超高层超长筏板大体积混凝土施工技术研究

王鑫

摘要：如今我国经济发展速度越来越快，城市超高层建筑的建设和发展速度也越来越快，超高层建筑筏板基础的大体积混凝土技术应用越发普遍。大体积混凝土施工是建筑工程施工中的难点和关键点，与整个建筑结构的耐久性和安全性有关。在高层建筑施工中的基础的稳定性是施工中的重中之重，对施工中可能出现的问题要提前进行分析并做出相对应的措施方案，以防出现裂缝影响整理结构稳定性。本文主要分析了大体积混凝土在施工中的一些控制措施，希望能对以后的施工提供参考。

关键词：超高层；筏板；大体积混凝土； 施工控制

1 引言

随着经济的发展，人民生活水平的提高，超高层建筑不断涌现，基本形式变得更加复杂和规模化，在这些高层建筑中大体积混凝土的应用也随之增多。由于体积大，大体积混凝土在各种因素下容易产生裂缝，对建筑物的安全性和耐久性构成严重威胁。大体积混凝土的施工质量也与整个建筑结构的质量直接相关。

2 大体积混凝土的定义及特征

依据GB 50496-2009 大体积混凝土施工规范：

最小几何尺寸不小于1米的混凝土结构或混凝土预计会由于混凝土中水泥材料水化引起的温度变化和收缩而产生有害裂缝。

在超高层混凝土施工过程中，基础筏板混凝土较厚，表面系数较小，水泥水化热释放较为集中，内部温升较快。当混凝土内外温差较大时，混凝土会产生温度裂缝，影响结构安全。如何通过有效的施工措施来减少混凝土的裂缝，保证筏板的质量是本文研究的重点。

3 工程概况

高新NEWORLD项目位于陕西省西安市高新技术产业开发区，集办公、商务、休闲、娱乐为一体的城市综合体，总建筑面积208400㎡，由1#楼、2#楼、3#楼、裙楼及地下车库5部分组成，其中3#楼为框架核心筒结构、建筑高度193.5m，地下3层，地上39层，属于超高层建筑。

3#楼筏板为筏型基础加承台基础，砼等级为C40，掺复合纤维膨胀抗裂剂、抗渗等级为P8。核心筒区域为筏型基础、底板厚度为 3.0 m ，外框为承台基础、厚度为2.9m，局部底板电梯井处最厚处为5.32m。为了加快基础阶段施工，本工程取消了两条伸缩后浇带，筏板东西长56m，南北宽42m，总方量6252m3，浇筑时间约60小时，采用蓄水养护、养护时间15天、浇筑时间于5月中旬。.下面以本工程为例，提出了大体积混凝土施工控制措施，期望能给同类超高层建筑大体积混凝土施工技术提供技術参考。

筏板取消后浇带示意图

4 混凝土原材料的确定

在施工过程中一般使用低热矿渣硅酸盐水泥或者硅酸盐水泥来减少混凝土的水热化。为了保证板坯混凝土的质量，对原材料提出了更高的要求：需要特别注意早期的水化热和混凝土的体积稳定性的控制。

（1）采用低热P.O42.5水泥；

（2）采用Ⅱ级粉煤灰；

（3）细集料采用中砂；

（4）粗集料选用5-25mm 优质连续级配碎石；

（5）外加剂采用缓凝型TSH-Ⅰ泵送剂，推迟水化热峰值的出现；

（6）采用S95矿渣粉；

（7）采用HY-CC型复合纤维膨胀抗裂剂，能增强钢筋与水泥表面的握裹力，有利于增强混凝土的抗裂性能、本工程筏板取消了两道伸缩后浇带，筏板长度达56m。

5 优化混凝土配合比

减少混凝土用水量，控制水泥的最大用量；采用优质粉煤灰作为混合材料，对控制混凝土水化热，提高混凝土的体积稳定性具有很好的用途。缓凝型TSH-I泵送剂的使用延迟了水化热温度升高的开始，延迟了水合反应的进程，并控制了混凝土的早期水化反应速率。为了达到控制水化热早期升温的目的，以60d强度的混凝土作为延长混凝土放热时间的指标。经过多次试验后，大体积混凝土配合比的最终测定结果如下表所示。

表1 C40筏板混凝土配合比

6 大体积混凝土浇筑方法

大体积混凝土遵循浇筑本工程大体积混凝土浇捣采用“斜面分层、薄层浇注、一次到顶”的浇注方法，每层浇注高度应控制在500mm左右，坡度取1：6 ～1：7。层间最长的间歇时间不应大于混凝土的初凝时间。混凝土浇筑按由低到高的原则浇

