房屋建筑工程中大体积混凝土施工技术的应用研究_刘杰.pdf

居 舍视角研究1482023年3月（中）近年来，大体积混凝土因其优良的性能而被广泛地推广与应用于房屋建设领域。但是，在进行大体积混凝土工程的施工时，常常会遇到由于水热化、温度应力等因素而造成的混凝土施工问题，在此情况下，必须采用大体积混凝土施工技术，有效减少混凝土裂缝的发生，达到解决有关问题的目的，从而为工程的质量打下良好的基础。1 工程概述某房屋建设工程计划建造一座大厦，其主要参数如表1所示。在该工程的具体施工过程中，必须要对大体积混凝土的施工技术进行有效运用，才能确保工程具有较好的完整性。在施工过程中，必须掌握施工工艺的关键，才能确保工程的质量。表1 房屋建筑工程参数用地总面积/m2总建筑面积/m2净用地面积/m2室内地坪标高/m2主体结构基础地下室底板的相对标高/m基坑开挖深度/m13302.86 40362.68 13002.34 0.0=4.2剪力墙结构桩基础-6.86.32 大体积混凝土施工特点2.1 结构性质较脆大体积混凝土结构的抗拉力和抗变形能力较差。大体积混凝土由于缺乏散热条件，结构内部的温度会逐步上升，而混凝土表面温度较低，这就造成了内部和外部的温差，进而产生了温度应力。在内外温差超过25的情况下，混凝土结构会因温度变化而产生热变形，进而引起裂缝，影响整个工程的施工质量。同时，混凝土的温度和弹性模量呈负相关，在某些情况下，同时，在施工过程中，混凝土基底因拉应力增大而产生收缩，当混凝土的拉伸强度小于拉应力时，大体积混凝土将有更大可能产生裂缝。2.2 施工耗材较多与传统的混凝土施工相比，大体积混凝土结构施工需要使用大量的材料。在前期工程建设中，若工程建设单位不能按照工程的实际状况，做好工程建设的预算管理工作，将会出现混凝土材料比例不能满足工程建设要求，从而引起工程建设停工的现象。而如果出现了施工停顿问题，则会影响到整个混凝土结构的质量，甚至增加了在使用过程中发生裂缝的可能性。2.3 施工工序复杂在大体积混凝土施工的过程中，存在着很多会影响施工进程、效率和质量的因素。除此之外，施工地点的差异，施工环境的复杂多变，都会对房屋建筑施工造成很大的影响。在大体积混凝土施工中，混凝土的调制和搅拌是十分关键的步骤。而由于施工环境的复杂性，加上周边环境的温度和湿度等各因素的影响，会让混凝土的调制和搅拌工序变得更加复杂。为确保大体积混凝土施工技术的整体应用，施工人员就必须对工序进行适当地调整。3 大体积混凝土施工技术的应用分析3.1 施工之前的准备工作大体积混凝土基础的设计除符合有关规范外，还应符合以下几点：（1）混凝土的强度要达到要求，并且要通过实验验证，在施工之前要进行配合比设计。（2）基础配筋的设计要根据所选用的混凝土浇注方法摘 要目前，大体积混凝土作为房屋建筑工程中一种重要且广泛使用的施工技术，市场上对其施工技术的要求也日益提高。在这一背景下，文章依据工程案例相关经验，对大体积混凝土在房屋建设中的施工特点和施工工艺的运用作了较为详尽的分析，以期为有关人员提供一些参考。关键词房屋建筑工程；大体积混凝土；施工技术中图分类号TU755 文献标识码A 文章编号1674-1900（2023）08-0148-04房屋建筑工程中大体积混凝土施工技术的应用研究刘杰（湖南建工集团有限公司，湖南 长沙 410004）作者简介：刘 杰（1988-），男，汉族，湖南邵阳人，工程师，硕士研究生，研究方向为建筑工程。居 舍视角研究1492023年3月（中）进行，且能充分抵抗温度应力，以确保配筋的合理设计。同时，在地基设计中，应注意减少地基与地基之间的相互影响，并可采用滑动层位来减少结构约束。（3）对于大体积混凝土，在是否设置施工缝时，应尽可能避免设置永久变形缝，以减少以后可能出现的安全隐患。