建筑工程大体积混凝土施工技术分析

摘要：随着城市建筑规模的不断扩张，建筑质量问题备受关注，大体积混凝土施工技术较为常见，但对其施工技术质量的控制却是难点问题，同时对施工技术质量的控制要求相对严格。本文以案例分析法和文献对比法，重点对施工技术方案和技术实施保障措施进行分析，在大体积混凝土技术温度裂缝产生原因及施工技术指标控制措施、大体积混凝土施工材料的控制等方面进行具体分析，期望能够给同领域施工技术管理人员提供一定的理论参考。

关键词：建筑工程;大体积;混凝土施工技术;

随着我国建筑行业的迅速发展，建筑规模也在不断扩大。目前，我国在建筑工程施工技术应用过程中，形成了较为完善的现代化体系，不仅提高了建筑工程混凝土施工技术的质量，还提高了建筑工程施工技术的应用效率。大体积混凝土施工技术应用不仅能够保障施工顺利开展，而且能够为提升建筑工程施工质量提供技术保障。本文重点以某大型公用建筑为例，就大体积混凝土技术具体应用方案和质量保证措施进行分析。

1 项目简介

本工程地理位置位于青岛市黄岛区(原胶南市)凤凰岛旅游度假区内。建筑类型为地下框架剪力墙+空间钢结构，地下1层、地上5层，建筑高度为66 m。本工程基础部分为柱下独立基础+防水板，基础形式为桩基承台，大体积混凝土施工处于基础部分和框架柱部分。基础形式为桩基承台、柱下独立基础、局部防水板;结构设计使用年限为50年，建筑结构安全等级为一级，地基基础设计等级为甲级，结构抗震设防烈度为7度。混凝土等级见表1。

本工程基础形式为桩基承台、独立基础+局部防水板。根据基础实际情况，本工程划分4个施工区域，每个区域均由一个混凝土班组进行施工，4个施工区域为：1-11/A-Q轴、11-14/A-Q轴、14-20/A-Q轴、20-32/A-Q轴。依据现场实际情况确定施工顺序为Ⅰ→Ⅲ→Ⅱ→Ⅳ，具体区域见图1。

2 建筑工程大体积混凝土施工技术方案及保证措施

2.1 混凝土运输车辆数量确定

混凝土浇筑时选用两台理论输送能力约为120 m3/h的混凝土汽车泵，混凝土的运输采用混凝土搅拌运输车，它的数量根据混凝土泵的输出量决定，以满足混凝土泵的连续作业，每台混凝土汽车泵所需配备的混凝土运输车台数，可按以下公式求得：

式中：Q1为每台混凝土泵的实际平均输出量(m3/h);Qmax为每台混凝土泵的最大输出量(m3/h);α1为配管条件系数，取0.9;η为作业效率，取0.7。

将各值代入上式可得一辆混凝土汽车泵的实际输出量：

每台汽车泵所需配置的混凝土运输车台数，可按下式计算：

式中：N1为混凝土运输车台数(台);Q1为混凝土地泵的实际输出量(m3/h);V1为每台混凝土运输车的容量，取9 m3;T为一辆混凝土运输车往返一次所需时间，取60 min。

将各值代入式中可得：

N1=[75.6/(60×9)]×60=8.4台，取9台。

因基础一次浇筑混凝土量大，为保证混凝土浇筑的连续性，按两台混凝土汽车泵同时进行输送进行运输车辆数量验算，则两台混凝土汽车泵共需配备18台混凝土运输车，以满足基础混凝土的连续浇筑。

