土澆筑溫度控制在30℃以下。本工程大體積混凝土原材料配比如表1所示。

表1 大體積混凝土原材料配比

3.2 大體積混凝土澆筑

1)大體積混凝土澆筑過程對(duì)混凝土的運(yùn)輸時(shí)間要求較高，混凝土裝車后需要在1 h以內(nèi)達(dá)到施工現(xiàn)場(chǎng)，且混凝土一旦初凝則不可進(jìn)入場(chǎng)地，禁止加水后再使用。為保證混凝土澆筑連續(xù)性，在現(xiàn)場(chǎng)需保證至少有2臺(tái)運(yùn)輸車輛等待澆筑。

2)為避免頻繁拆除泵管，通過平面分層澆筑和斜面分層澆筑的方式對(duì)筏板基礎(chǔ)展開澆筑。為減少混凝土表面裂縫，經(jīng)與甲方溝通在底板部分加入一定量的杜拉纖維，但甲方只允許在底板構(gòu)造上下1 m位置加入杜拉纖維，中間2 m區(qū)間不允許摻加。因此調(diào)整澆筑方案，對(duì)底板分4層澆筑，每層澆筑厚度為1 m，在單層澆筑時(shí)，進(jìn)行斜面分層澆筑，澆筑厚度控制在50 cm上下[3]。斜面分層澆筑如圖1所示。

圖1 斜面分層澆筑示意圖

通過倒退式澆筑的方式對(duì)混凝土進(jìn)行澆筑,劃分為3條寬度為8.60 m的澆筑帶,在確定澆筑范圍時(shí)綜合考慮泵車布料桿的長(zhǎng)度，確保每臺(tái)泵車負(fù)責(zé)各自區(qū)域的混凝土澆筑。先在一個(gè)區(qū)域?qū)⒒炷翝仓猎O(shè)計(jì)標(biāo)高,使混凝土形成扇形結(jié)構(gòu)，能夠向前流動(dòng)，然后繼續(xù)澆筑坡面。通過這一澆筑方法能夠?qū)⒈盟凸に嚨膬?yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來，確保后車混凝土均澆筑在前車混凝土的坡面位置，并且能夠在下層混凝土初凝前完成上層澆筑工作，有效避免了對(duì)泵管的頻繁拆裝，同時(shí)也方便覆蓋保溫已經(jīng)澆筑完成的部分。

3)為了能夠?qū)⒚谒皶r(shí)排出，在側(cè)模底部應(yīng)預(yù)留出排水孔。伴隨著混凝土澆筑工作進(jìn)行，泌水被推移至基坑頂端，當(dāng)所澆筑的混凝土大坡面接近頂端時(shí)，切換混凝土澆筑方向，從頂端開始澆筑。兩個(gè)斜坡相交形成了一個(gè)泌水的集水坑，在澆筑工作推進(jìn)下，集水坑逐漸成為水潭，這時(shí)通過水泵將聚集的泌水抽出。在大體積混凝土澆筑4～6 h左右，其表面大概率會(huì)出現(xiàn)塑性裂縫，這時(shí)可通過二次壓光或者澆筑層予以處理。

3.3 大體積混凝土振搗

混凝土振搗工作往往是與混凝土澆筑不可分割的，振搗對(duì)于提升混凝土質(zhì)量具有相當(dāng)重要的地位。在案例工程中選擇插入式振搗棒進(jìn)行振搗工作，插入時(shí)可以斜向插入也可以垂直插入，但要保證振搗棒插入點(diǎn)的均勻性。另外，在斜插振搗棒時(shí)應(yīng)將斜插角度控制在40°～60°，插入振搗棒時(shí)應(yīng)穩(wěn)定、準(zhǔn)確，嚴(yán)格遵循快插慢拔工藝流程[4]。在振搗上層混凝土?xí)r，應(yīng)保證振搗棒插入下層混凝土深度在50 cm左右，提升混凝土密實(shí)度，避免分層澆筑出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫。最后應(yīng)當(dāng)注意，在澆筑振搗施工中，振搗棒不能接觸模板四周及底部，會(huì)對(duì)混凝土振搗工作質(zhì)量產(chǎn)生較大負(fù)面影響。

3.4 大體積混凝土養(yǎng)護(hù)

大體積混凝土施工中最后的保溫養(yǎng)護(hù)同樣很關(guān)鍵，其目的是為了控制混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外部溫度差，降低結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力，控制混凝土溫度下降速度，從而提升混凝土的抗拉強(qiáng)度和抗裂能力，最大程度避免溫度裂縫的產(chǎn)生。在混凝土二次抹面后隨即可以開展覆蓋保溫養(yǎng)護(hù)工作，同時(shí)應(yīng)當(dāng)明確養(yǎng)護(hù)時(shí)混凝土結(jié)構(gòu)的溫度控制指標(biāo)，以此為依據(jù)完善養(yǎng)護(hù)策略。在案例工程中，采取先將一層塑料薄膜覆蓋在混凝土表面上，然后進(jìn)行蓄水養(yǎng)護(hù)，混凝土澆筑初期，其水化作用相對(duì)較快，及時(shí)覆蓋薄膜能夠起到保溫作用，避免結(jié)構(gòu)表面過快脫水干燥而形成干縮裂縫。在本次工程中，由于墻柱結(jié)構(gòu)、后澆帶的結(jié)構(gòu)形式特殊性，應(yīng)當(dāng)著重展開保溫養(yǎng)護(hù)，經(jīng)過溫度測(cè)量和混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)合格后，方能撤掉蓄水和塑料薄膜，使混凝土自然散熱。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著建筑工程量越來越大，大體積混凝土施工在建筑工程施工中越來越常見，但其施工具備一定復(fù)雜性，在澆筑時(shí)需保證連續(xù)性且與振搗工作緊密配合。在筆者參與的山西省某房建工程中，結(jié)合地區(qū)氣候差異性對(duì)混凝土配比進(jìn)行嚴(yán)格控制，并科學(xué)落實(shí)混凝土澆筑、振搗、養(yǎng)護(hù)等工作，施工后大體積混凝土無明顯結(jié)構(gòu)裂縫，強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，該工程按期保質(zhì)竣工。

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