房屋建筑工程中大体积混凝土施工技术探析

赵振 纪庆彬

［摘 要］为解决建筑工程大体积混凝土施工中存在的内外温度差过大问题，本文开展房层建筑中的施工技术研究。通过混凝土配合比优化、大体积混凝土跳仓法施工、大体积混凝土浇筑、混凝土降温速率控制与施工缝构造等措施的分析，提出一种新的施工技术。通过实证分析的方式对新的施工技术进行验证，根据验证结果得出，本文设计的施工技术可以有效控制混凝土内外温度差，减少结构裂缝，提高施工质量。

［关键词］房建工程；大体积混凝土技术；施工

［中图分类号］TU7文献标志码：A

从房建工程建设要求层面分析，采用大体积混凝土施工工艺必须具备以下三个条件：一是施工中对应的截面尺寸应满足大于0.5 m的要求；二是水泥建设项目的占地面积应达到一定的规模；三是大体积混凝土建筑工程施工的综合难度较高，因此对施工中的技术水平要求较高。为满足以上条件，施工企业有必要根据工程建设中的质量要求，提升自身的施工技术和施工效率，避免由于混凝土浇筑时间过长而出现裂缝等质量方面的问题。

熊颗在开展此方面内容的研究后，引进了跳仓法施工技术，并选择了某白云站站房作为施工中的研究对象，将引进的施工技术应用到试点工程项目的底板工程浇筑中，通过此种方式，为后续相关工程项目的规范化施工提供技术层面的指导与帮助［1］。李霖霖等人在开展了此方面内容的研究后，提出了水化温升综合法，将该方法作为依据，进行混凝土施工前配合比的优化设计，在为工程项目建设提供帮助的同时，提高了混凝土施工的可靠性［2］。

为进一步规范工程建设与施工，下文将以某地区建筑工程项目为例，结合项目特点与施工要求，对大体积混凝土的施工展开设计研究。

1 房建工程项目实例

1.1 概况

所选的建筑工程项目整体外形与直角梯形类似，整体规划用地面积约为29 674.04m2，拟建6栋建筑，将其表示1#～6#。其中，1#建筑为居民住宅楼建筑，建筑层数为16（局部23）；2#建筑为高层住宅楼，建筑层数为30；3#建筑与2#建筑结构、层数完全一致；4#、5#、6#建筑为居民住宅楼建筑，建筑层数为16，其中包括一个商业网点建筑。

根据现场测量，该建筑工程项目的总面积为

75 721.52m2，其中地上建筑、地下建筑对应的面积分别为59 347.58m2与14 063.42m2。

该项目中的建筑均为筏板结构，其中5#、6#建筑属于独立筏板结构，1#、2#、3#、4#建筑的地下室空间共用，对应1#～4#建筑底板顶标为-4 m，基础结构层的垫层厚度为100 mm。2#、3#建筑的地下室结构筏板厚度均为1.6×103 mm；4#、5#、6#的地下室结构筏板厚度均为1 000 mm。根据工程要求，底板混凝土的强度等级为C35，设计的抗渗等级为P6。

1.2 施工难点

第一，施工现场交通压力较大。该工程所涉及建筑的地下室面积较大，且工程项目所在地区为市中心区域，项目所在地施工现场的周转面积较小。在施工过程中，场地周围的道路难以保证畅通，给场地的交通组织带来了很大的不便。在此条件下，工地交通压力将会进一步增加。

第二，施工中混凝土供应工作难以得到保障。确保大体积混凝土的供给连续性，是工程項目成功实施的一个重要因素。搅拌站出力未达期望、混凝土原料供给不足、交通限制使水泥罐车辆不能及时抵达工地等因素，都会对现场施工造成负面影响。

第三，混凝土浇筑后内外温度差控制难度较高。本次工程中采用的底板有1 000 mm，1 300 mm，1 600 mm三种尺寸。在大体积混凝土浇筑时，外部温度对混凝土结构的影响较大，混凝土的水化热反应也较为强烈。另外，混凝土内部的热量不易扩散，而混凝土的外部温度又迅速下降，因此在混凝土浇筑后、固结过程中，极易出现混凝土结构裂缝等问题，最终影响工程的质量。

