衣 鵬

(中鐵十二局集團(tuán)有限公司 太原 030024)

隨著我國社會(huì)發(fā)展水平的不斷提升,為了進(jìn)一步滿足新時(shí)期生產(chǎn)生活的需求和房建工程的類型及規(guī)模,逐步進(jìn)行拓展,尤其是絕大部分的防震工程需要進(jìn)行配套設(shè)施施工,例如管線、室內(nèi)外裝修、電氣工程等,這對于房屋整體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量有較高要求。在這樣的條件下,混凝土結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)則需要不斷進(jìn)行升級,尤其要解決澆筑過程中產(chǎn)生的各項(xiàng)裂縫。為了降低裂縫對工程結(jié)構(gòu)造成的影響,構(gòu)建一次澆筑無縫施工技術(shù),成為房建工程技術(shù)體系升級和研發(fā)的重要成果,并且取得了初步的效益。針對該項(xiàng)技術(shù)的具體應(yīng)用細(xì)節(jié)以及流程展開分析,對于工程后續(xù)的發(fā)展和建設(shè)有極強(qiáng)促進(jìn)作用。

1 一次澆筑無縫施工技術(shù)的應(yīng)用背景和必要性

房建工程施工包括多種類型的住房建筑,而鋼筋混凝土依舊是應(yīng)用較為廣泛的建筑結(jié)構(gòu)施工方法,但是在建筑空間功能性逐步增強(qiáng)的大環(huán)境下,房建工程的施工還需要涉及大量的配套線路安裝、室內(nèi)外裝修、混凝土澆筑、管道鋪設(shè)等內(nèi)容[1]。其中混凝土澆筑的質(zhì)量將直接影響房建工程后續(xù)的安全性和穩(wěn)定性,而混凝土澆筑的模式也分為柱澆筑、梁板澆筑、樓梯澆筑等多種類型。在澆筑的過程中,大部分的裂縫會(huì)集中出現(xiàn)在鋼筋綁扎節(jié)點(diǎn)、預(yù)埋件位置,受到結(jié)構(gòu)長度或者集中應(yīng)力的影響,部分裂縫逐步發(fā)育,最終會(huì)對建筑結(jié)構(gòu)造成較大影響。而在樓梯澆筑期間,大部分工程會(huì)采取從第1層到高層的分層澆筑法,樓層越高則裂縫出現(xiàn)的概率越大,對于結(jié)構(gòu)造成的影響越來越嚴(yán)重。因此在房建工程施工期間,無論采取哪種澆筑方式,裂縫都是無法避免的,對工程最終質(zhì)量造成的影響也是無法預(yù)估的。因此,及時(shí)打造一種無裂縫澆筑方式就至關(guān)重要。

研究人員在混凝土膨脹系數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了分析,通過澆筑手法、材料以及各項(xiàng)參數(shù)的調(diào)控制定了一次澆筑無縫施工技術(shù),并且初步應(yīng)用于房建工程施工中且產(chǎn)生了較好的效果。

在房建施工中應(yīng)用一次澆筑無縫技術(shù),能夠減少裂縫出現(xiàn)的概率,提升建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性,也可以為混凝土澆筑環(huán)節(jié)的效率提升奠定良好基礎(chǔ),這是提升房建工程施工效率和綜合效益的根本保障。

2 一次澆筑無縫技術(shù)的應(yīng)用案例分析

為了進(jìn)一步提升本文論述的科學(xué)性和有效性,筆者建立在具體案例的基礎(chǔ)上展開分析,結(jié)合房建工程的整體施工規(guī)模以及施工背景,明確一次澆筑無縫技術(shù)的施工優(yōu)勢,確保能夠?yàn)榛炷翝仓|(zhì)量的提升奠定基礎(chǔ)。

某建筑工程的一期工程總體建筑面積約為38 090 m2,地上建筑面積為27 213 m2,地下建筑主要以地下室和停車場為主,面積多達(dá)18 077 m2。整體建筑工程作為綜合體商貿(mào)建筑,梁柱采取混凝土澆筑施工的方式,地下室主要為框架剪力墻結(jié)構(gòu),上部結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)。建筑基礎(chǔ)板采用混凝土澆筑的形式,長度約為132 m,總體寬度為82.04 m。混凝土材料選取C30及混凝土,抗?jié)B等級為P6。由于整體工程的規(guī)模較大,涉及大量的混凝土灌注施工,為了減少施工裂縫對工程后期造成的影響,通過各方主體協(xié)商后,確定利用一次澆筑無縫施工技術(shù)進(jìn)行施工,提升工程的綜合質(zhì)量。

