超高层建筑筏板基础大体积混凝土质量管理与控制策略.pdf

Vol.49,No.9September,2023超高层建筑筏板基础大体积混凝土质量管理与控制策略邵振，于量量，张成志，钟旗旗，姚雅缤（中国建筑第二工程局有限公司,北京10 0 16 0）摘要：随着经济社会的迅速发展，土建工程的施工规模也愈来愈大。如果不改善当前的施工方式，会导致超高层施工的效率降低。在当前的建筑施工水平下，混凝土已经成了大量超高层建筑使用的重点建筑材料。而混凝土也因其特有的可随时定型的特性，而频频地被应用于大体量砌块的生产活动当中。要确保大体量混凝土施工过程满足超高层建筑施工质量要求，必须重视超高层建筑施工技术的应用过程。关键词：超高层建筑工程；大体积混凝土；浇筑技术中图分类号：TU755.7文章编号：16 7 2-40 11(2 0 2 3)0 9-0 0 0 4-0 3D0I:10.3969/j.issn.1672-4011.2023.09.0020 引 言由于市场经济进一步的完善,建筑领域开始有了飞跃式的增长，建筑工程发展的方式开始逐步向多、大以及复杂的方式演变。建筑结构由最初的砖混结构转变成钢筋混凝土结构。在超高层建筑中,基础的构筑物、钢筋材料结构、盒型结构建筑基础以及大体积混凝土作为超高层建筑结构最主要的建筑材料构成，但超高层的工程建筑构件的浇筑困难较大，易产生开裂的现象，所以为了提高浇筑施工的效率与质量，必须严格控制并科学地进行混凝土施工浇筑，使得大体积混凝土建筑构件的浇筑效率满足城市建设需求。1超高层建筑中大体积混凝土的研究背景按照国家现行规章制度中提出的要求，砂浆构件实体最小几何尺度不低于1m的大体量砂浆,或者在砂浆中有可能由于胶凝材料水化高温转变及收缩导致裂纹问题的砂浆，被称为大体积混凝土结构。因为大体积混凝土表面系数相对比较小，在混凝土结构施工后的硬化流程中，通常会在水泥水化流程中聚集放热，所以混凝土施工结构内部结构的升温速度非常迅速，在混凝土施工构件内外部温度差异达到2 5的情形下，大体积混凝土表层会紧缩并产生温度裂缝，若这种裂纹出现在超高层建筑物中，会对超高层建筑物的运行安全及稳定性造成一定影响，甚至会导致超高层建筑物在运行的过程中难以将自身的各项功能充分发挥出来。所以通过对大体积混凝土施工技术进行研究，必须对混凝土温度与裂纹等重大问题的发生几率进行有效管控，进而保障建筑质量。2大体积混凝土的特点与一般的混凝土构件进行相比，大体积混凝土构件具有以下特点：由于其重量较大,其水泥构件的整体强度偏大；由于大体积混凝土构件在进行建筑施工的过程中,环境温度要求特别高,并对整体构造有一定的规范要求,与一般水泥构件相比,大体积混凝土构件因为产生水化热的可能性较大，在产生水化热的情况下，建筑结构环境温度往往要比一般的水泥构件的室温要高；假设混凝土厚超过150 m，必须对水平的分层施工参数进行整体分析与设计，使水化热给建收稿日期：2 0 2 3-0 3-15作者简介：邵振（19 8 5一），男，辽宁鞍山人，本科，工程师，主要研究方向：房屋建筑。45川建材SichuanBuildingMaterials筑所带来的恶劣因素降到最少;由于大体积混凝土在超高层建筑施工的应用工程中通常安装在建筑地下室，并将其作为主要支撑构件，所以，虽然外界气候变化对大体积混凝土所产生的作用相对较小,但防渗漏方面的要求较高 1-3。由此可见，在大体积混凝土浇筑的过程中，必须给予水化热和防渗材料足够的关注。3超高层结构大体积混凝土浇筑时出现的问题文献标志码：B3.1施工现场管理不规范由于我国城镇化建设步伐的日益加快，超高层建筑工程越来越成为当前我国房屋建筑的主要方向，而大体积混凝土施工已经成为了超高层施工的主要内容,其安全性会直接影响超高层建筑工程的品质，所以严格地把控大体积混凝土施工产品质量有着很重要的现实意义，有助于从根本上防止超高层施工中存在安全隐患。目前，在我国超高层项目大体积混凝土施工中，普遍存在着施工质量不合格、施工作业不标准化、施工设计安全性较低、没有合理的施工设计等问题。