土木工程建筑中混凝土结构的施工工艺

收稿日期：2023-11-21

作者简介：张琼雨（1987—），女，山东德州人，硕士研究生，讲师，研究方向：结构工程。

摘 要：以某工程概况实例，针对土木工程建筑中混凝土结构的施工工艺进行了深入研究，确定混凝土原材料的选用，详细阐述混凝土结构的施工工艺，包括制备配比技术、混凝土搅拌、混凝土浇筑、混凝土捣实和混凝土运输技术，提出控制混凝土结构施工过程中的温度应力的措施及抗裂能力等，以确保混凝土结构的质量和性能。

关键词：土木工程；混凝土结构；施工技术；应用

中图分类号：TU755                                 文献标识码：A                                文章编号：2096-6903（2024）03-0022-03

0 引言

混凝土結构在土木工程建筑中扮演着重要的角色，其施工工艺直接关系到结构的质量和性能。因此，深入研究混凝土结构的施工工艺，探索有效的控制措施，对于提高施工质量、降低工程风险具有重要意义。本文旨在系统介绍混凝土结构的施工工艺和相关的控制措施，以期为土木工程建筑中混凝土结构的施工提供指导和参考。

1 工程概况

某建筑工程采用混凝土结构，垫层采用C20P6混凝土，主体采用C25混凝土，负一层和基础均采用C30混凝土[1]。建筑工程质量与混凝土结构施工水平的高低有关，因此施工单位高度重视混凝土结构施工，精选材料，设计科学的混凝土配合比，规范拌和、浇筑、振捣、养护，保证混凝土结构的施工质量。

2 混凝土的原材料

2.1 水泥

各类型水泥的性能各异，以强度等级为42.5 MPa的硅酸盐水泥为例，浇筑3 d后的水化热参数为250 kJ/kg，而同强度等级的矿渣硅酸盐水泥在相同龄期时则为180 kJ/kg。市面上可选择的水泥类型较多，需要根据工程要求、现场施工条件、成本控制等选择合适类型的水泥[2]。例如，若要建造无缝混凝土结构，可以优先考虑水化热较弱的矿渣硅酸盐水泥，采用此类水泥能够预防裂缝，保证混凝土结构的完整性。

2.2 骨料

以粗骨料为例，粒径需≤4 cm，并同时满足小于实心板厚度的1/3和小于构件整体厚度的3/4两项要求。混凝土结构的收缩程度、裂缝形成情况均与骨料有关，现阶段应用较为广泛的是吸水率为0.2%的石灰岩或吸水率为5%的砂岩骨料，含石灰岩的混凝土结构、含砂岩的混凝土结构在1年范围内的收缩率分别为0.04%、0.116%。

2.3 外加剂

外加剂的作用在于改善混凝土的性能，降低施工难度，提高施工质量。在选择外加剂时，需要考虑到其与混凝土中其他原材料的性质相容性，不可发生不良反应。详细检查外加剂的生产许可证、质检报告，初步选择外加剂后，进行试验检测，评价不同类型外加剂以及不同掺量时混凝土的性能，经过对比分析后，确定合适的外加剂应用方式。

3建筑混凝土结构施工工艺

3.1 材料选用方式

优先选用水化热较低的水泥，控制水泥的用量，防止混凝土结构开裂。骨料的粒径、密度均要达标，保持干净。外加剂可考虑减水剂、缓凝剂等，与水泥、粗骨料等原材料共同作用，通过外加剂改善混凝土的性能，提高结构的强度。

在选用混凝土的原材料时，需要以提高混凝土性能、减少结构裂缝、降低材料用量为基本要求，材料选用要求如下：水泥硅酸盐水泥，任何受潮结块、过期的水泥均不投入使用；细度模数为2.6～2.8、含泥量低于3%的长江中砂；粒径为5～32 mm、含泥量低于3%的石子。

3.2 混凝土拌和

3.2.1 投料顺序

以配合比为准，精准称量原材料，按照“石子→水泥→砂子”的顺序依次掺料。若需掺入粉煤灰，则连同水泥共同掺入。外加剂包含减水剂、缓凝剂等，与粗骨料同时加入。外加剂为粉状时，先称量好外加剂，将其装入小包装袋内，根据混凝土拌制量投入合适袋数的外加剂；外加剂为液状时，与水共同加入。

3.2.2 搅拌时间

根据搅拌形式和搅拌机出料量控制混凝土的搅拌时间，以最短搅拌时间为例，控制要求如表1所示。

3.3 混凝土运输

混凝土拌和完成并且通过质量检验后，由运输车装载混凝土，及时运送至施工现场。提前规划运输路线，缩短运输距离，保证运输道路有良好的交通通行条件。根据混凝土拌和量和现场施工用量控制运输车的数量，保证供料充足[3]。

