王顥霖

[黔東南州工業(yè)學(xué)校（黔東南技師學(xué)院），貴州 凱里 556000]

0 引言

混凝土結(jié)構(gòu)屬于建筑工程領(lǐng)域施工中一種較為常見的工程結(jié)構(gòu)，此類結(jié)構(gòu)極易受季節(jié)、氣溫、混凝土收縮等因素的直接與間接影響，當(dāng)外界環(huán)境發(fā)生變化時，結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生額外的內(nèi)力，當(dāng)外加內(nèi)力大于混凝土拉伸強(qiáng)度，或大于混凝土極限拉伸承受力時，結(jié)構(gòu)會發(fā)生一定程度的開裂，從而導(dǎo)致建設(shè)工程項目質(zhì)量方面產(chǎn)生問題[1]。針對此種現(xiàn)象，若不采取有效的控制措施，一旦病害超過其限制值，就會出現(xiàn)穿孔、漏水、失穩(wěn)等異?，F(xiàn)象，此現(xiàn)象不僅會影響建筑的正常工作，還會對其耐久性、防水性能造成負(fù)面影響[2]。早期工程方為了克服建筑項目施工中存在的此方面問題，提高工程質(zhì)量，會在混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工中，采取設(shè)置后澆帶或跳倉的方式，進(jìn)行原有結(jié)構(gòu)的改良與優(yōu)化，但是由于傳統(tǒng)的后澆帶施工工藝復(fù)雜、工期長，對工程施工造成了很大的限制。為提高工程建設(shè)速度、節(jié)約成本、保證工程質(zhì)量、工期，工程方與技術(shù)人員對混凝土結(jié)構(gòu)施工進(jìn)行了深入探討。已有學(xué)者針對這一問題進(jìn)行了研究，如黃華[3]研究了裝配式混凝土結(jié)構(gòu)在醫(yī)院建筑中的應(yīng)用實(shí)踐，以實(shí)際工程為例，采用裝配整體式混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的醫(yī)院建筑，集中合理地布置剪力墻，優(yōu)化框架梁柱的布置，合理地拆分預(yù)制柱、預(yù)制梁以及疊合樓板，計算分析結(jié)構(gòu)設(shè)計是否滿足規(guī)范要求。該方法介紹了主體結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)以及預(yù)制構(gòu)件深化與施工關(guān)鍵技術(shù)。本文將在此次研究中，以某土木工程項目為例，對此類項目的工程施工方案展開設(shè)計研究。

1 工程概況

為確保土木工程建筑項目中的混凝土結(jié)構(gòu)施工成果達(dá)到預(yù)期質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范此類工程的施工工序，為相關(guān)工程項目的建設(shè)施工給予技術(shù)支持，本文將在此次研究中，選擇某地區(qū)大型土木工程項目為試點(diǎn)工程，對此項目的規(guī)范化施工展開設(shè)計研究。施工前，掌握與該項目相關(guān)的概況信息。根據(jù)設(shè)計方提供的施工圖紙，繪制出該土木工程建筑項目的平面俯視圖，如圖1 所示。

圖1 土木工程建筑項目平面俯視圖

掌握此工程項目的基本情況后，對該工程項目在施工中的細(xì)部結(jié)構(gòu)信息進(jìn)行統(tǒng)計，相關(guān)內(nèi)容如表1 所示。

表1 工程項目概況信息

在該建筑項目的施工過程中，考慮到建筑主樓層數(shù)與裙樓層數(shù)差異較大，且建筑結(jié)構(gòu)中的后澆帶具有下沉和收縮的雙重功能，因此在施工中不能用膨脹加固帶代替[4]。主裙樓間仍然有后澆帶，但主樓的長度沒有改變，如果設(shè)置后澆帶只是為了擴(kuò)展，則需要在地下室筏板、墻體、主樓每層各設(shè)一條膨脹加固帶，通過此種方式，控制混凝土結(jié)構(gòu)施工中由溫度變化造成的收縮裂縫目的。為確保工程施工達(dá)到預(yù)期質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，下述將結(jié)合工程項目中混凝土結(jié)構(gòu)施工標(biāo)準(zhǔn)，展開建筑項目施工方案的詳細(xì)設(shè)計。

2 施工方案設(shè)計

2.1 土木工程建筑補(bǔ)償收縮混凝土配合比設(shè)計

施工前，應(yīng)做好對土木工程建筑補(bǔ)償收縮混凝土配合比的設(shè)計[5]。根據(jù)設(shè)計要求，在主體建筑結(jié)構(gòu)施工中摻入纖維補(bǔ)償收縮混凝土進(jìn)行澆筑。在此過程中，應(yīng)根據(jù)工程的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計在水養(yǎng)護(hù)條件下，14d 內(nèi)混凝土限制膨脹率指標(biāo)，相關(guān)內(nèi)容如表2 所示。

表2 膨脹率指標(biāo)

