房屋建筑工程大体积混凝土结构施工技术

张鑫

（中交建筑集团有限公司，北京 100020）

1 引言

现代房屋建筑的建设规模大， 涉及诸多大体积混凝土结构，施工细节丰富，质量要求高。 在此背景下，需要探讨大体积混凝土结构施工技术，梳理技术应用流程，掌握技术要点，保证大体积混凝土结构的施工质量。

2 工程概况

某房屋建筑工程，综合楼底板、住宅楼底板均采用C35 混凝土，其中，综合楼底板厚约1.8 m、长约48 m、宽约32 m，住宅楼底板厚约1.2 m、长约56 m、宽约15 m，各自的混凝土总量分别约为2 600 m3、1 000 m3，属于大体积混凝土施工作业。

3 大体积混凝土结构施工技术的应用

3.1 材料的选取

根据大体积混凝土的高强度、低水化热、抗裂性等性能要求进行材料的合理选择，在本建筑工程中，水泥采用525 号矿渣水泥，按15%～20%的比例掺入粉煤灰（采用Ⅰ级磨细灰），用于替代部分水泥，在保证大体积混凝土强度达到要求的前提下减少水泥水化热，降低温度裂缝的发生率。 骨料是大体积混凝土中占比偏大的材料，采用粒径为5～40 mm 的碎石或卵石，表面保持干净，砂子、石子的含泥量分别不超过3%、1%，中砂骨料的细度模数在2.3 以上。 为使大体积混凝土在较短时间内具备足够的抗拉强度，向混凝土中掺入早强剂。 所有投入使用的原材料均要满足质量要求，材料进场时必须进行检验[1]。

3.2 混凝土浇筑

3.2.1 全面分层

结构平面面积不大时，可根据结构的尺寸划分为多层，逐层进行混凝土浇筑。 在全面分层的施工方式下，严格管控各层的施工质量，确认本层的平整性、密实性各方面均无问题后，方可浇筑后一层，且必须在前一层初凝前完成后一层的浇筑，以此类推。 假定大体积混凝土结构的平面面积为A，根据结构尺寸均匀划分为多层，单层厚度为h，正常施工状态下每小时的混凝土浇筑量为Q，浇筑延续时间为t（指的是开始浇筑至混凝土初凝的时间），则需满足如下关系：

根据此关系进行施工控制， 有效对大体积混凝土分层施工，保证各层的施工质量。

3.2.2 分段分层

大体积混凝土结构的平面面积较大时， 全面分层的方法缺乏可行性，此时调整为分段分层的施工方法，思路是：根据结构尺寸划分为多段，再对各段做分层处理，先浇筑第一段的各层，而后有序完成各段、各层的浇筑作业。 分段分层施工时，在前段混凝土初凝前完成后一段混凝土的浇筑、振捣。 假定结构的厚度为H，宽度为b，浇筑时间为T，为保证分段分层施工的有效性，分段长度L需满足如下要求：

3.2.3 斜面分层

大体积混凝土结构的长度达到其厚度的3 倍以上时，宜采取斜面分层的施工方法，此时的振捣作业从斜面下端开始，逐步向上转移，实现对混凝土的全面振捣。 斜面分层施工时，振动器始终与斜面保持垂直。 具体如图1 所示。

图1 混凝土分层浇筑示意图

3.3 混凝土振捣

大体积混凝土振捣遵循“快插慢拔”的原则，适度上下抽动振捣棒，提升振捣的密实性。 在大体积混凝土结构分层施工方式下，逐层进行浇筑、振捣，将振捣棒向下层插入50 mm，连同本层和下层的部分混凝土共同振捣， 此举的作用在于消除层间接缝，使相邻两层稳定结合，最终保证建设成型的大体积混凝土整体结构具有完整性和可靠性。 振捣时间方面，在下层初凝前进行上层的振捣。 若欠振，大体积混凝土因振捣不充分而缺乏密实性；若过振，振捣持续时间过长，振捣力度较大，部分石子在振捣作用下聚积在底部，上部则分布大量砂浆，产生离析，大体积混凝土的均匀性降低。因此，振捣人员需精准把握振捣时间，在混凝土表面无明显下沉、无气泡、有泛浆现象时，可结束振捣。 按照该要求，通常每点的振捣时间为10～15 s[2]。

3.4 泌水处理

大体积混凝土施工期间， 涌出的泌水经由结构坡度向下流淌，大量聚积在坑底，会影响大体积混凝土浇筑效果。 为保证施工质量， 需在大体积混凝土施工期间及时采取泌水处理措施。 为促进泌水的高效外排，在混凝土施工阶段修筑盲沟，给泌水的流动提供顺畅的通道。 后浇带、模板顶端及底板与混凝土标高基本一致时，可采取从顶端向底部推进的浇筑顺序，此方式的优势在于可以调整泌水流动方向， 避免在大体积混凝土浇筑过程中基坑内聚积大量的泌水。 对于无法自然排放的泌水，需用软管辅助排放。 以多种方法协同处理泌水后，有效避免大体积混凝土因泌水的侵蚀而受损。