3 一次澆筑無縫施工技術(shù)地具體應(yīng)用細(xì)節(jié)

與常規(guī)的混凝土澆筑技術(shù)相比,一次澆筑無縫施工技術(shù)為了達(dá)到縮小混凝土澆筑裂縫的目的,在施工期間施工技術(shù)體系、參數(shù)以及各項(xiàng)細(xì)節(jié)都是把控重點(diǎn),筆者主要梳理了其中對整體質(zhì)量產(chǎn)生影響最為集中的內(nèi)容,將其作為施工要點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)地分析。

3.1 受力鋼筋綁扎細(xì)節(jié)

房建工程的一次澆筑施工期間,需要將重點(diǎn)放置在受力鋼筋的綁扎節(jié)點(diǎn)方面,在澆筑之前要增加受力鋼筋綁扎距離,尤其要在混凝土澆筑板和鋼筋之間,利用墻體進(jìn)行隔斷,減少混凝土澆筑期間出現(xiàn)的受力收縮情況。通過前期工程實(shí)驗(yàn)可知,受力鋼筋和混凝土澆筑板之間的距離逐步增加,混凝土澆筑板之間的受力膨脹系數(shù)會(huì)隨之縮小,二者呈反向線性關(guān)系[2]。但考慮到施工補(bǔ)償收縮的因素,無法利用隔斷墻將混凝土澆筑板和鋼筋完全隔離,那么就需要針對鋼筋拉力以及應(yīng)力進(jìn)行平衡干預(yù)。其主要公式如下:

ε=Pδ/(M+K)·Kc

Fs=η×Kc×ε/(1-η)

其中,需要考慮受力鋼筋彈性模量ε、混凝土截面積Pδ、鋼筋拉力M、受力鋼筋用力K、平衡系數(shù)Kc、混凝土抗壓應(yīng)力Fs、拉力系數(shù)η這幾項(xiàng)變量因素,才能夠提升澆筑的綜合質(zhì)量。在此基礎(chǔ)上還需在澆筑期間利用泡沫板將鋼筋與澆筑區(qū)域隔離,形成固定澆筑區(qū)域。本工程的固定澆筑區(qū)域劃分情況如圖1所示。

圖1 澆筑平面位置劃分情況

工程澆筑按照這一模式展開,在受力鋼筋和澆筑板之間隔離的條件下實(shí)現(xiàn)一次澆筑。在澆筑的過程中,泡沫板在受力的情況下會(huì)出現(xiàn)適當(dāng)?shù)氖湛s,這會(huì)代替混凝土澆筑收縮產(chǎn)生的應(yīng)力,預(yù)留了更多的收縮空間。受力鋼筋出現(xiàn)的剪應(yīng)力也會(huì)導(dǎo)致泡沫板出現(xiàn)形變,代替了混凝土澆筑板形變時(shí)產(chǎn)生的裂縫[3]。與此同時(shí),泡沫板隔斷在混凝土結(jié)構(gòu)和受力鋼筋之間,又會(huì)受到雙方的約束,使泡沫板本身的形變得到了一定的限制。綁扎好受力鋼筋之后,混凝土澆筑板的收縮裂縫便得到了遏制,能夠提升整體結(jié)構(gòu)的綜合質(zhì)量。

3.2 建筑結(jié)構(gòu)分層澆筑體系

做好前期的施工澆筑準(zhǔn)備工作之后,針對本工程中的大規(guī)?；炷两Y(jié)構(gòu),采取分層澆筑的方式進(jìn)行施工,在施工的過程中選擇推移式連續(xù)澆筑施工法,為了避免裂縫的出現(xiàn),需要將重點(diǎn)放置在材料的性能控制以及配合比方面。本工程的混凝土配合比情況詳如表1所示。

