大体积混凝土施工技术研究

冯 涛 肖风光 张林飞 李 强 杨大伟

（中建七局第四建筑有限公司，陕西 西安 710016）

从混凝土结构在施工中存在的病害发现，无论是施工中混凝土内外温度差过大，或是混凝土受到周边结构体系的约束，都会在竣工后出现变形、裂缝等方面的病害。此种病害会缩短工程结构的使用年限，严重情况下甚至会出现结构失稳等方面的问题。因此，下文将以某工程为实例，设计优化的施工方案。

1 工程概况

此次研究以某地区综合楼群为例，所选的施工对象属于高层现浇结构，共包括地下2层与地上28层，建筑总高度约为107m。基础底板结构尺寸为38m×38m×1.75m，设计的混凝土材料强度等级为C40，结构抗渗等级为P8，预设单次浇筑施工量为2315m3。浇筑的底板结构上存在配筋，配筋主要为五层双向钢筋网结构，除中间层，上下两层分别为Φ22@125，设计此结构的配筋率为0.45%。

在对此项目深入研究中发现，该项目具有体积大、强度高、施工作业环境复杂、钢筋密度高等特点，为确保施工成果符合设计需求，此次施工采用连续浇捣的方式实施，通过此种方式降低或避免浇筑工程出现施工缝。此外，在施工中，为避免结构受到外界环境或自身条件等因素的影响，需要做好结构温度应力的控制，只有落实与此方面相关的工作，才能确保施工成果在符合耐久性与强度的基础上，满足施工方对结构的刚度需求。

2 大体积混凝土施工技术

2.1 混凝土拌制

针对大体积混凝土建筑，在浇筑前需要先拌制混凝土浇筑材料。基于上述工程概况，选用强度等级为C40的混凝土材料，其抗渗等级为P8。拌制过程中需要用到的材料包括水泥、骨料、砂、缓凝剂等材料[1]。其中，对于水泥的选择，选用P·O42.5规格的水泥材料，其中水泥用量约为350kg/m3。对于材料当中骨料的选择，分粗骨料和细骨料两种，前者选用碎石材料，后者选用中砂材料[2]。为确保浇筑效果，要求碎石材料含泥量不得超过1%，中砂含泥量不得超过3%。对于混凝土浇筑材料当中的砂率应当控制在40%～50%之间，对于混凝土水灰比的控制应当要求在0.38～0.40范围内。为了确保上述建筑项目施工后混凝土结构的稳定，将其坍落度的幅度控制在150mm～160mm范围内。同时，在入泵之前，要求混凝土结构的坍落度损失不得超过25mm/h[3]。根据施工现场的实际情况，在混凝土浇筑材料当中可以适当添加缓凝剂，利用其实现对混凝土结构初凝时间的控制，根据混凝土初凝时间在6h～8h范围内的要求，添加适量缓凝剂[4]。选用密度为1.586g/cm3、可溶于水、颜色为白色的缓凝剂，在拌制前需要将缓凝剂放置在阴凉干燥处存储。通过缓凝剂的加入能够有效延迟混凝土结构初凝时间，并以此达到降低其水化反应热速度的作用。为了防止在后续浇筑和其他工序施工中出现冷裂缝产生，混凝土的供应量应当控制在1.1hLb/t以上[5]。对于上述大体积混凝土建筑结构而言，其基础底板位置上混凝土的浇筑长度不得超过50.2m，宽度不得超过30.2m，厚度不得超过0.62m。在按照上述内容完成对混凝土浇筑材料的拌制后，需要进行坍落度试验，针对运输到施工现场的浇筑材料分批次进行试验，确保每一批次的混凝土强度等级均符合规定要求，同时在这一过程中对浇筑部位的相关信息进行复核，为后续浇筑效果提供保障。

2.2 混凝土浇筑与养护

在拌制完成混凝土浇筑材料后，开始浇筑施工，基于上述工程项目的施工要求，采用分层分段浇筑方式，其基本结构如图1所示。

图1 混凝土分层分段浇筑基本结构示意图

在浇筑过程中，为确保施工质量，不得随意在浇筑结构上留施工缝，同时还需要符合下述施工要求：

第一，对于混凝土浇筑的厚度应当结合所使用的振捣装置深度以及混凝土和易性进行判断[6]。当采用泵送的方式浇筑混凝土浇筑材料时，则其浇筑厚度不应超过500mm；当采用非泵送的方式浇筑混凝土浇筑材料时，则混凝土的浇筑厚度不应超过300mm。