在大体积混凝土现场建设中，需要有效把控工艺环节间的衔接、施工的作业情况、建筑物在施工现场使用中的效率等诸多因素，以有效防止大体积混凝土工程建设存在环节错误或作业不标准化等问题的出现，切实为提高大体积混凝土的建筑效率提供保障。3.2管理人员未完全履行自身职责在大体积混凝土的施工质量管理流程中，建筑施工质量管理人员应在明确各自管理责任的基础上，正确对待大体积混凝土施工质量管理在超高层施工中所起到的关键作用。实际上，由于超高层施工管理活动被细分为许多不同的组成部分，其中由各个施工单位所承担的责任部分又各有不同，从而使得各个施工单位所采取的经营目的和管理手段很难保持一致，因而大大降低了对大体积混凝土施工质量管理的准确性，这也是超高层施工大体积混凝土施工质量存在管理问题的主要原因。3.3混凝土温度控制不稳定在大体积的混凝土建筑施工中，往往需要严格遵照规范进行浇筑和硬化施工。在整体浇筑和硬化施工过程中，混凝土内的胶凝材料可能会产生水化反应，从而导致在整体浇筑中出现了相应的水化热问题，由于目前的超高层建筑施工方法比较难充分挥发内部热能，而外界热能的传播速率又相对较高，从而使得混凝土内部温度变化会随着时间的推移进一步增大。在大体积混凝土施工浇筑与硬化施工过程时，由于周边的环境也可能导致混凝土内部温度的变化问题，如果不能及时妥善地处理这一现象，可能导致混凝土因内部温差不均而产生变化的结果,并同时形成相应的高温应力。如果拉应力超过建筑物抗压强度，将造成建筑物内部出现开裂现象,进而严重损害建筑物耐久性、承重性和耐渗性。4超高层建筑基础大体积混凝土施工工艺及要点4.1严格把控混凝土施工配比在超高层的大体积混凝土建筑中，往往需要大量使用不同类型的施工建筑材料，所以在建材购买环节，需要仔细检第49 卷第9 期2023年9 月第49 卷第9 期2023年9 月查其质量是否合格。由于水泥建筑材料是大体积混凝土结构建筑中首要的建筑材料，其性能会直接影响水泥性能，所以在选用水泥时，要充分考虑其流动性、硬度等关键参数，同时应对投放在建设施工现场的水泥材料进行存贮处理，避免损坏。另外，关于粗骨材的选用，要以选择颗粒大、层配高的粗骨材为主，严密地把控瓦砾针片状的粒度质量，有效防止大体积水泥建筑材料产生开裂的情况 4-5。在超高层工程的大体积混凝土浇筑过程中，需要结合实际状况适当添加粉煤灰,综合利用水泥添加剂，保证大体积混凝土的良好特性。在所有建筑材料的质量验收符合要求时，必须采用现场测试的方法严格把控水泥质量，从根本上保证超高层结构的大体积混凝土的质量。4.2水泥拌和与运送的施工过程控制在大体积混凝土拌和过程中，需要严格遵循标准作业程序进行拌和作业，严格地控制在拌和机内投入原材料的顺序，以避免大体积混凝土在拌和过程中发生内渗、外渗的现象。在实际拌和过程中，还必须把握好拌和时机、搅拌次数等，在确保大体积混凝土使用性能的基础上，进一步提高施工效率。在拌和作业完成后，还必须在运送途中检查拌和料的落度，保证其良好的和易性，有效防止后期运输中发生水泥离析、分层的现象。如果出现上述情况，必须及时中止运送大体积混凝土。在大体积混凝土运输过程中，必须本着安全、高效的原则，从宏观角度出发，统筹规划好大体积混凝土的运输路线，并提前计算好混凝土运输车辆的数量，以此充分满足超高层建筑对大体积混凝土的施工需求。通常情况下，大体积混凝土的运输时间需要控制在3h以内。还需要注意的是，在大体积混凝土运输过程中，应禁止添加水、外加剂等其他材料。4.3混凝土浇筑与振捣现场施工监控由于施工基地转换层下的大体积混凝土在地中心筒位置及其周围承台位置所体现出的强度不同，因此，在施工工程中可以通过分级施工的方式完成整个施工流程。一般情况下，大体积混凝土的每一层施工厚度都必须严格控制在500mm以内,并且由于大体积混凝土浇筑作业中极容易在自身重力条件的作用下自行形成施工坡度，因此，必须加大施工断面,以放出大体积混凝土中的热能,并在施工阶段中采取逐层前进的分层浇筑方法，同时严格把控连接缝部分的混凝土振捣工作，以此取得理想的施工效果。