高层建筑大体积混凝土施工技术及质量控制

梁健

摘  要：高层建筑对地基基础的稳定性以及牢固性的要求非常高。当建筑的高度增加时，建筑基础深度也在不断上涨，所以基础施工的复杂程度以及难度也会不断增加。而在基础施工中，较重要的是大体积混凝土施工。如何将大体积混凝土进行一次性不间歇的浇筑，同时把控好因为水泥水化热所导致的混凝土温度变化以及在收缩时产生的裂缝，这些问题是目前大体积混凝土施工中要解决的问题。

关键词：高层建筑;大体积混凝土;施工技术;质量控制

引言

进入二十一世纪，我国建筑行业取得了卓有成效的发展，人们对建筑质量也提出了更高的要求，大体积混凝土结构施工技术以其结构厚、体形大、钢筋密等特点在高层建筑施工中得以应用，能够促进建筑施工工程质量的提升。然而其引起的裂缝问题也受到了建筑行业的高度关注，一方面会对施工进度产生影响，另一方面会降低建筑物质量。

1高层建筑大体积混凝土的特点

大体积混凝土的体量巨大，具备一定厚度，被广泛应用在高层建筑基础施工中，因为本身的结构稳定，强度高，因此，不容易受到外界因素的影响，也不容易出现基础失稳的问题。但是，在材料配比不当，或施工管理不合理的情况下，大体积混凝土相比普通混凝土更容易开裂，因此，在实际应用过程中，技术人员应对混凝土的水化热进行严格控制，保证结构的防水性，以此保证建筑工程的施工质量。

2超高层建筑基础大体积混凝土施工工艺及要点

2.1混凝土制备

在超高层建筑工程中，由于混凝土用量较大，考虑到成本因素，选择自行制备混凝土材料，而非直接采购商品混凝土，对混凝土制备技术水平提出了较高要求，制备步骤如下。（1）原材料选择。为保证混凝土材料质量达标，需要采购适当品种的原材料。例如，选用质量稳定、C2S含量较高的水泥材料，配置级配良好、细度模数超过2.3的中砂，使用缓凝高效减水剂等外加剂。（2）根据工程情况制订混凝土配合比方案。（3）对材料进行预处理。例如，筛除砂石骨料中混入的杂质，将含泥量控制在5%以内。检测砂石含水率，对砂石进行翻晒晾干处理或是喷淋加湿处理。（4）使用计量装置对原材料用量进行称重计量，将材料用量误差控制在允许范围内。（5）根据现场情况、气候条件制订混凝土搅拌方案，如搅拌时间、搅拌方式等。（6）根据工程施工需求，针对性制订混凝土制备方案，明确混凝土制备量。如混凝土供应不及时，将会延长施工工期，有可能形成施工缝。如混凝土过量制备，将会造成材料浪费。（7）将混凝土罐车在现场指定位置停放，保持罐体匀速转动狀态，避免混凝土出现离析现象。

2.2混凝土浇筑

在混凝土浇筑前，应检查是否具备浇筑条件，检查模板结构稳固性、模板内壁清洁度、混凝土入模温度、混凝土搅拌质量与流动性等。例如，在出现混凝土流动性过差问题时，重复开展混凝土搅拌作业。根据工程情况，合理选择混凝土浇筑方式，如分段、分层浇筑方式。例如，在基础结构的截面积小于200m时，将混凝土分为2段。在基础结构的截面积超过200m、小于300m时，将大体积混凝土分为2～3段，将各段混凝土厚度控制在1.5～2.0m。同时，使上下临层混凝土竖向施工缝保持错开状态。将混凝土浇筑高度控制在2m内，或是额外配置串筒，避免混凝土浇筑高差过大而产生离析现象。在采取非泵浇筑方式时，将混凝土浇筑层厚度控制在300mm内。在采取泵送施工方式时，浇筑层厚度要求放宽至500mm内。混凝土试浇筑应根据试验段施工情况，对混凝土施工方案进行优化调整，准确计算浇筑速度、浇筑高度、分层厚度等参数的最佳值。由于大体积混凝土表面系数较小，易形成温差裂缝，所以尽量采取斜坡薄层浇筑方式，浇筑的混凝土自然流淌状态下会形成斜坡桩，从而扩大混凝土散热面积。此外，要严格控制混凝土浇筑时间，在上一层混凝土初凝前，必须完成后一层混凝土浇筑作业，避免在建筑基础结构中形成施工缝。提前对预埋件与钢筋采取加固措施，避免其受到混凝土冲刷作用力而移位变形。

2.3混凝土振捣找平

混凝土振捣时要测量混凝土流淌斜坡角度，在各道浇筑带的浇筑面中同时设置振捣器，如混凝土斜面中心点、卸料点、坡脚钢筋处，合理设定振捣点数量、位置与振捣顺序，禁止施工人员违章操作或私自篡改振捣顺序，并控制留振时间，遵循“快插慢拔”原则。在混凝土表面无气泡冒出、无下沉现象后，即可结束振捣作业。在采取分段、分层浇筑方式时，应同步开展混凝土浇筑、振捣作业，控制振捣棒插入长度，保持振捣棒、模板壁面、预埋件三者安全间隔距离。将振捣棒插入下层混凝土50mm处，以消除上下混凝土浇筑层的接缝。在混凝土初凝前开展二次振捣作业，能起到改善混凝土抗裂性能的作用。混凝土振捣完毕后，施工人员要进行混凝土压光找平，使用木刮板、木抹子等工具对混凝土表面进行搓抹拍打与拉毛处理。

2.4混凝土养护

混凝土养护环节，应将混凝土养护时间控制在28d及以上，根据混凝土凝结硬化情况逐层对保温覆盖层进行拆除。在混凝土表面、养护环境二者温度差值低于20℃时，可拆除全部的保温覆盖层。

