【摘要】混凝土作為高層建筑的主要結(jié)構(gòu)材料，其澆筑質(zhì)量直接關(guān)系到建筑物的安全性和耐久性。文章通過分析影響高層建筑混凝土澆筑質(zhì)量的因素，包括原材料質(zhì)量、配合比設(shè)計和施工工藝等，結(jié)合實際工程案例，提出了一系列有效的裂縫控制技術(shù)，旨在為提高高層建筑混凝土施工質(zhì)量提供參考。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；混凝土澆筑質(zhì)量；裂縫控制

【中圖分類號】TU755 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-6028（2024）10-0133-03

0 引言

混凝土作為高層建筑的主要結(jié)構(gòu)材料，其質(zhì)量直接影響著建筑物的安全性、耐久性和穩(wěn)定性。裂縫的出現(xiàn)不僅會影響建筑物的外觀，還可能削弱結(jié)構(gòu)的承載能力，甚至危及建筑物的安全。因此，深入研究高層建筑混凝土澆筑質(zhì)量與裂縫控制技術(shù)具有極其重要的現(xiàn)實意義，不僅關(guān)乎著建筑工程的質(zhì)量和壽命，也有助于提升整個建筑行業(yè)的質(zhì)量控制水平和標準化程度，促進建筑市場的健康發(fā)展。

1 高層建筑混凝土澆筑質(zhì)量的影響因素

1.1 原材料質(zhì)量

1）水泥的品種、強度等級和安定性影響顯著，不同品種水泥性能各異，強度等級高雖能提升混凝土強度，但可能增加收縮和開裂風險，且安定性不良會致混凝土膨脹、開裂[1]。外加劑可改善混凝土性能，如減水劑提高流動性、減少水泥用量、緩凝劑延長凝結(jié)時間，但使用需合理，減水劑摻量不宜超水泥用量2%，否則易致坍落度損失過快影響施工質(zhì)量。

2）骨料作為骨架，粗骨料的粒徑、級配和含泥量以及細骨料的細度模數(shù)、含泥量和有害物質(zhì)含量均為重要指標。粗骨料粒徑大雖可降低水泥用量卻可能使工作性變差，良好級配能提高密實度，含泥量高會降低強度和耐久性，一般粗骨料含泥量不超1%，細骨料不超3%。

1.2 配合比設(shè)計

在高層建筑混凝土的配合比設(shè)計中，水灰比、水泥用量和砂率都是關(guān)鍵因素，合理設(shè)計配合比，能有效提高混凝土質(zhì)量，滿足高層建筑對混凝土強度、耐久性和工作性的要求。

1）水灰比影響著混凝土的強度和耐久性。水灰比越大，強度越低且耐久性越差，一般高層建筑要求水灰比不超過0.45，同時水灰比還會影響工作性，過小會使流動性變差增加施工難度。

2）水泥用量直接關(guān)系到混凝土強度和水化熱。水泥用量過多會增大水化熱增加開裂風險，過少則會降低強度，每立方米混凝土水泥用量不宜超過450 kg。

3）砂率大小影響混凝土工作性和強度。砂率指細骨料在骨料總量中的比例，砂率過大會導致流動性變差、強度降低，過小會出現(xiàn)保水性和黏聚性變差的情況，一般砂率在35%～45%之間較為合適。

1.3 施工工藝

在高層建筑混凝土施工過程中，澆筑技術(shù)、振搗工藝以及養(yǎng)護條件均具有決定性作用。

1）澆筑技術(shù)對混凝土品質(zhì)產(chǎn)生顯著影響。采用分層澆筑方法能夠預防混凝土離析并確保其密實性，分層厚度應控制在不超過50 cm的范圍內(nèi)[2]。對于大體積混凝土，建議采用分段分層或斜面分層的澆筑方式，以降低溫度應力。

2）振搗工藝是確?；炷撩軐嵍鹊年P(guān)鍵環(huán)節(jié)。振搗時間應嚴格控制在20～30 s之間，振搗間距不得超過振搗棒作用半徑的1.5倍，同時需避免振搗過程中對鋼筋和模板造成碰撞，以免影響混凝土的品質(zhì)與安全性。