混凝土泵送时，泵管内径与最大碎石粒径的比值属于重点控制指标，以泵送高度变化范围为0.5～1 m、超出1 m两种情况为例，两者之比分别为3∶1～4∶1、4∶1～5∶1。

3.4 混凝土浇筑

需有序进行土木工程建筑结构混凝土浇筑施工活动，竖向浇筑前，在结构底板铺垫厚度为0.5～1 cm的水泥砂浆。混凝土的自由倾落高度需在2 m以内，避免材料分层离析。若自由倾落高度超过2 m，增设串筒或溜槽，辅助下料。墙体及梁柱的混凝土浇筑结束后，进行现场防护，静置1～2 h，防止接头部位出现裂缝。

土木工程建筑中常存在大体积混凝土浇筑项目，可根据结构尺寸和现场施工条件采取分段分层或斜面分层的浇筑方法，关键要点为：①单层浇筑连续进行，各层均一次浇筑成型。②大体积混凝土的散热条件差，可能由于内部温度偏高、表面温度偏低而出现温差裂缝，为避免此问题，需要将混凝土入模温度控制在28℃以内，并保证浇筑时温升幅度在45℃以内。③大体积混凝土分层浇筑时将产生施工缝，需严格依据规范处理施工缝，不可由于施工缝的设置而影响结构的稳定性。④管控每层混凝土施工质量，确认本层质量达标后才可施工后一层，以此类推，在源头上规避隐患。

3.5 混凝土振捣

振捣装置采用插入式振捣器，由于土木工程建筑的结构形式多样，需要根据结构尺寸选择合适规格的振捣器，保证振捣范围的合理性。以φ50规格的振捣器为例，其最大振捣半径为50 cm。振捣点的间距为300 mm，呈梅花型布置，以快插慢拔的方式逐点依次振捣[4]。严格控制振捣范围，防止振捣棒碰触模板、钢筋及预埋件。

4 混凝土结构施工控制策略

4.1 控制混凝土的温度应力

混凝土结构内部温度将由于水泥水化热而快速升高，混凝土表面温度下降速度比内部快，进而由于大温差而产生温度应力，容易引起裂缝。严格控制混凝土的温度应力是保证混凝土结构施工质量的重要前提[5]。在设计配合比时，需要选择水化热低的水泥，降低水泥的用量，掺入适量减水剂，缓解水泥水化热。不同水泥的水化热程度不尽相同，根据工程实践经验，大坝水泥等低水化热水泥能够在保证强度的前提下减弱水化热，控制温度应力，因此在建筑工程中可以优选大坝水泥。混凝土拌制阶段，适当延长搅拌时间，释放一部分水泥水化热。

混凝土浇筑时的气温存在明显波动，可能造成混凝土自身温度与气温的差异过大，容易产生温度应力，导致混凝土结构出现裂缝。因此，在混凝土施工中还需根据气温的变化动态调节混凝土浇筑温度，需要缩小各自温度的差异。

4.2 应用高性能混凝土

建筑工程混凝土结构施工质量要求日益提高，部分建筑工程开始广泛应用高性能混凝土，依靠材料的性能优势提高施工质量[6]。采用科学的制备方式是保证高性能混凝土应用效果的重要前提，具体需考虑如下2点内容：①剔除粒径超2 mm的粗骨料，提高混凝土的堆积密度，降低孔隙率，使施工成型的混凝土结构更加密实稳定。②向高性能混凝土中掺入较高活性组分相容性的减水剂，通过外加剂来改善混凝土的性能。考虑到水胶比对混凝土的性能存在明显的影响，因此外加剂宜采用高效减水剂，目的在于适当降低水胶比，保障混凝土的性能。

4.3 提升混凝土的抗裂性

裂缝是混凝土结构中的常见质量问题，在施工中常采取一些技术策略，提升混凝土的抗裂性能。根据建筑工程对混凝土性能的要求，妥善应用添加剂，保证此类外加材料的类型和数量均合理，通过添加剂控制混凝土的自缩值，防止因混凝土剧烈收缩而出现裂缝。无机纤维、有机纤维等增强材料可提升混凝土的抗裂性能，因此可向混凝土中掺入此类材料，材料类型以及用量根据试验结果而定。

综合考虑土木工程建筑现场施工条件以及工程建设要求，初步拟定多个混凝土配合比方案。在实验室进行试配与检验，根据混凝土性能检测结果评价各方案的可行性，经过对比分析后选择最佳的方案。由拌和人员严格按照方案要求控制原材料的用量，以科学的配合比拌制强度、抗裂性各项指标均符合要求的混凝土，再规范施工，达到防开裂的效果。