在上述設(shè)計內(nèi)容的基礎(chǔ)上，對補(bǔ)償收縮混凝土制備中的原材料進(jìn)行比選。在此過程中，考慮到市場內(nèi)現(xiàn)有的膨脹劑品種繁多，且產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，為提高工程質(zhì)量，需要安排專門技術(shù)人員進(jìn)行市場調(diào)研[6]。同時，應(yīng)明確在混凝土制備中加入纖維可以有效地改善混凝土的早期抗開裂性能。根據(jù)大量實(shí)踐，可以選用具有優(yōu)異性能的聚丙烯纖維（PVA 纖維）作為原材料。通過試驗(yàn)，確定膨脹率、抗壓強(qiáng)度等因素對混凝土質(zhì)量的影響。同時，為檢驗(yàn)極限膨脹率試驗(yàn)的正確性，在各強(qiáng)度等級的配比中選擇一種限定膨脹率滿足要求的配比[7]。根據(jù)測定的參考配比，對直接放置在自然環(huán)境中和放置在室內(nèi)環(huán)境中的混凝土進(jìn)行極限膨脹試驗(yàn)，并對其耐水滲透、耐氯離子滲透性能進(jìn)行試驗(yàn)，通過此種方式，確定該工程施工所需的不同強(qiáng)度等級混凝土配比，設(shè)計方案如表3 所示。

表3 工程施工所需的不同強(qiáng)度等級混凝土配比

按照上述方案，完成土木工程建筑補(bǔ)償收縮混凝土配合比的設(shè)計。

2.2 混凝土結(jié)構(gòu)中的碳纖維加固施工

完成上述設(shè)計后，為提高混凝土結(jié)構(gòu)的承載力，設(shè)計主體結(jié)構(gòu)的碳纖維加固施工[8]。根據(jù)工程施工實(shí)際需求，將施工中新一層的柱筋從結(jié)構(gòu)柱的連接部位直接拉出，考慮到此部分鋼筋并沒有插入混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)，因此鋼筋只能承受垂直荷載，而不能承載橫向方向的荷載[9]。為保證柱子在橫向上的穩(wěn)定，可以通過增加碳纖維的方式，加強(qiáng)構(gòu)造柱的軸向應(yīng)力。其具體做法是在新增加的柱結(jié)點(diǎn)一側(cè)的梁處進(jìn)行植筋，并采用箍筋的方式，將箍筋與新增柱子鋼筋進(jìn)行箍筋封閉，再用現(xiàn)澆砼形成異形柱，原結(jié)構(gòu)柱承擔(dān)豎向荷載，而小柱承擔(dān)橫向荷載。在此基礎(chǔ)上，利用碳纖維增加植筋的梁截面，實(shí)現(xiàn)對結(jié)構(gòu)整體的加固處理。此次選用的碳纖維為AEC-300，利用下述公式，計算AEC-300 碳纖維的承載力。

公式（1）中：V為AEC-300 碳纖維的承載力；φ為加固形式系數(shù)；n為粘貼層數(shù)；ω為片材寬度；t為片材單層厚度；ε為極限拉應(yīng)變；E為彈性模量；h為粘貼高度；S為片材凈間距。完成計算后，根據(jù)AEC-300 碳纖維的承載力，選擇碳纖維在工程中的使用量。在此基礎(chǔ)上，按照上述提出的方案，進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)的加固施工，確保設(shè)計結(jié)構(gòu)可以滿足建筑梁體的抗剪要求。

2.3 混凝土泵送、澆筑與養(yǎng)護(hù)處理

在上述設(shè)計內(nèi)容的基礎(chǔ)上，將稱重的碎石倒入料斗，在料斗中加入水泥和外加試劑粉末混合料進(jìn)行攪拌，將稱重后的中粗砂石倒入其中。之后，設(shè)計物料進(jìn)入攪拌機(jī)的順序，注意攪拌機(jī)中物料的連續(xù)攪拌時間應(yīng)＞3min，在混凝土原材料充分混合后出料[10]。同時，控制混凝土的入模溫度在15℃～20℃范圍內(nèi)，根據(jù)混凝土配合比和施工規(guī)定，隨時檢測混凝土的坍落度。

完成上述設(shè)計后，應(yīng)確?；炷恋谋盟团c供給保持連續(xù)。輸送混凝土的管道不應(yīng)有彎曲，轉(zhuǎn)向輸送速度應(yīng)保持緩慢，泵送管道的連接要保證緊密。

在柱混凝土澆筑前，應(yīng)在柱外模上用至少一層草袋進(jìn)行包扎。在6h 后進(jìn)行澆筑面的澆水養(yǎng)護(hù)，保持草袋濕潤。整個養(yǎng)護(hù)期不得少于14d。拆卸柱模后，應(yīng)及時在其表面涂上一層保養(yǎng)劑。