3）養(yǎng)護對于混凝土的強度和耐久性至關(guān)重要。澆筑完成后應立即進行養(yǎng)護，保持混凝土表面濕潤，通常養(yǎng)護時間不應少于7 d。養(yǎng)護方法可包括灑水、覆蓋塑料薄膜或噴涂養(yǎng)護劑等，同時必須注意控制養(yǎng)護環(huán)境的溫度和濕度，以防止因溫度波動過大或濕度過低而產(chǎn)生裂縫。

2 高層建筑混凝土裂縫的類型

2.1 溫度裂縫

溫度裂縫是由混凝土內(nèi)部溫度變化引起的。在混凝土澆筑過程中，水泥水化反應會釋放出大量的熱量，導致混凝土內(nèi)部溫度升高。這種內(nèi)部溫度的升高與外部環(huán)境溫度之間存在顯著差異，從而在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生溫度應力。當這種溫度應力超過混凝土的抗拉強度時，就會導致溫度裂縫的形成[3]?；炷羶?nèi)部的最高溫度可以達到70 ℃ ，而外部環(huán)境溫度可能僅為20 ℃左右，這種溫度差異導致的應力集中，是高層建筑混凝土裂縫形成的一個重要原因。

2.2 收縮裂縫

收縮裂縫是由于混凝土在硬化過程中體積收縮而引起的?；炷恋氖湛s主要包括干燥收縮、自收縮和碳化收縮等多種形式。其中，干燥收縮是最主要的收縮形式，它是由于混凝土表面水分蒸發(fā)過快，導致內(nèi)部水分向表面遷移，從而引起混凝土體積的收縮[4]。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，混凝土的干燥收縮率可以達到4%～6%。這種收縮現(xiàn)象在混凝土硬化過程中普遍存在，尤其是在高層建筑中，由于結(jié)構(gòu)的高度和暴露在外部環(huán)境中的面積較大，收縮裂縫的問題尤為突出。

2.3 荷載裂縫

荷載裂縫是由于混凝土結(jié)構(gòu)在外部荷載作用下產(chǎn)生的裂縫。在高層建筑中，荷載裂縫主要是由于結(jié)構(gòu)自重、風荷載、地震作用等多種因素引起的。當混凝土結(jié)構(gòu)的承載能力不足或受力不均勻時，就會產(chǎn)生荷載裂縫。例如，在地震作用下，混凝土結(jié)構(gòu)可能會出現(xiàn)剪切裂縫和彎曲裂縫。當?shù)卣鹆叶冗_到7度時，混凝土結(jié)構(gòu)可能會產(chǎn)生寬度在0.2～0.5 mm的裂縫[5]。這些裂縫不僅影響建筑的美觀，更重要的是會降低結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，因此在高層建筑的設(shè)計和施工過程中，必須充分考慮荷載裂縫的控制措施。

3 高層建筑混凝土裂縫控制技術(shù)

3.1 原材料控制

1）在高層建筑混凝土施工中，選用合適的水泥品種和強度等級至關(guān)重要，可以減少水泥用量，從而降低混凝土的水化熱和收縮。為了達到這一目的，可采用粉煤灰、礦渣粉等摻合料替代部分水泥。根據(jù)工程實踐，摻入適量的粉煤灰可以使混凝土的水化熱降低大約20%，收縮率降低10%～15%。這種做法不僅有助于控制裂縫的產(chǎn)生，還能提高混凝土的整體性能。

2）嚴格控制骨料的質(zhì)量是確?；炷翉姸群湍途眯缘年P(guān)鍵。項目中應選用粒徑適中、級配良好、含泥量低的骨料。在實際操作中，可以采用碎石或卵石作為粗骨料，以進一步提高混凝土的強度和耐久性。同時，應控制細骨料的細度模數(shù)在2.3～2.8之間，以確?；炷恋木鶆蛐院头€(wěn)定性。