2 建筑工程大体积混凝土施工

2.1 混凝土配合比优化

在进行建筑工程大体积混凝土施工前，需要根据混凝土的水化热特点，对其温度进行严格控制。温控指标包括：第一，混凝土浇筑体在入模时，温度上升不得超过50℃；第二，混凝土浇筑体内外温度差不得超过25℃；第三，混凝土浇筑体降温速度不得超过3℃/d。根据上述要求，为避免水化热对大体积混凝土施工造成影响，需要对混凝土配合比进行优化设计［3］。水泥的种类对其水化温度有很大的影响。随着水化细度值的增大，水化放热率增大，水化峰也增大。所以，在进行大体积混凝土的配合比设计时，要优先选择中、低耐火性的水泥，同时要尽可能地降低其用量。

随外加剂用量的增大，混凝土的水化温升峰度将逐渐减小［4］。一般而言，掺合料对水泥的总放热量没有任何影响［5］。缓凝剂可以降低混凝土的水化反应速度，从而延长水化热的释放时间，同时还可以使混凝土的水化热得到及时消散，因为总放热量没有变化，所以在同一时间内，混凝土的储热量就会减少，峰值温升也会减少。减水剂的作用以降低用水量为主，其在后期可降低混凝土的干缩率，但对水化温升的作用较小。

2.2 大体积混凝土跳仓法施工

为实现对大体积混凝土施工裂缝的控制，引入跳仓法进行施工。采用跳仓分仓方法，建立在外部约束应力与结构尺寸成非线性关系的基础上［6］。首先，将大面积的混凝土块体划分为多个面积较小的仓块，并展开分块浇筑，从而将水化热在初始阶段所产生的较大温差和收缩变形释放出来，之后，再进行封仓浇筑，从而完成所有的混凝土工作。运用极限变形概念，推导出变形缝允许间距：

式中：E代表混凝土弹性模量，H代表结构厚度，Cx代表变形刚度，a代表膨胀系数，T代表降温差，ep地表极限拉伸。在上述公式的基础上，明确当跳仓间距越大，则允许温差越小，对温度的控制要求越高。控制水化热和混凝土收缩应是优先采取的措施。在其他条件不变的情况下，水平变形刚度增加，则跳仓间隔距离减小。当水平变形刚度逐渐趋近0时，分仓间距理论上为无穷大，即基础底板结构不需要考虑仓块划分的问题，可一次性完成浇筑，并且不会产生贯穿性的裂缝［7］。可以采用“滑动层”结构，即“防水卷材+防水涂层”，或者将其与沙土结合起来，形成一种滑动结构。

2.3 大体积混凝土浇筑

在进行大体积混凝土的浇筑时，可以采取分层施工方式。在施工过程中，将大体积混凝土划分成几层，逐层浇筑，增加比表面，也增加散热面积，以减少混凝土内部温度峰值。各层间的间隔应尽量缩短，不要过长。图1为大体积混凝土分层浇筑示意图。

除此之外，还可通过设置冷却水管的方式实现热交换。对于厚大构件，除采用分层浇筑外，还可采用埋设冷水管的方式来降低其温度，这是一种行之有效的冷却方式。在设置水管的时候，要考虑水管的层间距、管间距、管径、水温、水流速度、供水时间等因素［8］。通常在较低的循环水温度、较高的流量和较长的给水时间下，其冷却效果较好。图2为大体积混凝土浇筑冷却水管设置图。

入模温度高会加速水泥水化反应，使其在短期内产生大量的热量，从而使水化热的峰值持续增大。结果表明，在温度变化过程中，混凝土内温度最大值出现的时刻向前移动。所以，在浇注混凝土时，必须对其进行严格的监控。具体而言，可采取的措施包括：控制骨料温度，采用水冷、风冷等方式进行骨料预冷，避免将砂石骨料置于暴晒环境中；降低混凝土搅拌用水温度；降低运输中的温度升高。

2.4 混凝土降温速率控制与施工缝构造措施实施

在混凝土浇筑作业结束后，要对混凝土里表温差、温升速率、降温速率等温度指标进行实时监控。在实际施工的过程中，如果出现了超出规定范围的温度偏差，则应加强监控，对其进行分析和控制。在冷却速度超过3℃/d的情况下，必须立即用塑料膜等隔热材料盖上。当冷却速度不显著时，可将隔热层取出。