3.5 混凝土表面处理

1）大体积混凝土表面有较厚的水泥浆，由于此部分混合料的存在，易引起严重的泌水问题，从而影响大体积混凝土的表观质量，因此，在施工期间需要及时检查，尽快处理泌水。

2）根据“三压三平”的原则处理大体积混凝土表面：首先，用拍板压实表面，用长刮尺刮平，使表面的实际标高达到设计要求；随后，用铁滚筒做多遍的碾压、滚平；最后，用木楔打磨压实，使原本分布在大体积混凝土表面的收水裂缝闭合，最终保证表面的平整性和完整性。

3）遇表面泌水现象时，由人工将水引至低洼边部，再用小变频水泵统一将此处的积水抽排至周边的排水井。

4）大体积混凝土浇筑4～8 h 后，清理表面的浮浆，用长刮尺刮平，木抹子搓平压实。 考虑到大体积混凝土在初凝后可能存在表面龟裂的情况，需做二次抹压处理，时间以混凝土终凝前为宜，过早或过晚均会影响龟裂的处理效果。

3.6 温度监测

大体积混凝土内部温度高、表面温度低，可能由于温差过大而引起裂缝，因此需加强温度监测，根据实测温度采取温度控制措施。 温度监测方法具体如下。

1）浇筑体内测温点的布置：根据大体积混凝土结构的几何尺寸在各测试轴线上布设测温点， 要求每条测试轴线的测温点数量至少达到4 个；沿浇筑体厚度方向，在底面、中间、外面布设测温点， 其他部位的测点均按照间距不超过60 cm 的要求有序布设，局部可做加密处理；在浇注体底面向上50 mm、外表以内50 mm 分别布设测温点，用于监测浇注体底面、外表的温度。

2）测试元件的质量需可靠，以便获得准确的测温结果。 在配置测试元件时，需将其置于水下1 m 深度位置，做连续24 h的浸泡， 要求在此过程中测试元件无损伤， 否则不可投入使用。 测试元件的引出线要集中布置，对其采取防护措施，接头安装位置需准确，与固定金属体绝热。 大体积混凝土浇捣过程中需加强对测试元件及其引出线的防护， 避免浇捣设备与测试元件发生碰触。

3）测温频率为每昼夜不少于4 次，监测结果显示温度有异常发展的趋势时，要增加测温频率，加强管控。 测温全程，相关工作人员需及时采集各点的温度数据，根据数据绘制各点的温度变化曲线以及断面温度分布曲线， 直观分析温度的变化趋势，评价温度是否在许可范围内。 若测温结果显示内外温差超过25 ℃或内部温度超过65 ℃，均表明大体积混凝土的温度存在异常，需随即通过加大循环水量的方法降低内部温度。

3.7 养护

1）施工现场的气候干燥，且施工阶段的气温较高，大体积混凝土的水分蒸发速度快，可能出现裂缝。 为此，要求大体积混凝土表面始终保持湿润的状态，具体方法是：向混凝土表面覆盖薄层塑料膜进行保水，再铺设双层土工布和彩条布，经过多层防护后，增强保水保温效果；养护过程中，根据现场气温变化适时洒水，使大体积混凝土表面始终保持湿润。

2）在保湿养护方式下，养护时间不可少于14 d。养护全程均由专员进行现场管理，根据实际养护条件灵活优化养护方法。

3）若大体积混凝土内外部温差超过25 ℃，可采取增加养护层厚度的方法，目的在于对表面保温，缩小内外部的温差，也可增加循环水量，加快混凝土内部的降温。

4）养护结束后，分层依次拆除保温覆盖层，若混凝土表面温度与环境温度的温差在20 ℃以内，温度相对均衡，具备全部拆除的条件。

4 大体积混凝土结构施工质量控制措施

4.1 保证混凝土强度

一般房屋建筑采用强度等级为C30 的混凝土， 对此类混凝土进行砂率、材料用量、水胶比等参数的设计时，需综合考虑水泥标贯密度、粉煤灰影响系数等参数，统筹兼顾各项影响因素，以保证混凝土各项参数的合理性。 在粉煤灰掺量一致的前提下，混凝土的抗压强度将由于矿渣的掺入而提高，且不同矿渣掺量对混凝土强度的影响程度各异，具体如图2 所示。

图2 混凝土抗压强度与粉煤灰掺量的关系

4.2 水化热控制

大体积混凝土施工期间释放的水化热较多， 若缺乏控制措施，大体积混凝土内部热量难以快速散失，会产生较大的内外部温差，致使大体积混凝土结构开裂。 为应对该问题，可向混凝土中掺入适量粉煤灰颗粒，取代部分水泥，缓解水泥水化热。 研究表明，水泥的水化热将由于粉煤灰的掺入而减弱，而在粉煤灰掺量和龄期均一致的前提下，由于矿渣粉的掺入，混凝土的水化热也有减弱的变化， 此时混凝土浇筑条件得到优化，强度提高的同时可降低裂缝的发生率[3]。不同粉煤灰掺量、不同矿渣掺量时的混凝土中水化热释放量存在差异， 具体如图3 所示。

图3 混凝土水化热与粉煤灰、矿渣掺量的关系

5 结语

综上所述， 房屋建筑工程中常遇到大体积混凝土结构施工作业，施工单位需要认识到此类结构工程量大、可控性差、施工期间易开裂等特殊性，合理优化施工技术，依靠技术优势有效完成施工作业。 在做好混凝土材料的选用、拌和、现场浇捣及养护各项工作后，保证大体积混凝土的施工质量，为房屋建筑的高质量建设创设更多的可能。