3）合理選用外加劑是優(yōu)化混凝土性能的重要手段。根據(jù)混凝土的性能要求和施工條件，對外加劑品種和摻量進行選擇。例如，在夏季高溫施工時，可以采用緩凝劑來延長混凝土的凝結(jié)時間，避免因高溫導致的裂縫。緩凝劑的摻量一般為膠凝材料的0.1%～0.3%，可以有效控制混凝土的凝結(jié)速度。

3.2 配合比優(yōu)化

1）通過試驗確定合理的配合比，在滿足混凝土強度和耐久性要求的前提下，盡量降低水泥用量和水灰比。采用高性能混凝土技術(shù)，可以顯著提高混凝土的抗裂性能。例如，采用高性能減水劑可以在保證流動性的同時，降低用水量，從而減少混凝土的收縮。高性能減水劑的摻量一般為膠凝材料的1%～2%。

2）摻入適量的膨脹劑，可以補償混凝土的收縮。膨脹劑在混凝土硬化過程中會產(chǎn)生適度的膨脹，抵消混凝土的收縮，從而減少裂縫的產(chǎn)生。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，摻入8%的膨脹劑可以使混凝土的收縮率降低20%～30%，減少裂縫的出現(xiàn)。

3.3 施工工藝控制

1）優(yōu)化澆筑方案。采用分層分段澆筑的方法，控制澆筑速度和分層厚度。在澆筑過程中，應加強混凝土的振搗，確?；炷撩軐?，避免出現(xiàn)離析現(xiàn)象。例如，對于大體積混凝土，可以采用斜面分層澆筑的方法，每層厚度控制在30 cm左右，澆筑速度不宜過快，一般控制在50 m3/h以內(nèi)。

2）加強混凝土的養(yǎng)護。在混凝土澆筑后，應及時進行覆蓋和澆水養(yǎng)護，保持混凝土表面濕潤?？梢圆捎盟芰媳∧?、草簾等覆蓋材料，防止混凝土表面水分蒸發(fā)過快。同時，應根據(jù)混凝土的溫度變化情況，采取適當?shù)谋鼗蚪禍卮胧?，控制混凝土?nèi)部溫度與外部環(huán)境溫度的溫差在25 ℃以內(nèi)。

3）控制施工荷載。在混凝土強度未達到設(shè)計強度之前，應避免在混凝土結(jié)構(gòu)上堆放重物或進行其他施工作業(yè)。同時，應合理安排施工順序，避免因施工順序不當而導致混凝土結(jié)構(gòu)受力不均勻。

3.4 監(jiān)測與控制

1）在混凝土施工過程中，應加強對混凝土溫度、濕度、變形等參數(shù)的監(jiān)測，及時掌握混凝土的變化情況?？梢圆捎脺囟葌鞲衅?、應變計等監(jiān)測設(shè)備，對混凝土內(nèi)部溫度和變形進行實時監(jiān)測。當發(fā)現(xiàn)混凝土出現(xiàn)異常情況時，應及時采取措施進行處理。例如，當混凝土內(nèi)部溫度超過60 ℃時，應采取降溫措施，在表面噴水或覆蓋保溫材料，防止因溫度過高導致的裂縫。

2）建立裂縫預警機制，根據(jù)混凝土的性能特點和施工經(jīng)驗，確定裂縫的預警指標。當混凝土的裂縫寬度、長度等參數(shù)超過預警指標時，應立即停止施工，分析原因，并采取相應的裂縫控制措施。裂縫寬度預警值可設(shè)定為0.2 mm，當裂縫寬度超過該值時，應進行裂縫處理。

4 工程案例分析

4.1 工程概況

以某高層建筑工程為例，工程地上30層，地下2層，總高度為100 m。主體結(jié)構(gòu)采用框架－核心筒結(jié)構(gòu)，混凝土強度等級為C40。由于該建筑高度較高，結(jié)構(gòu)復雜，對混凝土的質(zhì)量要求極高。因此，在混凝土施工過程中，必須采取有效的裂縫控制措施，以確?；炷恋膹姸?、耐久性和安全性。