筑，沿长边方向自一端向另一端进行。由于本工程场地狭窄，场区内泵车位置和行车路线受到限制，按照浇筑方向“由远及近，由低到高”的原则，确定大体积浇筑方向为由东向西顺序浇筑。

筏板平面布置图

浇筑顺序图

7 混凝土收面

在最终冷凝之前，混凝土板几乎没有强度，或者强度非常小。毛细管中的大的负压导致混凝土迅速收缩，并且混凝土的强度不能承受混凝土本身的收缩，因此容易产生裂缝。为减少裂缝的产生，采用如下施工工艺：

浇筑混凝土面层—用铁抹子初步收面整平，并覆盖塑料薄膜—终凝前揭开薄膜，磨光机收面，人工抹子收面—混凝土表面拉毛—覆盖塑料薄膜及保温棉—蓄水养护。

由于混凝土大面积坍塌，大体积混凝土采用二次挤压处理工艺，在混凝土初凝后或混凝土预浸后，及时覆盖塑料薄膜，可有效避免过度潮湿控制混凝土表面非结构性细裂纹的发生和发展。

8 混凝土泌水处理

大流动性混凝土在浇筑和振捣过程中，大部分上涌的泌水和浮浆顺混凝土坡面流到坑底，并汇集到浇筑方向的一侧，由软轴抽水机抽走泌水；少量来不及排除的泌水随着混凝土推进而被赶至基坑顶部，由模板顶部排出。

当混凝土大坡面的坡脚接近顶端模板时，改变混凝土浇筑方向，即从顶端往回浇筑，与原斜坡相交成一个积水坑，另外有意识地加强侧板处的混凝土浇筑强度，这样积水坑逐步在中间缩小成水潭，并将水及时排除。采用这种方法基本上排除了最后阶段的所有泌水。浇筑过程中砼的泌水要及时处理，免使粗骨料下沉，砼表面水泥砂浆过厚致使砼强度不均和产生收缩裂缝。

当混凝土斜坡的坡度接近顶部模板时，改变混凝土浇筑方向，即从顶部后倾，并与原始斜坡相交，形成一个水坑。另外，有意识地加强侧板的混凝土浇筑强度，使水坑逐渐收缩到中间的水池中，并要及时清除水。该方法基本上消除了最后阶段的所有出血。在浇注过程中，应及时处理砼的泌水，以防止粗骨料下沉，砼表面的水泥砂浆过厚，从而产生强度不均匀和收缩裂缝。

9 混凝土养护

采用分区蓄水法养护，初凝后先进行收面，收面完成后先覆盖一层塑料薄膜，且宜使塑料布紧贴混凝土表面，塑料布之间的搭接不少于 100mm，遇有钢筋头周围再覆盖一层塑料布。

混凝土终凝前，在塑料薄膜上覆盖一层棉毡，棉毡用水湿润，确保塑料薄膜不被风刮起，另可补充水分，防止混凝土表面失水，产生温度裂缝。同时在该区域砌筑砖胎膜，高度12cm，内侧要进行抹面，封严，确保不漏水。

混凝土终凝4小时之后，在砖模内浇温水，从而实现蓄水养护，蓄水深度不小于8cm。具体养护天数以温度监测为准，一般不少于14 天，混凝土内外温差在表面养护结束后不超过15℃为宜。时刻检测大体积混凝土内部与表面温差，若发现混凝土内部与表层温差大，需采用增加保温层厚度方式缩小温差。

严格控制大体积混凝土温度

a 混凝土浇筑体在入模温度基础上的温升值不宜大于 50℃；

b混凝土浇筑块体的里表温差（不含混凝土收缩的当量温度）不宜大于25℃；

c 混凝土浇筑体的降温速率不宜大于2.0℃；

d 混凝土浇筑体表面与大气温差不宜大于20℃。

e混凝土中心最高温度的降温速率不宜大于 2℃/d

9 测温控制

布置要求：沿混凝土浇筑体厚度方向，必须布置顶面、底面和中心温度测点，其余测点宜按测点间距不大于600mm布置；

测温线布置：测温导线，6m、5m、3.5m、2m、0.5m五種规格。测温线绑扎在φ12专用钢筋上 ，每个测温点位置分别设在筏板表面-5cm，筏板表面-60cm，筏板底面+5cm，筏板底面+60cm和筏板中心位置。测温线测点插口高于混凝土顶面 100mm，由扎丝固定在预埋钢筋支座上。测温线安装位置要准确，固定牢固。