（4）在模板系统的设置方面，主要分为三种类型：钢模、木模和混合模，这些类型的选择要根据大体积混凝土的施工需求来进行。（5）对温度限值、应力大小等进行温度控制指标的验算，并在试验后，提前确定可行的技术措施，保证不出现有害的裂缝。3.2 配合比设计材料的混合比例对混凝土结构的稳定和其自身的性能起着至关重要的作用。在这种情况下，需要进行材料的选择，并对每一种材料的用量进行合理的控制，从而使大体积混凝土具有更高的性能，具体配置材料、配合比及其作用如表2所示。表2 混凝土各原料配比参数原料配比材料参数作用水可加冰 170kg/m3预冷水泥火山灰质硅酸盐450kg/m3骨料级配碎石14cm外加剂膨胀剂、缓凝剂规避裂缝、延长凝结时间掺和料粉煤灰、矿粉低于水泥量 30%、40%降低水化热增强材料 有机、无机纤维增强混凝土韧性在实际工程中，将“因地制宜”的原则贯彻到该阶段，并结合当地的气候因素，提高大体积混凝土的力学性能，确保了大体积混凝土的合理配比。（1）根据实际情况，合理控制水泥的用量。鉴于本项目实施期间天气高温干旱，为防止水化热过大，在配合比设计中，应严格控制水泥用量，降低混凝土结构开裂的可能性。在此过程中，要做好试样实验，要配制出抗拉、抗压、内应力等综合性能较好的混凝土，合理地控制水泥用量。（2）在混凝土凝结过程中，最大的问题就是收缩变形，与此同时，还极易形成收缩裂缝，若不加以重视，在凝固时会产生许多细小的裂纹。适当添加膨胀剂、外加料等，可有效抑制微裂纹的产生，并通过调控水泥用量，改善大体积混凝土的塑性，达到有效控制工程造价的目的。（3）在大体积混凝土的配比中，砂子是不可缺少的，砂子必须确保其平均颗粒直径大于0.5m，并且要严格控制其用量。此外，为了更好地控制大体积混凝土建筑中的裂缝数量，采用杜拉纤维掺量为0.800.90kg。确保大体积混凝土的坍落度达到（18020）mm。控制好水泥的自身温度和进场时间，用喷淋法来控制砂子材料的温度。在混凝土拌和的过程中，要事先准备好冰水；在混凝土运输过程中，必须对运输车辆进行保温；在浇注过程中，应对泵送管道进行保温，保证混凝土浇注温度不超过30。本工程所需的大体积混凝土原料如表3所示。表3 大体积混凝土原材料配比原材料材料重量比导热系数比热水泥2852.2260.572碎石12102.9150.572砂5503.0750.763矿渣60粉煤灰100水1850.6084179膨胀剂30减水剂6杜拉纤维13.3 温度控制由于混凝土的材料性质，在温度变化的作用下，不可避免地产生了混凝土的收缩变形问题。混凝土的温度随时间变化规律见图1。在初始阶段，大体积混凝土的温度迅速升高，并在随后的阶段逐渐降低。图1 温度变化曲线混凝土控温技术措施主要有以下几个方面：（1）降低骨料温度。对混凝土原料进行预冷，既能降低混凝土的浇筑温度，又能降低混凝土中的水化热峰值，也能降低混凝土的最大温度和表面温度之差，从而减少温度变形和温度应力。混凝土原料的预冷方式有两种，一是冷却混合水，二是冷却粗、细骨料。凉水的吸热率是冷骨料（水泥）的5倍左右，因此通常应优先使用冷却混合水。因此，对于同等质量的混凝土，用冰冻水来降温是比较有效的。在进行混凝土搅拌的时候，更好的方法是用一些小的冰块或者碎的冰片来保证在搅拌完毕后冰已经溶化，以防止在已经浇注好的混凝土中有残留的冰，一旦冰融化，就会在混凝土中形成孔隙，将对混凝土的质量产生很大的影居 舍视角研究1502023年3月（中）响。但是，水在混凝土中所占的热容比例较小，因此，仅用冷却混合水是很难达到要求的，必须对骨料进行处理。对不同原料进行预冷处理后，其冷却效果如表4所示。由表4可知，尽管水的比热很大，但其在混凝土中的比重仅为4.95%；尽管砂石比热很小，但是它在混凝土中的比重约为89%，因此，降低砂石集料的温度对于整体混凝土的降温有很大的作用。同时，在1预冷条件下，石子热量损失最多，其次是水、砂，水泥影响最小。