4.4 管控混凝土施工细节

混凝土浇筑前，从尺寸、位置、稳定性、相邻两板拼接情况多个方面评价模板的安装效果，做好纠偏、加固等工作，以便顺利进行混凝土施工。模板、钢筋的杂物均要被清理干净，防止因杂物混入混凝土中而出现质量问题。

在混凝土浇筑过程中，及时采取振捣措施，通过振捣作用提高混凝土的密实性。振捣时，控制振捣设备的作业点位、振捣延续时间，振捣设备不可碰触模板、钢筋及预埋件，且不可出现漏振、欠振、过振现象。

根据现场施工条件制定连续浇筑施工方案，由专人在现场加强管理，尽可能做到连续施工。若混凝土施工中断，按规范设置施工缝，使缝两端混凝土稳定结合，不影响混凝土结构的完整性和稳定性。混凝土浇筑、振捣两项操作密切配合，防止浇筑后未及时振捣。拌和人员与现场施工人员取得联系，根据实际施工需求动态调节混凝土拌制量。施工期间加强自检，发现问题后及时处理，不遗留质量隐患和安全隐患。

4.5 加强温度监测

温度是建筑混凝土结构施工中的重点控制指标，需要合理布置测温点。在施工过程中，及时检测混凝土各部位的温度，评价温度变化趋势，采取温度控制措施，将温度稳定在合理范围内，以免产生温度应力。对混凝土结构温度监测实施智能化工作策略，在混凝土结构中埋设热敏传感器，在混凝土施工过程中，用此仪器采集温度数据，判断混凝土结构内部、表面各关键部位的温度。工程施工人员以温度监测数据为准，采取温度控制措施。工作人员详细采集各项测温数据，准确分析、科学控制。混凝土温度监测频率遵循的是前期高频率、后期低频率的基本原则，发生异常情况时需增加测温频率，具体如表2所示。

4.6 养护

科学养护有助于混凝土正常成型，避免混凝土结构强度偏低、开裂等问题。混凝土浇捣结束后，及时进行养护，可在表面覆盖麻袋、草垫等具有良好吸水性的材料。混凝土结构的养护采用浇水养护的方法，初期喷洒，待混凝土逐步固结后，后续可调整为用水管浇水的方法，浇水次数和浇水量根据养护情况而定，以覆盖物保持湿润的状态为宜。部分混凝土结构的体积较大，养护时间需延长至28 d，充分养护后，确保混凝土可正常成型。

养护过程中，及时监测温度并进行控制，重点在于监控混凝土内部与表面的温差以及表面与环境的温差，防止各部位的温差过大。此外，对于已经具有一定强度并且体积较大的混凝土结构，由于其环境适应能力较强，遇水后不易出现脱皮离析现象，在养护此部分混凝土时，可在四周筑起临时小堤，将水面高度控制在40～60 mm，采取灌水养护方法。

根据不同施工时间段采取合适的养护方法，例如：夏季气温较高、天气干燥，采用冷水降温的方法养护混凝土，为避免开裂，混凝土与水的温差需在20℃以内。冬季气温较低，混凝土可能在低温环境中被冻伤，可采用保温模板或其他具有良好保温性能的材料，进行加热养护。

5 结束语

混凝土结构的施工工艺在土木工程建筑中具有重要的地位和作用。在施工工艺中，混凝土配合比的确定、浇筑过程的控制和养护方案的实施是关键的环节，合理的配合比能够保证混凝土的强度和耐久性，而良好的浇筑过程可以避免出现空洞和裂缝。在实际施工过程中，需要严格按照规范要求進行操作，注重细节，确保施工工艺的有效执行，以确保混凝土结构的质量和安全性。

参考文献

[1] 夏永鑫.土木工程建筑中混凝土结构的施工技术探讨[J].城市建设理论研究（电子版），2023（26）：130-132.

[2] 江波，郑俊.工程建筑中混凝土结构施工技术及质量控制[J].科技创新与应用，2023，13（20）：163-166.

[3] 邢丹.土木工程建筑施工中混凝土结构施工技术研究[J].房地产世界，2023（8）：136-138.

[4] 姜泽宇.土木工程建筑中钢筋混凝土结构施工技术研究[J].科技创新与应用，2023，13（8）：162-164+168.

[5] 郑楠.简谈土木工程建筑中混凝土结构的施工技术[J].大众标准化，2023（2）：52-53+56.

[6] 陈星驰，梁鑫，孟凡旭.土木工程建筑中混凝土结构的施工技术探讨[J].佛山陶瓷，2023，33（1）：113-115.