趙振 紀(jì)慶彬

［摘 要］為解決建筑工程大體積混凝土施工中存在的內(nèi)外溫度差過大問題，本文開展房層建筑中的施工技術(shù)研究。通過混凝土配合比優(yōu)化、大體積混凝土跳倉法施工、大體積混凝土澆筑、混凝土降溫速率控制與施工縫構(gòu)造等措施的分析，提出一種新的施工技術(shù)。通過實證分析的方式對新的施工技術(shù)進(jìn)行驗證，根據(jù)驗證結(jié)果得出，本文設(shè)計的施工技術(shù)可以有效控制混凝土內(nèi)外溫度差，減少結(jié)構(gòu)裂縫，提高施工質(zhì)量。

［關(guān)鍵詞］房建工程；大體積混凝土技術(shù)；施工

［中圖分類號］TU7文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

從房建工程建設(shè)要求層面分析，采用大體積混凝土施工工藝必須具備以下三個條件：一是施工中對應(yīng)的截面尺寸應(yīng)滿足大于0.5 m的要求；二是水泥建設(shè)項目的占地面積應(yīng)達(dá)到一定的規(guī)模；三是大體積混凝土建筑工程施工的綜合難度較高，因此對施工中的技術(shù)水平要求較高。為滿足以上條件，施工企業(yè)有必要根據(jù)工程建設(shè)中的質(zhì)量要求，提升自身的施工技術(shù)和施工效率，避免由于混凝土澆筑時間過長而出現(xiàn)裂縫等質(zhì)量方面的問題。

熊顆在開展此方面內(nèi)容的研究后，引進(jìn)了跳倉法施工技術(shù)，并選擇了某白云站站房作為施工中的研究對象，將引進(jìn)的施工技術(shù)應(yīng)用到試點工程項目的底板工程澆筑中，通過此種方式，為后續(xù)相關(guān)工程項目的規(guī)范化施工提供技術(shù)層面的指導(dǎo)與幫助［1］。李霖霖等人在開展了此方面內(nèi)容的研究后，提出了水化溫升綜合法，將該方法作為依據(jù)，進(jìn)行混凝土施工前配合比的優(yōu)化設(shè)計，在為工程項目建設(shè)提供幫助的同時，提高了混凝土施工的可靠性［2］。

為進(jìn)一步規(guī)范工程建設(shè)與施工，下文將以某地區(qū)建筑工程項目為例，結(jié)合項目特點與施工要求，對大體積混凝土的施工展開設(shè)計研究。

1 房建工程項目實例

1.1 概況

所選的建筑工程項目整體外形與直角梯形類似，整體規(guī)劃用地面積約為29 674.04m2，擬建6棟建筑，將其表示1#～6#。其中，1#建筑為居民住宅樓建筑，建筑層數(shù)為16（局部23）；2#建筑為高層住宅樓，建筑層數(shù)為30；3#建筑與2#建筑結(jié)構(gòu)、層數(shù)完全一致；4#、5#、6#建筑為居民住宅樓建筑，建筑層數(shù)為16，其中包括一個商業(yè)網(wǎng)點建筑。

根據(jù)現(xiàn)場測量，該建筑工程項目的總面積為

75 721.52m2，其中地上建筑、地下建筑對應(yīng)的面積分別為59 347.58m2與14 063.42m2。

該項目中的建筑均為筏板結(jié)構(gòu)，其中5#、6#建筑屬于獨立筏板結(jié)構(gòu)，1#、2#、3#、4#建筑的地下室空間共用，對應(yīng)1#～4#建筑底板頂標(biāo)為-4 m，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)層的墊層厚度為100 mm。2#、3#建筑的地下室結(jié)構(gòu)筏板厚度均為1.6×103 mm；4#、5#、6#的地下室結(jié)構(gòu)筏板厚度均為1 000 mm。根據(jù)工程要求，底板混凝土的強(qiáng)度等級為C35，設(shè)計的抗?jié)B等級為P6。