2.2 大体积混凝土温度裂缝原因分析和施工控制指标

2.2.1 大体积混凝土温度裂缝原因分析

针对大体积混凝土来说，温度裂缝主要可分为表面裂缝和贯穿裂缝两种。

大体积混凝土施工阶段，受温度的影响裂缝会变形，在混凝土浇筑初期，因为水泥水化热现象较为严重，所以混凝土温度上升。而由于大体积混凝土的截面尺寸相对较大，表面散热性能相对较好，热量可顺大气扩散方向散发;但是在混凝土内部由于散热条件相对较差，水化热聚集，导致散热难度加大，从而形成内外温度差和内外压力差。拉应力主要产生在混凝土的表面结构中，当拉应力超过混凝土的抵抗拉强度时，就会产生混凝土表面的裂缝。依据工程实践得出，对于大体积混凝土施工阶段来说，裂缝是由混凝土内部温度变化而引起的，在混凝土浇筑初期，水泥产生大量的水化热，使混凝土温度很快上升。大体积混凝土的截面尺寸很大，上表面散热条件好，热量可向大气迅速散发，但混凝土内部由于散热条件较差，水化热聚集在内部不易散失，因此产生内部温度差，形成内约束，这会致使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。当拉应力超过混凝土该龄期的抗拉强度时，混凝土表面就会产生裂缝。根据工程实践可知，混凝土内部的最高温度一般发生在浇筑后的5 d左右。

随着混凝土浇筑时间的增加，例如浇筑7 d后，水泥水化热现象基本消失，混凝土温度会逐渐下降，进而会引起混凝土收缩变形，再加上建筑结构地基基础不易发生变形，进而导致混凝土外部约束拉应力变大，严重情况下，会导致混凝土结构贯穿，形成裂缝。

2.2.2 施工控制指标

在大体积混凝土施工的过程中，可采取温差控制的方式，防止发生混凝土裂缝，具体指标控制要求为：(1)混凝土浇筑体入模后的温升值应小于50℃;(2)混凝土浇筑体内表温差应小于25℃;(3)混凝土浇筑体降温速率应小于2.0℃/d;(4)混凝土浇筑体表面与大气温差值应小于20℃。

2.3 大体积混凝土材料的控制

大体积混凝土材料的控制体现在以下6个方面：(1)水泥材料最好选取普通硅酸盐水泥，并在其中加入定量的粉煤灰，以减少水泥的用量，降低水化热现象，同时应充分利用混凝土后期的强度变化，并结合设计的基本要求，如将60 d龄期的混凝土强度等级设置为C40;(2)粗骨料粒径为5～31.5 mm，并进行连续级配，含泥量不大于1%;(3)细骨料粒径以细度模数为标准，中砂为2.6～2.8 mm，利用0.315 mm的筛孔，其中通过筛孔的数量能达到15%～30%，通过0.15 mm的筛孔数量可达到6%左右，其中含泥量要求小于3%;(4)坍落度为(180±20) mm，在满足基本的水泥泵送要求后，要按照相关规范要求，适当降低混凝土的含砂率，进而避免含砂率过大导致的混凝土收缩徐变现象加剧;(5)混凝土水泥用量不小于340 kg/m3，避免因混凝土的胶凝材料过少而降低混凝土的密实性;(6)基础底板、地下室顶板及混凝土墙内掺适量优质粉煤灰，当采用粉煤灰混凝土时，其设计强度等级的龄期宜为60 d。

2.4 大体积混凝土技术控制措施

2.4.1 混凝土浇筑方案

第一，本工程基础为独立基础，局部设备基坑为防水板，部分为桩基承台。其各结构部分混凝土需求量并不多，因此为有效地避免冷缝导致的混凝土连续浇筑问题，可在施工现场配置两台汽车泵体结构进行同时浇筑，为实现连续浇筑提供条件。

第二，本工程基础为独立浇筑体，每个浇筑体均采用整体分层浇筑法进行浇筑，分层浇筑可使下层混凝土的水化热在初凝时间内充分散发，可减少混凝土的蓄热量，防止水化热的积聚，从而减少温度应力。结合振捣过程中振捣棒结构的作用深度，结合混凝土和易性，在对混凝土进行连续浇筑的过程中，浇筑厚度应控制在300～500 mm，在整体分层的过程中，应不断地缩短浇筑过程的间歇时间，并要求混凝土的初凝时间应结合试验的内容进行具体确定，从而保证当间隔时间超过混凝土初凝时间后，层面结构应按照施工缝进行处理。