定期向混凝土表面洒水、覆盖塑料薄膜，或均匀喷涂养护剂涂层，起到保湿作用，确保水泥水化反应充分进行。根据养护环境、施工现场气候条件来调整养护方案。例如，在气候温度过高、空气干燥时，适当提高混凝土洒水养护频率与单次洒水量。定期对混凝土内部与表面温度进行测量，在必要情况下采取温控措施。

在冬期施工中，为减小寒流对混凝土质量造成的影响，需要采取相应措施，如搭设挡风设施、覆盖保温保湿材料。根据施工情况合理选择养护方式，如自然养护法、蒸汽养护法。并定期对试块强度进行检测，在试块强度达到脱模标准后，提交拆模申请，审批通过后组织拆模作业，禁止野蛮拆模。检查混凝土表面质量，如若存在混凝土麻面等质量缺陷，应及时对缺陷部位进行修补处理。

3超高层建筑基础大体积混凝土施工技术质量控制

3.1材料管理

3.1.1原材料选材

技术人员综合分析工程特征与设计要求，明确水泥、拌合水、骨料等原材料的性能要求，如拌合水pH、骨料粒径、水泥品种与标号等。在材料入场环节，对各类原材料的规格参数进行检查核对，退回品种与采购清单不符的材料。同时，为控制工程造价成本，需要遵循“实际出发，就地取材”原则，在保证材料性能符合施工要求的前提下，尽可量采购来源广泛、运输成本较低的材料。例如，将经过过滤处理的自来水作为拌合水即可。

3.1.2配合比设计

大体积混凝土具有表面系数小、易形成温差裂缝的特征，在制订配合比方案时，技术人员应重点考虑这一问题，通过减少水泥用量的方式，起到降低水化热与内外温差的作用，同时，要求所制备混凝土材料性能达标。

为实现这一目的，可选择开展混凝土试拌作业，对混凝土搅拌过程、搅拌效果进行检查，如检测混凝土初凝时间、入模温度、强度、坍塌度等，根据试拌结果对配合比方案进行优化调整。

此外，为针对性强化混凝土的抗裂性能、提高强度，可选择在配合比方案中加入适量的粉煤灰与高效减水剂。

3.1.3材料质量检测

在材料入场环节，对各批次施工材料的规格质量进行检查，核查材料质检报告等相关文件，随机抽取少量材料送至实验室检测。确定材料质量达标后，再将材料在现场进行分类存储。在混凝土搅拌结束、浇筑前，及时检查混凝土搅拌质量及坍塌度，如果出现混凝土离析、散白等现象，须对混凝土进行重复搅拌。

3.2混凝土测温及温控

大体积混凝土表面系数较小，在混凝土凝结硬化过程中，当混凝土内外温差过大，所产生温差应力超过混凝土自身抗拉强度时，将会在混凝土结构中形成贯穿性有害裂缝，削弱混凝土基础结构各项性能。

因此，在混凝土养护期间，施工技术人员应定期开展混凝土温控工作，根据测温数据绘制混凝土的时间–温度变化曲线，在必要情况下采取温控措施，将混凝土内外温度、混凝土表面与养护环境温度差值控制在25℃以内。

可采取简易测温法，将适当规格钢管焊接为正三角形，在底板钢筋网架上进行固定绑扎，使用橡皮套管在钢筋底部5cm处套设，对管两端进行扎牢处理，使用木块堵塞管口。在后续混凝土施工中，提前在管道注水，定期使用棒式温度计在管内测量水温，即可准确获取混凝土实时温度，计算上下点温差。

在混凝土内外温差、混凝土表面与养护环境温差较大时，通过调整混凝土表面塑料薄膜等保温材料的覆盖情况，或是提前在混凝土内部埋设循环管道，向管内注入冷却水，可以取得良好的表面保温效果，或是内部降温处理，从而将温差控制在25℃以内。

3.3混凝土裂缝综合防治措施

在实际施工中，大体积混凝土裂缝产生原因如下。

（1）水泥水热化作用。在混凝土凝结硬化期间，水泥将在水化反应过程中持续释放大量热量，且大量水化热会在混凝土内部结构中进行聚集，导致混凝土内外温差过大而产生温度应力，易形成温度裂缝。

（2）约束条件。在混凝土养护期间，会受到下部地基约束作用，易形成压应力。在混凝土温度下降时，所产生拉应力超过自身抗拉强度而形成垂直裂缝。

（3）外界气温变化。大体积混凝土温度是由浇筑温度、水热化绝热温度、自身散热温度三者组成的。外界温度对混凝土温度造成明显影响。而在养护环境气温骤降或混凝土遭遇寒流袭击时，将会增加混凝土表面与内部温度梯度，从而产生较大温差应力形成裂缝。

针对这一问题，一方面需要从优化配合比方案、做好养护工作角度着手，如在配合比方案中加入适量粉煤灰、做好温控工作、对混凝土采取保温措施，预防混凝土裂缝质量问题出现;另一方面，在形成裂缝后，施工技术人员及时对裂缝进行修补处理，如采取表面封闭法、内部修补法。在裂缝宽度、深度超过允许限值时，会对混凝土结构性能造成严重破坏，需要重复开展大体积混凝土施工作业。

4结束语

大体积混凝土施工技术在高层建筑中的应用能够显著提升工程施工效率，缩短工期，为施工企业带来十分可观的收益。但是，从施工企业的角度也应认识到，大体积混凝土的施工难度更大，而且容易因温度原因产生开裂问题，引发结构垮塌，需要切实做好管理工作，严格把控生产过程，减少裂缝的产生，促进建筑工程整体质量的提高。

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