1.2 施工難點

第一，施工現(xiàn)場交通壓力較大。該工程所涉及建筑的地下室面積較大，且工程項目所在地區(qū)為市中心區(qū)域，項目所在地施工現(xiàn)場的周轉(zhuǎn)面積較小。在施工過程中，場地周圍的道路難以保證暢通，給場地的交通組織帶來了很大的不便。在此條件下，工地交通壓力將會進(jìn)一步增加。

第二，施工中混凝土供應(yīng)工作難以得到保障。確保大體積混凝土的供給連續(xù)性，是工程項目成功實施的一個重要因素。攪拌站出力未達(dá)期望、混凝土原料供給不足、交通限制使水泥罐車輛不能及時抵達(dá)工地等因素，都會對現(xiàn)場施工造成負(fù)面影響。

第三，混凝土澆筑后內(nèi)外溫度差控制難度較高。本次工程中采用的底板有1 000 mm，1 300 mm，1 600 mm三種尺寸。在大體積混凝土澆筑時，外部溫度對混凝土結(jié)構(gòu)的影響較大，混凝土的水化熱反應(yīng)也較為強(qiáng)烈。另外，混凝土內(nèi)部的熱量不易擴(kuò)散，而混凝土的外部溫度又迅速下降，因此在混凝土澆筑后、固結(jié)過程中，極易出現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫等問題，最終影響工程的質(zhì)量。

2 建筑工程大體積混凝土施工

2.1 混凝土配合比優(yōu)化

在進(jìn)行建筑工程大體積混凝土施工前，需要根據(jù)混凝土的水化熱特點，對其溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制。溫控指標(biāo)包括：第一，混凝土澆筑體在入模時，溫度上升不得超過50℃；第二，混凝土澆筑體內(nèi)外溫度差不得超過25℃；第三，混凝土澆筑體降溫速度不得超過3℃/d。根據(jù)上述要求，為避免水化熱對大體積混凝土施工造成影響，需要對混凝土配合比進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計［3］。水泥的種類對其水化溫度有很大的影響。隨著水化細(xì)度值的增大，水化放熱率增大，水化峰也增大。所以，在進(jìn)行大體積混凝土的配合比設(shè)計時，要優(yōu)先選擇中、低耐火性的水泥，同時要盡可能地降低其用量。

隨外加劑用量的增大，混凝土的水化溫升峰度將逐漸減?。?］。一般而言，摻合料對水泥的總放熱量沒有任何影響［5］。緩凝劑可以降低混凝土的水化反應(yīng)速度，從而延長水化熱的釋放時間，同時還可以使混凝土的水化熱得到及時消散，因為總放熱量沒有變化，所以在同一時間內(nèi)，混凝土的儲熱量就會減少，峰值溫升也會減少。減水劑的作用以降低用水量為主，其在后期可降低混凝土的干縮率，但對水化溫升的作用較小。

2.2 大體積混凝土跳倉法施工

為實現(xiàn)對大體積混凝土施工裂縫的控制，引入跳倉法進(jìn)行施工。采用跳倉分倉方法，建立在外部約束應(yīng)力與結(jié)構(gòu)尺寸成非線性關(guān)系的基礎(chǔ)上［6］。首先，將大面積的混凝土塊體劃分為多個面積較小的倉塊，并展開分塊澆筑，從而將水化熱在初始階段所產(chǎn)生的較大溫差和收縮變形釋放出來，之后，再進(jìn)行封倉澆筑，從而完成所有的混凝土工作。運用極限變形概念，推導(dǎo)出變形縫允許間距：

式中：E代表混凝土彈性模量，H代表結(jié)構(gòu)厚度，Cx代表變形剛度，a代表膨脹系數(shù)，T代表降溫差，ep地表極限拉伸。在上述公式的基礎(chǔ)上，明確當(dāng)跳倉間距越大，則允許溫差越小，對溫度的控制要求越高?？刂扑療岷突炷潦湛s應(yīng)是優(yōu)先采取的措施。在其他條件不變的情況下，水平變形剛度增加，則跳倉間隔距離減小。當(dāng)水平變形剛度逐漸趨近0時，分倉間距理論上為無窮大，即基礎(chǔ)底板結(jié)構(gòu)不需要考慮倉塊劃分的問題，可一次性完成澆筑，并且不會產(chǎn)生貫穿性的裂縫［7］。可以采用“滑動層”結(jié)構(gòu)，即“防水卷材+防水涂層”，或者將其與沙土結(jié)合起來，形成一種滑動結(jié)構(gòu)。