梁混凝土澆筑6h 以后，對其進(jìn)行灌水養(yǎng)護(hù)，注意養(yǎng)護(hù)期間要保證澆筑面的濕潤，同時，要確保整個養(yǎng)護(hù)期必須在14d以上。在此過程中，應(yīng)做好對混凝土內(nèi)外溫度的控制，保證混凝土內(nèi)部與外部的溫度不能超過20℃，尤其是在混凝土澆筑后2～5h 時，應(yīng)加強(qiáng)混凝土外表面的保溫和保濕。在養(yǎng)護(hù)14d 后，進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)面的7d 連續(xù)裂縫觀測，做好記錄工作，以確?；炷翝仓_(dá)到預(yù)期質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

3 工程質(zhì)量驗(yàn)收

上述從三個方面，完成了土木工程建筑項目的施工方案設(shè)計，為實(shí)現(xiàn)對該方法在實(shí)際應(yīng)用中效果的驗(yàn)收，以上述提出的工程項目為例，按照本文提出的施工方案，對該項目展開施工。為確保項目施工達(dá)到預(yù)期效果，施工前，應(yīng)明確混凝土結(jié)構(gòu)施工必須遵循規(guī)定實(shí)施。根據(jù)項目施工中的質(zhì)量要求，設(shè)計混凝土硬度、強(qiáng)度，確定水泥等級、水泥用量等關(guān)鍵參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，考慮到此工程在施工中存在梁截面較大的特點(diǎn)，因此，混凝土結(jié)構(gòu)施工中的一次澆筑施工難度較大，為避免施工質(zhì)量不符合規(guī)范，按照表4 中內(nèi)容，選用混凝土施工原材料。

表4 混凝土施工原材料

完成施工中原材料的準(zhǔn)備工作后，按照表5 中內(nèi)容，準(zhǔn)備混凝土結(jié)構(gòu)施工中所需的機(jī)械設(shè)備。

表5 混凝土結(jié)構(gòu)施工中所需的機(jī)械設(shè)備

施工前，所有的機(jī)械設(shè)備都要安排專門的技術(shù)人員進(jìn)行全面的檢查和試車，并在施工現(xiàn)場安排技術(shù)人員進(jìn)行機(jī)械設(shè)備的管理和養(yǎng)護(hù)。

完成上述準(zhǔn)備工作后，按照所提方案，在現(xiàn)場進(jìn)行施工。施工時，先根據(jù)工程需求，設(shè)計土木工程建筑補(bǔ)償收縮混凝土配合比。在此基礎(chǔ)上，按照規(guī)范進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)植筋與加固施工，通過對混凝土的泵送、澆筑與養(yǎng)護(hù)處理，完成土木工程建筑的混凝土施工。施工過程中，將大體積混凝土在澆筑中內(nèi)部與表面溫度差作為評價施工成果質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)之一。使用專用的溫度計，測量澆筑中內(nèi)外部溫度，記錄溫度差，根據(jù)施工技術(shù)規(guī)范，混凝土內(nèi)外溫度差應(yīng)當(dāng)控制在25℃范圍內(nèi)，如出現(xiàn)內(nèi)外溫度差＞25℃的現(xiàn)象，則說明混凝土在固結(jié)后將出現(xiàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)性裂縫現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)記錄結(jié)果，如圖2 所示。

圖2 混凝土澆筑過程中內(nèi)部與外表面溫度差記錄結(jié)果

從圖2 所示的結(jié)果中可以看出，混凝土澆筑過程中內(nèi)部與外表面溫度差始終＜25℃，說明土木工程建筑項目在進(jìn)行混凝土澆筑施工時，符合技術(shù)規(guī)范。在此基礎(chǔ)上，對混凝土施工作業(yè)面裂縫數(shù)量進(jìn)行人工測量與統(tǒng)計，其結(jié)果如表6 所示。

表6 土木工程建筑混凝土施工作業(yè)面裂縫數(shù)量

對出現(xiàn)裂縫的作業(yè)面進(jìn)行深度質(zhì)量驗(yàn)收，發(fā)現(xiàn)所有裂縫在作業(yè)面上均為表面裂縫，即出現(xiàn)的裂縫不會對工程質(zhì)量造成影響。因此，在完成上述實(shí)驗(yàn)后，得出結(jié)論：該方法可以在有效控制混凝土澆筑過程中內(nèi)部與外表面溫度差的同時，降低土木工程建筑混凝土施工作業(yè)面裂縫數(shù)量，通過此種方式，提高建筑工程項目施工質(zhì)量。

4 結(jié)論

隨著國家綜合國力的不斷提高、各個產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的快速增長，人們對混凝土結(jié)構(gòu)的需求量不斷增加，超長、大體積混凝土結(jié)構(gòu)在大型公共建筑、大型廠房建筑中的應(yīng)用越來越多。為推進(jìn)我國建筑行業(yè)發(fā)展，本文通過土木工程建筑補(bǔ)償收縮混凝土配合比設(shè)計；混凝土結(jié)構(gòu)中的碳纖維加固施工；混凝土泵送、澆筑與養(yǎng)護(hù)處理，完成了此次設(shè)計，旨在通過此次研究，為相關(guān)工程的規(guī)范化施工提供技術(shù)層面的指導(dǎo)及幫助。