第三，混凝土浇筑宜从低处开始，沿长边方向自一端向另一端进行。当混凝土供应量有保证时，也可多点同时浇筑。

第四，混凝土浇筑完毕终凝前应及时进行二次抹压处理。

第五，天气温度较高时，应采取遮盖、洒水的方式，降低混凝土表面温度，使混凝土浇筑入模后温度低于30℃，混凝土浇筑施工后应开展及时的保湿、保温处理。

2.4.2 混凝土的振捣

在分层浇筑的过程中，布料应及时开展混凝土振捣。混凝土布料在完成混凝土振捣后，振捣棒插入的层深要不小于50 mm，以使两层接缝处混凝土均匀融合。采用“快插慢拔”的方式进行振捣，振捣器插点要均匀排列、逐点移动，顺序进行，不得遗漏。振捣器布点间距一般为300～400 mm。混凝土振捣必须在混凝土初凝前完成。

2.4.3 混凝土养护

混凝土浇筑完成后的养护工作是其混凝土强度增长及后期强度发展的需要，对大体积混凝土而言，更是保障其不产生结构裂缝和干缩裂缝的关键环节。

本项目工程中，大体积混凝土浇筑主要在夏天和秋天两季开展，因此混凝土大体积的施工技术特点及控制应充分的结合季节变化特征，采取保温、保湿的传统养护方法。在养护施工之前，要依据测温记录的基本要求，确保建筑保温材料的增减，从而优化有效的保温材料时间，当混凝土表面温度与环境最大温差小于20℃时，可拆除保温措施。

3 施工质量保障措施

完善质量保证体系，加强质量管理。大体积混凝土浇筑领导小组应真正起到成立领导小组的作用，各负其责，在施工正常进行的同时保证大体积混凝土的施工质量，控制商品混凝土的质量，以达到规范及设计要求，并满足前述大体积混凝土相关技术要求。加强测温管理，实行专人负责制，保证测温的及时、真实、准确，为掌握混凝土凝结过程中的质量情况提供可靠依据。加强试验管理，按规定进行混凝土到场后的试验检验，按前述要求及规范规定留置混凝土试块。加强过程控制，重点是控制混凝土分层浇筑的时间间隔，避免下层混凝土已经初凝但仍未浇筑上层混凝土，混凝土振捣必须在混凝土初凝前完成。按方案规定的程序进行混凝土的浇筑施工，实际情况变化必须经过研究后调整浇筑方案。混凝土的覆盖及养护必须按方案认真执行，保证覆盖的严密性和覆盖养护的时间。必须保证搅拌站供应混凝土的连续性，假如供应中断，应要求混凝土供应商调配其他区分公司搅拌站以保证混凝土的供应。此外，大体积混凝土可以适当延迟拆模时间。针对施工现场道路问题应制定洒水降尘制度，配备洒水设备，指定专人负责，每天不少于3次，及时清理浮土和泥土，做到不泥泞、不扬尘。水泥及其他易飞扬的细颗粒散体材料要进行严密遮盖，运输时防止遗洒、飞扬，卸运时采取有效措施，防止扬尘。

4 结语

大体积混凝土施工技术的应用至关重要，要首先做好混凝土的制备与运输，将大体积混凝土的浇筑工作落实到位，科学合理地进行混凝土的调配，加强对振捣施工技术的优化，将混凝土养护工作落实到细处。此外，要做好大体积混凝土施工技术质量控制的应急措施，按照施工技术应用规范及标准，针对施工过程中存在的问题，及时查找原因，保障施工技术质量的严格把控。

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