所以，在夏天进行大体积混凝土的施工时，除了要降低水温之外，最重要的是要把石子和砂的温度降到最低，从而使混凝土的出模温度、入模温度以及最大温度峰都降到最低。表4 预冷各种原材料的冷却效果原材料每 m3混凝土内质量 kg比热预冷 1所散失的热量/kJ混凝土可预冷的度数石子16000.8413440.55砂5500.844620.19水1204.25040.21水泥1500.841260.05混凝土24201.0124361.00（2）在水泥中加入粉煤灰，降低砂率，对水化热有较好的抑制作用。在大量使用时，采用矿渣硅酸盐水泥等低水化热水泥，能够有效控制发热总量，从而达到控制温度的目的。最简单的方法就是在混凝土中放置冷却水管进行强制降温，在浇注混凝土时埋设冷水管。管道是一种具有高导热性能的HDPE特制管道，它的分支管道直径为 28，壁厚为2.0mm，主管道直径为 32.6，壁厚为3.7mm。管材除了要符合有关国家给水管用高密度聚乙烯（HDPE）管材的规定之外，还应该有很高的热传导性，具体的技术参数要求如表5所示。表5 HDPE冷却水管主要指标要求项目单位指标导热系数kJ/（m h ）1.6拉伸屈服强度MPa20延伸率%极限时 30%，破坏时 100%纵向尺寸收缩率%1.6弯曲半径10条件下，最小弯曲半径不大于 0.5m，不卷折，不破裂、不渗漏液压试验温度：20；时间：24h；环向应力：11.8MPa；不破裂，不渗漏（3）要从搅拌和运输两个方面来强化混凝土的温度控制，在将材料投入搅拌设备的时候，需要对其温度状况进行检测，以保证能够满足运输的需要。此外，还要对搅拌站站点的位置进行考虑，不能离浇筑地点太远，以减少浇注温度的不可控变量，还要准备充足的搅拌运输车。（4）内部和外部的同时存在温度限制，使得混凝土在受热时更有可能开裂。以基础约束为例，可以通过在基础上加设一层夹层，降低约束的强度，使基础不受影响。为避免大体积混凝土块体之间的相互制约，可在大体积混凝土中设置后浇带。在对其内约束进行控制时，要重点关注其温度变化，采取温度控制和保湿养护等方法，将表面和内部的混凝土约束减到最低限度，降低裂缝的出现。3.4 大体积混凝土的分层、分段浇筑对于本建筑工程，采用分层浇筑的方式，分层流水振捣，可以加快水化热的扩散。在底层砼未凝固前，对上层砼进行有效的铺盖，采用科学、合理的方法进行振捣作业，可最大限度地避免纵裂现象的发生。具体分层浇筑见图2。图2 分层浇筑示意图在分层浇筑过程中应注意的问题如下：（1）分层浇筑的关键是振捣的紧实度，不能停留过久，避免二次浇筑造成混凝土的粘结。普通大体积混凝土的分层浇注可采用斜面浇筑法、分段浇筑法和全面浇筑法。在进行混凝土浇筑的时候，要根据建筑工程的结构特点和水泥水化热等各种情况，对其展开分析，从而选择一种科学、合理的浇筑方式。（2）为保证工程的施工质量，应尽量做到从短边开始浇筑，若浇筑部分很长，则可分段进行施工。大体积混凝土浇筑包括很多层，在第1层到顶浇筑工作完成之后，第1层尾部的混凝土还未初凝，此时可以从第2段开始，依次分层浇筑。该方法适用于施工周期内混凝土用量较少，且大体积混凝土构件厚度较小的施工项目。（3）斜面和平面分层浇筑都是由下而上的顺序进行浇筑。在确定浇注角时，应考虑到混凝土的塌落程度，一般不宜超过45，每层浇注厚度不宜大于振动杆的有效埋深。3.5 大体积混凝土捣振本项目工程选用了插入式振捣棒，在斜插振捣棒时，斜插角度要控制在50左右，插入振捣棒时要保持稳定、准确，严格按照快插慢拔工艺流程。与此居 舍视角研究1512023年3月（中）同时，在振捣过程中，施工人员要保持匀速、均匀的振捣状态，还要保证振动棒的抽动距离在50 100m之间，这样才能提高混凝土的密实度，避免在分层浇筑过程中产生结构裂缝。