2.3 大體積混凝土澆筑

在進(jìn)行大體積混凝土的澆筑時，可以采取分層施工方式。在施工過程中，將大體積混凝土劃分成幾層，逐層澆筑，增加比表面，也增加散熱面積，以減少混凝土內(nèi)部溫度峰值。各層間的間隔應(yīng)盡量縮短，不要過長。圖1為大體積混凝土分層澆筑示意圖。

除此之外，還可通過設(shè)置冷卻水管的方式實現(xiàn)熱交換。對于厚大構(gòu)件，除采用分層澆筑外，還可采用埋設(shè)冷水管的方式來降低其溫度，這是一種行之有效的冷卻方式。在設(shè)置水管的時候，要考慮水管的層間距、管間距、管徑、水溫、水流速度、供水時間等因素［8］。通常在較低的循環(huán)水溫度、較高的流量和較長的給水時間下，其冷卻效果較好。圖2為大體積混凝土澆筑冷卻水管設(shè)置圖。

入模溫度高會加速水泥水化反應(yīng)，使其在短期內(nèi)產(chǎn)生大量的熱量，從而使水化熱的峰值持續(xù)增大。結(jié)果表明，在溫度變化過程中，混凝土內(nèi)溫度最大值出現(xiàn)的時刻向前移動。所以，在澆注混凝土?xí)r，必須對其進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控。具體而言，可采取的措施包括：控制骨料溫度，采用水冷、風(fēng)冷等方式進(jìn)行骨料預(yù)冷，避免將砂石骨料置于暴曬環(huán)境中；降低混凝土攪拌用水溫度；降低運輸中的溫度升高。

2.4 混凝土降溫速率控制與施工縫構(gòu)造措施實施

在混凝土澆筑作業(yè)結(jié)束后，要對混凝土里表溫差、溫升速率、降溫速率等溫度指標(biāo)進(jìn)行實時監(jiān)控。在實際施工的過程中，如果出現(xiàn)了超出規(guī)定范圍的溫度偏差，則應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)控，對其進(jìn)行分析和控制。在冷卻速度超過3℃/d的情況下，必須立即用塑料膜等隔熱材料蓋上。當(dāng)冷卻速度不顯著時，可將隔熱層取出。

在“跳倉法”基礎(chǔ)工程中，施工縫的設(shè)置和施工質(zhì)量直接影響其抗?jié)B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對地基的接縫進(jìn)行處理，就會造成地基滲漏。圖3為跳倉法施工縫構(gòu)造圖。

在混凝土封倉之前，一定要確保在施工縫處的止水板穩(wěn)固，在需要的時候，可以增加一個鋼筋支撐，用焊接的方法來固定。

3 實證分析

3.1 布置測溫點

施工人員應(yīng)該以施工現(xiàn)場的實際情況為依據(jù)，將測溫點設(shè)置在混凝土澆筑邊緣或中心等溫度變化明顯的位置。在每一塊大體積混凝土筏板上，必須設(shè)置5個溫度測量點（2個為備用溫度測量點），并設(shè)置一個測溫點位于筏板的中央。

與此同時，施工人員要根據(jù)埋設(shè)位置圖精確地設(shè)置溫度測量點，設(shè)置時要遵守如下原則。上部和下部的溫度測量點必須設(shè)置在混凝土表層下10cm的位置；混凝土的中部測溫點應(yīng)位于樓面的中部；在保溫層內(nèi)，溫度測量點應(yīng)該設(shè)置在水泥面上，也就是濕潤劑的下面；溫室外露的溫度測量點應(yīng)該位于離混凝土大約1.5 m高的地方。