表1 工程混凝土配合比

從表1可知,在材料配合的過程中選擇了40 kg/m3的抗裂劑,可以從性能上降低裂縫出現(xiàn)的概率。同時(shí)在配比結(jié)束之后需要經(jīng)過20 min的振搗,將其中的氣泡消除。澆筑期間也需要進(jìn)行多次地振搗,避免施工冷縫的出現(xiàn)。本工程的施工澆筑結(jié)構(gòu)以及細(xì)節(jié)如圖2所示,采取分批下料的方法,每一層的厚度控制在55 cm 左右。

圖2 大型混凝土結(jié)構(gòu)分層澆筑方式

從圖2可知,整體的澆筑層數(shù)劃分為3層,坡度一致,但混凝土的邊界長度有一定差異,最上層的邊界長度相對較短,隨著混凝土逐漸滑落,會(huì)將第二層的混凝土邊界長度延長,以此類推最后一層混凝土的邊界,長度最長。該種方式利用了循序漸進(jìn)的原則,讓混凝土之間充分融合,不僅可以避免施工冷縫的出現(xiàn),還能夠大幅提升澆筑質(zhì)量。

3.3 混凝土表面整平處理

分層澆筑結(jié)束之后,混凝土的表面依舊會(huì)存在一部分氣泡,需要靜止一段時(shí)間之后進(jìn)行表面整平處理,避免施工裂縫的出現(xiàn)。在這個(gè)過程中,也需要適當(dāng)?shù)貜臐仓樞驅(qū)用孢M(jìn)行控制,比如整體結(jié)構(gòu)的分層澆筑結(jié)束之后需要通過先柱后梁的方式,將施工表面刮平,排除一部分上浮氣泡?；炷林紫炔捎脮r(shí)間較短的粗抹方式,快速進(jìn)行表面整平,將一部分氣泡消除,確保表面不會(huì)出現(xiàn)裂縫;梁板澆則需要通過精抹的方式進(jìn)行抹面操作[4]。

在這個(gè)過程中嚴(yán)格進(jìn)行混凝土溫度的控制,由于本工程在秋季施工澆筑完成后,需要在10 min內(nèi)快速精抹,通常會(huì)利用機(jī)械進(jìn)行抹平和壓實(shí),一部分區(qū)域機(jī)械無法觸及需要人工作業(yè)。靜置10 min后,施工人員輕踩結(jié)構(gòu)表面,無腳印則代表質(zhì)量合格。這一過程對混凝土結(jié)構(gòu)造成影響的主要因素在于膨脹應(yīng)力。結(jié)合大部分的施工實(shí)驗(yàn)來講該階段的膨脹應(yīng)力變化情況如圖3所示。

圖3 混凝土膨脹應(yīng)力變化參數(shù)

其中的主要變量參數(shù)為混凝土的最大膨脹系數(shù)βmax以及最小膨脹系數(shù)βmin,當(dāng)混凝土表面整平壓實(shí)結(jié)束之后,膨脹系數(shù)需要控制在最小膨脹系數(shù)左右,此時(shí)產(chǎn)生裂縫的概率最小。

3.4 進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)

降低混凝土結(jié)構(gòu)裂縫出現(xiàn)概率的核心手段在于提升養(yǎng)護(hù)的整體質(zhì)量。在混凝土澆筑結(jié)束之后,快速檢查混凝土內(nèi)部的實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù),若混凝土內(nèi)部溫度和外界環(huán)境、覆蓋物之間的溫度差在25℃以上時(shí),需要適當(dāng)給覆蓋物降溫,以降低混凝土內(nèi)部的溫度,若溫度差在15℃以上時(shí),需要適當(dāng)?shù)臏p少覆蓋物,提升混凝土結(jié)構(gòu)自散熱效果[5]。

若周邊環(huán)境和混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫差較大,比如本工程處于秋季,風(fēng)大、早晚溫差大,水分蒸發(fā)速度快,對于混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行養(yǎng)護(hù),要結(jié)合不同時(shí)間段以及不同溫度情況制定養(yǎng)護(hù)方案。