第二，在采用上述分层分段浇筑方式时，其各个层级之间的间隔时间应当尽量短些，在前一层初凝之前确保后一层浇筑完毕。

除此之外，施工中还会产生水平施工缝，针对这一结构应当按照下述论述内容对其进行合理设置：在浇筑前需要清除表面浮浆以及软弱的混凝土层上石子，并确保露出的粗骨料分布均匀；在上一层混凝土浇筑前，需要采用压力水冲洗的方式，将其表面杂质清除，并提高浇筑表面的湿润度，但不得存在积水现象[7]。

在完成对大体积混凝土的浇筑后，还需要结合温控技术，实现对其保温养护处理[8]。在养护处理过程中，保温养护覆盖材料的厚度计算式见式（1）。

式中δ-保温养护覆盖材料的厚度；

H-混凝土结构本身厚度；

λ1-保温材料的导热系数；

Tb-混凝土结构表面温度；

Tq-完成浇筑施工后5d时间的平均温度数值；

λ-混凝土材料的导热系数；

Tmax-混凝土结构中心位置的最高温度。

按照上述计算公式，确定保温养护所需覆盖材料的厚度，严格按照计算结果进行实际保温养护。同时，为了避免其他原因造成裂缝的产生，严禁使用强制的降温手段。在完成浇筑和养护后，针对标高在土层以下的结构应当及时进行回填土施工，针对土层以上的结构需要及时覆盖，浇筑结构在施工完毕前不得超时间暴露在风吹日晒的环境当中，以此完成整个施工过程。

3 实例分析

根据工程施工现场需求，选用C40强度等级的混凝土进行浇筑施工。施工前，先进行混凝土的配合比设计，结合浇筑施工要求，选用P.O42.5的常规硅酸盐水泥作为原材料，在材料中掺入缓凝减水剂（LFS）、粉煤灰与膨胀试剂（UEA），用于优化混凝土材料的综合性能。设计配合比见表1。

表1 混凝土配合比设计

为避免在施工中出现混凝土开裂方面的问题，在中间部位设置双层温度筋，通过此种方式，实现对整体构造配筋率的有效提升，从而发挥混凝土中不同试剂的更高效能，达到优化构造抗裂性目标的同时，实现对其应力分散的处理。

完成上述准备工作后，为检验施工方案是否能在实际应用中达到预期，在浇筑时需进行混凝土温度的监测，通过此种方式感知浇筑过程中温度应力的分布情况。利用辅助电子仪器进行测温，将此仪器与监测主机设备之间建立通信连接，测温时，操作仪器点击电源开启按钮，将插头插入主机插座中，此时显示屏幕上便可以实现对测点温度的实时展示。监测过程中应明确所选的测点在浇筑结构中具有代表性，根据现场施工要求，温度监测点的布置如图2所示。

图2 温度监测点的布置

图2中J1～J8为平面上的8个温度监测点。为进一步实现在监测过程中对混凝土内外温度差的感知，还应在此基础上，设计温度监测点的深度，如图3所示。

图3 温度监测点深度设计

根据相关文件要求，浇筑施工过程中，混凝土内部结构与外部表层之间的温度差应不超过25℃，混凝土结构面层与大气环境之间的温度差应不超过20℃，只有满足此要求，才能避免浇筑结构出现裂缝。按照此标准，进行混凝土浇筑过程中温度的监测，整理监测过程中的反馈数值，见表2。

表2 混凝土施工过程中的温度反馈值

从上述实验结果可知，测点温度均符合标准，证明设计的施工方法满足施工质量要求。

4 结语

混凝土材料是建筑工程施工中的主要材料之一，为实现对混凝土材料结构性能的全面优化，施工方设计了多种混凝土外加剂，但相关工作的实施并未能实现在施工中取得预期的效果。因此本文开展此次研究，此次设计的施工方法在经过实践检验后证实了具有较好的效果，可以实现在施工中对混凝土结构温度的有效控制，通过此种方式降低混凝土结构裂缝等病害的发生概率，进一步实现对工程质量的优化。