為了防止測溫節(jié)點受到破壞，在澆注之前，必須在現(xiàn)場安裝好測溫節(jié)點，并在節(jié)點處放置標(biāo)志，防止其他工人在振搗施工時破壞測溫節(jié)點。此外，為了保障測溫數(shù)據(jù)的精度，還需要在銅制熱電阻的位置上放置水泥墊，并在每個測溫位置上安裝電阻器和導(dǎo)線。在實際施工中，技術(shù)員可以將主干導(dǎo)軌傾斜地引入測溫棚內(nèi)，再用一條防水膠帶與主干連接。必須保證每個測溫區(qū)域都埋有5根溫度傳感器。另外，在施工現(xiàn)場，技術(shù)人員可增設(shè)2臺電子測溫儀進(jìn)行現(xiàn)場溫度的采集，2臺溫濕儀進(jìn)行大氣溫濕度的測試。

3.2 測溫點埋設(shè)

在安裝溫度傳感器時，應(yīng)選擇16號（等級）的鋼筋作為測溫線的附接，將測溫線與混凝土中的溫度傳感器相連。在綁扎時，不能讓測溫線上的溫敏單元與鋼筋發(fā)生直接的接觸。同時，為了對溫度測量點進(jìn)行安全防護(hù)，施工方必須在溫度測量點放置標(biāo)志。在進(jìn)行測溫的時候，施工人員應(yīng)該以測溫線、測溫探頭和儀器對測溫點進(jìn)行編號，并做好測溫記錄，這樣才能在第一時間內(nèi)感知澆筑后混凝土內(nèi)外與外部的溫度變化。根據(jù)上述內(nèi)容，進(jìn)行測溫點中傳感器的固定方式設(shè)計（如圖4）。

設(shè)定混凝土澆筑后內(nèi)外溫差應(yīng)控制在25℃范圍內(nèi)，對測點混凝土溫度進(jìn)行測量，其結(jié)果見表1。

4 結(jié)語

根據(jù)上述研究，得到如下所示的結(jié)論。參照表1測點混凝土內(nèi)外溫度差可知，所選的10個測點中，混凝土內(nèi)外溫度差（最大值）均未超過25℃，說明施工后混凝土溫度差滿足工程質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)，可以在極大程度上避免澆筑后混凝土筏板出現(xiàn)裂縫等質(zhì)量方面的問題。

參考文獻(xiàn)

［1］熊顆. 跳倉法施工技術(shù)在白云站站房底板超長大體積混凝土工程中的應(yīng)用［J］. 四川水泥，2023（2）：129-131.

［2］李霖霖，張華，張沖，等. 基于水化溫升綜合法的大體積混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計與關(guān)鍵施工技術(shù)［J］. 混凝土，2022（12）：127-130，135.

［3］許達(dá)權(quán). 大體積混凝土施工技術(shù)研究——以三明南站片區(qū)樞紐工程附屬設(shè)施工程為例［J］. 房地產(chǎn)世界，2022（24）：158-160.

［4］林振彬. 建筑工程施工中大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工管理方法研究——以?？谑心稠椖拷ㄔO(shè)為例［J］. 住宅產(chǎn)業(yè)，2022（12）：85-87.

［5］姜平，夏偉庭. 大體積混凝土配合比及施工技術(shù)研究——以海茵廣場寫字樓A座底板施工為例［J］. 北方建筑，2022，7（6）：58-61.

［6］鄭永生，甘英杰，王英，等. 跳倉法在300m超長及大體積混凝土地下室的施工應(yīng)用［J］. 建筑技術(shù)開發(fā)，2022，49（21）：112-115.

［7］魏國智. 超長超厚筏板基礎(chǔ)大體積混凝土無縫施工技術(shù)在工程中的應(yīng)用［J］. 科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2022（30）：143-146.

［8］袁偉財. 橋梁工程施工中大體積混凝土裂縫成因及處理措施研究［J］. 工程技術(shù)研究，2022，7（19）：111-113.