4.2 裂縫控制措施

4.2.1 原材料控制

工程選用普通硅酸鹽水泥，強度等級為42.5 MPa。同時，摻入20%的粉煤灰和15%的礦渣粉，以降低混凝土的水化熱和收縮。粗骨料采用粒徑為5～25 mm的碎石，細骨料采用細度模數(shù)為2.6的中砂，含泥量均控制在2%以內(nèi)。采用高性能減水劑和膨脹劑，減水劑的摻量為1.5%，膨脹劑的摻量為8%。

4.2.2 配合比優(yōu)化

通過試驗確定混凝土的配合比為水泥：粉煤灰：礦渣粉：砂：石：水：減水劑：膨脹劑=1：0.2：0.15：1.8：2.7：0.4：0.015：0.08。在滿足混凝土強度和耐久性要求的前提下，盡量降低水泥用量和水灰比，可以減少混凝土的水化熱和收縮，提高混凝土的強度和耐久性。同時，通過合理調(diào)整配合比，可以使混凝土的工作性更加良好，便于施工。

4.2.3 施工工藝控制

采用分層分段澆筑的方法，每層厚度控制在30 cm左右，澆筑速度控制在40 m3/h以內(nèi)。在澆筑過程中，加強混凝土的振搗，確保混凝土密實?；炷翝仓螅皶r進行覆蓋和澆水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間為14 d。同時，采用塑料薄膜和草簾進行保溫，控制混凝土內(nèi)部溫度與外部環(huán)境溫度的溫差在20 ℃以內(nèi)。在混凝土強度達到設(shè)計強度的70%之前，不得在其上堆放超過設(shè)計荷載50%的重物?？刂剖┕ず奢d可以避免混凝土結(jié)構(gòu)在早期受到過大的應力，從而減少裂縫的產(chǎn)生。同時，應合理安排施工順序，避免因施工順序不當而導致混凝土結(jié)構(gòu)受力不均勻。

4.2.4 監(jiān)測與控制

在混凝土施工過程中，采用溫度傳感器和應變計對混凝土內(nèi)部溫度和變形進行實時監(jiān)測。當發(fā)現(xiàn)混凝土內(nèi)部溫度過高或變形過大時，及時采取降溫或加強養(yǎng)護等措施。同時，建立裂縫預警機制，當混凝土的裂縫寬度超過0.2 mm時，立即停止施工分析原因，并采取相應的裂縫控制措施。通過實時監(jiān)測混凝土的溫度和變形情況，可以及時發(fā)現(xiàn)問題，并采取相應的措施進行處理。

4.3 效果分析

通過采取以上裂縫控制措施，該工程的混凝土施工質(zhì)量得到了有效保證，未出現(xiàn)明顯的裂縫問題。經(jīng)檢測，混凝土的強度達標，從而證明通過摻入適量的粉煤灰、礦渣粉和膨脹劑，可以降低混凝土的水化熱和收縮，提高混凝土的抗?jié)B性、抗凍性和抗腐蝕性等耐久性指標，混凝土的耐久性得到加強。此外，通過采取分層分段澆筑、加強振搗、及時養(yǎng)護和控制施工荷載等措施，有效減少了混凝土裂縫的產(chǎn)生。

5 結(jié)語

高層建筑混凝土澆筑質(zhì)量與裂縫控制是一個復雜的系統(tǒng)工程，需要從原材料、配合比、施工工藝、監(jiān)測與控制等多個方面進行綜合考慮。通過選用合適的原材料、優(yōu)化配合比、加強施工工藝控制和監(jiān)測，可以有效提高高層建筑混凝土的澆筑質(zhì)量，減少裂縫的產(chǎn)生。在實際工程中，應根據(jù)具體情況，采取針對性的裂縫控制措施，確保建筑物的安全性和耐久性。隨著科技的不斷進步，新的混凝土材料和裂縫控制技術(shù)也將不斷涌現(xiàn)，為高層建筑的發(fā)展提供更加有力的支持。

參考文獻

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[作者簡介]高松（1977—），男，山東煙臺人，大專，工程師，研究方向：建筑工程。