首先在混凝土結(jié)構(gòu)外表面罩防水薄膜,避免混凝土結(jié)構(gòu)的表面水分快速蒸發(fā),從而導(dǎo)致的干縮裂縫出現(xiàn)。薄膜外面覆蓋保溫層,確保溫度控制合理,減少內(nèi)外溫差較大導(dǎo)致的熱脹冷縮,混凝土內(nèi)應(yīng)力升高,可能會(huì)出現(xiàn)收縮裂縫。混凝土養(yǎng)護(hù)終凝之后,膨脹系數(shù)穩(wěn)定,此時(shí)進(jìn)行混凝土表層結(jié)構(gòu)的檢查以及內(nèi)部驗(yàn)傷,判斷是否存在裂縫,針對已經(jīng)出現(xiàn)的輕微裂縫快速進(jìn)行調(diào)整,能夠降低裂縫發(fā)育的速度,減少對后期結(jié)構(gòu)造成的影響[6]。

3.5 施工效果的分析

本工程采取一次澆筑無縫技術(shù)進(jìn)行工程施工,為了判定該項(xiàng)技術(shù)是否存在推廣價(jià)值,對于上述的一系列施工細(xì)節(jié)進(jìn)行分析和驗(yàn)證。在房建工程施工結(jié)束之后,利用混凝土強(qiáng)度檢測方案進(jìn)行強(qiáng)度分析,并且與常規(guī)的混凝土澆筑技術(shù)進(jìn)行對比,分析二者之間膨脹系數(shù)的變化情況。本項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)了在相同施工環(huán)境以及施工方案下的兩次施工結(jié)果,將其中的基礎(chǔ)膨脹系數(shù)以及無縫施工膨脹系數(shù)統(tǒng)計(jì)為表2。

表2 不同施工工法的膨脹系數(shù)對比

從表2可知,利用無縫施工技術(shù)進(jìn)行混凝土澆筑施工之后膨脹系數(shù)越大,混凝土熱脹冷縮的性能越強(qiáng),澆筑之后產(chǎn)生裂縫的可能性也會(huì)提升;反之膨脹系數(shù)越小,則熱脹冷縮的性能越弱,可以大大降低裂縫產(chǎn)生的概率。從兩個(gè)不同膨脹系數(shù)的角度進(jìn)行對比,采取一次澆筑無縫技術(shù)進(jìn)行施工后,混凝土的膨脹系數(shù)略小于常規(guī)的混凝土澆筑技術(shù)。在此基礎(chǔ)上再增加混凝土養(yǎng)護(hù)以及日常質(zhì)量維護(hù)等手段,又可以進(jìn)一步降低裂縫出現(xiàn)的概率,對于提升混凝土結(jié)構(gòu)的綜合質(zhì)量有極強(qiáng)促進(jìn)作用。

而通過對工程最終混凝土結(jié)構(gòu)的目測、機(jī)械檢測,確定混凝土表層平滑無粗糙裂縫、蜂窩等情況,可以滿足房建工程的高質(zhì)量施工標(biāo)準(zhǔn),也可以確定一次澆筑無縫施工技術(shù)的大范圍推廣,滿足新時(shí)期房建工程綜合質(zhì)量提升的要求。

4 結(jié)語

綜上所述,隨著我國工程建設(shè)體系的不斷發(fā)展和創(chuàng)新,探索一條高質(zhì)量發(fā)展建設(shè)的道路至關(guān)重要。而混凝土澆筑是房建工程施工期間的常規(guī)環(huán)節(jié),減少裂縫出現(xiàn)可以提升房建工程的安全性和穩(wěn)定性。筆者從技術(shù)重點(diǎn)分析的層面探討了一次澆筑無縫施工技術(shù)的應(yīng)用細(xì)節(jié),主要圍繞著鋼筋綁扎、結(jié)構(gòu)分層澆筑、表面整平以及密封養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)進(jìn)行分析,通過膨脹系數(shù)的驗(yàn)證,確定了該項(xiàng)技術(shù)體系能夠降低混凝土結(jié)構(gòu)裂縫出現(xiàn)的概率,最大限度地提升了房建工程混凝土澆筑的效率和質(zhì)量,滿足了工程質(zhì)量提升的需求。而該項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過程中,還有著創(chuàng)新和升級的空間,比如在混凝土原材料性能把控、溫度智能化控制等方面增加信息化方法,可以進(jìn)一步縮減步驟并且提升施工的質(zhì)量。