凝土浇筑完毕10小时后，开始测试，温升阶段每2小时测温一次，降温阶段每4小时测温一次，每个测区监测结束一周内提供正式报告。

大体积混凝土养护的降温阶段，如果混凝土温度缓慢下降，徐变得以充分显现，则混凝土中拉应力能相应减小，同时，混凝土龄期愈长，混凝土抗拉性能大于混凝土的收缩应力，可避免和减少裂缝的产生。对于厚度为 3.0m、5.3m的混凝土，降温一般需 11d～15d，保湿养护时间不得少于 14d。

最终，本工程筏板在混凝土养护15天后，中心温度达到49.3℃，表面温度达到26.5℃，里表温差22.8℃，表面与大气温差小于10℃。养护完成。

10 混凝土热工计算

10.1最终绝热温升

Th=W*Q/（c*ρ）

=430×314/（0.97×2400）

=57.9℃

Th：混凝土最终绝热温升（℃）；

W：每m3 混凝土的胶凝材料用量（kg/ m3）；

C：混凝土的比热，取0.97〔kJ/（kg.℃）〕；

ρ：混凝土的重力密度，2400（kg/ m3）；

10.2混凝土中心计算温度

该底板混凝土最厚处3.0m，查资料知龄期为3 d时中心温度最高，查表得此时混凝土温度系数 ξ=0.68，则混凝土内部中心温度Tmax

Tmax=Tj+Th·ξ（t）

=23+57.9*0.68

=62.37℃

Tmax：龄期3天时混凝土中心计算温度（℃）；

Tj：混凝土浇筑温度（℃）；实测取23（℃）

ξ（t）：3天龄期降温系数，取0.68

10.3混凝土表面温度计算

（1）本工程采用蓄水养护

蓄水养护深度计算

hw=x·M（Tmax-T2）Kb·λw/（700Tj+0.28mc*Q）

=

=0.08m

hw：养护水深度、经计算确定为8cm；

x：混凝土维持到指定温度的延续时间，即蓄水养护时间（h）；

M：混凝土结构表面系数（1/m），M=F/V；

F：与大气接触的表面积（m2）；F=2580

V：混凝土体积（m3）；V=5050

Tmax-T2：一般取20～25（℃）；

Kb：传热系数修正值；

700：折算系数[kJ/（m3·K）]；

λw：水的导热系数，取0.58[W/（m·K）]。

（2）混凝土表面模板及保温层的传热系数

β=1/[Σδi/δi+1/βq]

=1/ [0.08/0.58+1/23]

=0.55

δi：各保温材料厚度（m）；

λi：各保温材料导热系数[W/（m·K）]；

βq：空气层的传热系数，取23[W/（m2·K）]。

（3）混凝土虚厚度

h'=k·λ/β =0.28

k：折减系数，取2/3；

λ：混凝土导热系数，取2.33[W/（m·K）]。

（4）混凝土计算厚度

H=h+2h' =3+2*0.28=3.56

h：混凝土实际厚度（m）。

（5）混凝土表层温度

Tb（t）=Tq+4·h'（H-h'）△T1（t）/H2

=25+4*0.28*3.28*44/3.562

=37.75（℃）

Tq：施工期大气平均温度取25（℃）；

△T1t经现场实测为44（℃），

（6） 计算温差

混凝土中心与表面温度差

△T1 =62.37-37.75=24.62<25℃，满足要求。

表面温度与大气温度差

△T2 = 37.75-25=12.75 =<20℃满足要求。

11 结语

超高层建筑大体积混凝土施工质量的控制是保证整体建筑结构完整性和耐久性的重要保证。施工时必须从原材料、配合比、浇筑方法、混凝土收面、泌水处理、养护及测温控制各个方面严格把关。同时，有必要加强施工现场的管理能力，以便利用当地条件和工程条件在现场获取材料。保护环境，节约资源，简单快速施工，确保质量。该项目完善，确保了基础施工任务的顺利完成，为超高层建筑的建设奠定了良好的基础。

参考文献：

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[3]朱琳，马雪松.高层建筑基础承台大体积混凝土施工[J].黑龙江科技信息，2009.

[4]赵雅丽，陈勇，俞锐，焦俭，陈克强，楼文娟.高层建筑基础底板大体积混凝土施工的温度控制[J].建筑技术，2007.

（作者单位：中铁十二局集团建筑安装工程有限公司）