在浇筑振捣的过程中，振捣棒不能与模板的周围和底部相接触，否则会对混凝土的振捣工作质量造成较大的不利影响。3.6 混凝土养护在大体积混凝土浇筑完成之后，必须做好相应的养护工作。在大体积混凝土的养护过程中，必须严格按照养护规程进行。同时，还应严格按照混凝土的硬化状态来控制干缩性裂缝的产生。当大体积的混凝土到达初凝状态时，应及时浇透湿润，并用薄膜覆盖。然后对其进行初步温度测量，并根据其内部和外部的温度差来决定被覆材料的厚度。当混凝土内外温度变化趋于平稳时，拆除覆膜，浇完水后养护，共14天。在养护工作中，要控制外来者进入混凝土表面，不得在水泥地上堆砌重物，不得进行重载施工。另外，由项目部指定人员负责对基坑底部的混凝土进行养护。3.7 施工质量控制大体积混凝土的施工是一个比较复杂的过程，如果在施工过程中存在着一些不规范的操作或者处理方法，将会严重地影响工程的质量。首先，对约束进行适当的调节，提高对温度的控制能力。在进行混凝土施工的时候，通常都会采用分层或分块的施工方法来实现大体积混凝土的浇筑，并在水平或者垂直方向上设置施工缝，在合适的位置上设置后浇带，以达到对约束力的控制，降低混凝土浇筑时的热量产生，解决由于水化热积聚而引起的开裂问题，对温度应力进行了有效的控制。在实践中，利用分层投料、二次振捣等施工方法，清除浇筑完毕后混凝土表面的积水，并预先做好养护工作，以提高混凝土的抗拉强度。在大体积混凝土处理中，要科学地设置温度筋，可以更好地预防应力比较集中而产生的裂缝。其次，在大体积混凝土浇筑完成后，要做好温度测量的工作。在设计测温孔时，通常要求对大体积混凝土在不同条件下的温度变化状况进行分析，在此基础上，根据工程实际情况，合理地布置测温点，从而实现混凝土各部位的温度检测。在检测时段上，通常是在浇筑完毕后的第3天，每2小时进行一次检测；浇筑完毕6天后，每3小时进行一次检测；浇筑完毕10天后，每4小时进行一次测量。最后，施工缝的设计。在项目中，采用筏基施工时，应根据设计规定预留后浇带。在地下外墙的上部设置一个水平的施工缝。外墙水平施工缝通常设在底板上方40cm 处，在外墙首个水平线上设置400*3钢板止水带。通常，外墙不会设置竖向施工缝，内外墙是同步浇筑的，内墙本身也不设置竖向施工缝。在施工缝位置进行混凝土浇筑时，必须彻底清除其表面的浮动石子、水泥薄膜等，确保其表面湿润，不得有积水，在混凝土浇筑之前，在施工缝部位抹一层同标号的水泥砂浆。4 结语大体积混凝土施工是一个较为复杂的系统工程，在建设过程中，大体积混凝土的应用和质量要求都很高。在具体的工程建设过程中，在混凝土配合比和温度方面，施工人员要进行严格控制，同时，还要做好混凝土的养护工作。只有这样，才能正确运用大体积混凝土的施工工艺，最大限度地发挥大体积混凝土施工技术的作用，使整个工程建设的质量得以提高。参考文献1 夏琳，夏国胜，金肖微.房屋建筑筏板基础大体积混凝土施工技术研究 J.四川建材，2023，49（3）：162-163.2赵超.房屋住宅建筑筏板基础大体积混凝土施工技术J.居舍，2022，42（36）：59-61.3 李旺晓.房屋建筑筏板基础大体积混凝土施工技术分析J.建筑与预算，2022，31（8）：70-72.4 杜春来.房屋建筑筏形基础大体积混凝土施工技术研究J.建筑技术，2022，53（7）：937-939.5 印锡平，李勇伟，宋康康，等.房屋建筑筏板基础大体积混凝土施工技术研究 J.安徽建筑，2021，28（10）：50-51，136.6 韦应泰.论房屋建筑大体积混凝土施工技术 J.四川水泥，2021，43（7）：67-68.7商烨青.关于房屋建筑大体积混凝土施工技术的研究J.工程建设与设计，2021，69（12）：162-164.8 易志伟.现代房屋建筑工程中大体积混凝土施工技术的应用分析 J.中国建设信息化，2021，27（11）：66-67.