在“跳仓法”基础工程中，施工缝的设置和施工质量直接影响其抗渗透和防水性能。由于大部分的地基都位于地下水中，因此如果不能很好地对地基的接缝进行处理，就会造成地基渗漏。图3为跳仓法施工缝构造图。

在混凝土封仓之前，一定要确保在施工缝处的止水板稳固，在需要的时候，可以增加一个钢筋支撑，用焊接的方法来固定。

3 实证分析

3.1 布置测温点

施工人员应该以施工现场的实际情况为依据，将测温点设置在混凝土浇筑边缘或中心等温度变化明显的位置。在每一块大体积混凝土筏板上，必须设置5个温度测量点（2个为备用温度测量点），并设置一个测温点位于筏板的中央。

与此同时，施工人员要根据埋设位置图精确地设置温度测量点，设置时要遵守如下原则。上部和下部的温度测量点必须设置在混凝土表层下10cm的位置；混凝土的中部测温点应位于楼面的中部；在保温层内，温度测量点应该设置在水泥面上，也就是湿润剂的下面；温室外露的温度测量点应该位于离混凝土大约1.5 m高的地方。

为了防止测温节点受到破坏，在浇注之前，必须在现场安装好测温节点，并在节点处放置标志，防止其他工人在振捣施工时破坏测温节点。此外，为了保障测温数据的精度，还需要在铜制热电阻的位置上放置水泥垫，并在每个测温位置上安装电阻器和导线。在实际施工中，技术员可以将主干导轨倾斜地引入测温棚内，再用一条防水膠带与主干连接。必须保证每个测温区域都埋有5根温度传感器。另外，在施工现场，技术人员可增设2台电子测温仪进行现场温度的采集，2台温湿仪进行大气温湿度的测试。

3.2 测温点埋设

在安装温度传感器时，应选择16号（等级）的钢筋作为测温线的附接，将测温线与混凝土中的温度传感器相连。在绑扎时，不能让测温线上的温敏单元与钢筋发生直接的接触。同时，为了对温度测量点进行安全防护，施工方必须在温度测量点放置标志。在进行测温的时候，施工人员应该以测温线、测温探头和仪器对测温点进行编号，并做好测温记录，这样才能在第一时间内感知浇筑后混凝土内外与外部的温度变化。根据上述内容，进行测温点中传感器的固定方式设计（如图4）。

设定混凝土浇筑后内外温差应控制在25℃范围内，对测点混凝土温度进行测量，其结果见表1。

4 结语

根据上述研究，得到如下所示的结论。参照表1测点混凝土内外温度差可知，所选的10个测点中，混凝土内外温度差（最大值）均未超过25℃，说明施工后混凝土温度差满足工程质量管理标准，可以在极大程度上避免浇筑后混凝土筏板出现裂缝等质量方面的问题。

参考文献

［1］熊颗. 跳仓法施工技术在白云站站房底板超长大体积混凝土工程中的应用［J］. 四川水泥，2023（2）：129-131.

［2］李霖霖，张华，张冲，等. 基于水化温升综合法的大体积混凝土配合比优化设计与关键施工技术［J］. 混凝土，2022（12）：127-130，135.

［3］许达权. 大体积混凝土施工技术研究——以三明南站片区枢纽工程附属设施工程为例［J］. 房地产世界，2022（24）：158-160.

［4］林振彬. 建筑工程施工中大体积混凝土结构施工管理方法研究——以海口市某项目建设为例［J］. 住宅产业，2022（12）：85-87.

［5］姜平，夏伟庭. 大体积混凝土配合比及施工技术研究——以海茵广场写字楼A座底板施工为例［J］. 北方建筑，2022，7（6）：58-61.

［6］郑永生，甘英杰，王英，等. 跳仓法在300m超长及大体积混凝土地下室的施工应用［J］. 建筑技术开发，2022，49（21）：112-115.

［7］魏国智. 超长超厚筏板基础大体积混凝土无缝施工技术在工程中的应用［J］. 科学技术创新，2022（30）：143-146.

［8］袁伟财. 桥梁工程施工中大体积混凝土裂缝成因及处理措施研究［J］. 工程技术研究，2022，7（19）：111-113.