在大体积混凝土施工工作中，必须结合施工要求确定各点棒的预埋部位，为各点施工的平稳进行打下良好基础。各点棒上的最大位移长度应以40 mm为宜。在振捣作业过程中，必须坚持“快插、慢拔”的工作准则，即将各点棒的伸入深度限制在50 mm，并保证各点棒均深入钢筋面10 mm以上，以使钢筋之间实现有效连接，从而全面提升大体积混凝土振捣作业的施工效益。5超高层建筑大体积混凝土质量管理措施5.1材料管理在选择混凝土等建筑材料时，首先应该对工程特征进行细致分析，并据此确定水泥等建筑材料的基本性能和数量。同时，要严格把控采购环节，对建筑材料标号和规格进行仔细挑选，以确保建筑材料的广泛适用性。同时，还要在保证建筑材料品质的基本上尽可能减少成本投资风险，进一步提高混凝土的经济性，所以需要选择性价比更高的建筑材料。除此之外，在建筑材料人场之前，应组织专业人员对其进行仔细检测，确保材料规格和数量符合施工要求，仔细核对建筑材料的质检报告，并通过抽样的形式进行试验检测。在对川建材SichuanBuildingMaterials建筑材料进行管理时，要根据材料类型分类储存，并做好相应的养护工作。5.2混凝土测温及温控因为大体积混凝土存在表面强度偏低的特点，在混凝土硬化的阶段，如果水泥结构与混凝土外表相差太大，就可能会对水泥构件产生破坏或产生贯穿性裂纹，导致水泥的结构不稳固。所以在对建筑物进行保养的时候，必须对建筑物温度实行严密的把控，对其进行实时的检测，并随着温度的变动绘制适当的温度曲线，使建筑物内外与周围环境的温度差控制在适宜范围内。简易测温装置法在钢筋施工中的应用十分普遍，即使用管材做成一个正三角形，并将其绑定于底板或钢筋网架构件上，然后再在下方放置两端被封闭的橡皮套筒。如此一来，在进行混凝土浇筑工作的同时，可以直接向管道内灌水，在检测混凝土内部实时水温变化的时候，只需使用棒式温度计测量水温变化即可掌握。一旦出现混凝土内部温度变化过大时，可以根据现场状况通过喷水、保温等方式加以解决。同时，还需要在混凝土内部建立相应的热循环管路，如果需要实现内部降温，则需要直接向管路中灌注冷水来进行温度控制。5.3合理使用水泥在开展超高层建筑物大体积混凝土施工技术的工作中，必须科学合理地使用砂浆建筑材料，以此保障水泥结构的浇筑品质。在开展砂浆选用的过程中，应利用车库等承台设备,并对砂浆的应用量予以科学合理分析,严格控制施工中的温度，以此大大降低水化热产生几率，使混凝土温度值下降,从而满足砂浆使用要求。在砂浆使用过程中，还应合理地使用结合液，以此实现耐火或者缓凝的目的。只有做好了以上工作，才能保障水泥结构符合超高层建筑施工标准。在混凝土施工调整到位以后，必须利用吊斗予以装运，以此避免混凝土施工产生开裂现象，从而保障了混凝土施工的高效应用。5.4分层浇筑混凝土在分层浇筑混凝土的过程中，一般遵循上下分层的原理，对主楼承面进行施工处理。在下层混凝土施工的过程中，必须予以重视，表面的标高出现偏差易造成棋盘现象。由于采取混凝土上下连接的方法，在某种程度上可以改善混凝土抗缩性，以此为后续混凝土的浇筑条件提供支持，推动上下混凝土浇筑的良好连接。在进行超高层的大体积混凝土浇筑过程中，施工重点是运用分层施工方法。一般情况下，在运用分层浇筑方法中，通常以单斜面分层方法为主，每层厚度都要控制在0.4m左右。在进行混凝土施工过程中，层层深人，有序推进，以保证混凝土浇筑的高效性和整体性。在分层施工前，必须增加散热量范围，避免产生冷缝问题。特别是在泵送混凝土前，必须通过水泥砂浆润滑管路，以对管路阻塞问题加以解决，并第一时间完成大体积混凝土沥水的排放，提高分层浇筑工作安全与效果。5.5施工现场的管理对现场建筑施工过程实行严格的管理是保护超高层建筑工程的必要手段,唯有强化对工程的管理，保证在建筑施工步骤内每一道环节工作都能满足一般工程的技术标准需要，才能提高大体量建筑物混凝土施工的服务质量。在现场过程中,建筑施工管理者应严格规定现场施工步骤的操作，确保施工人员在实际操作中都能够严格地按照设计方案与技术标准规定执行。另外，要加大对设备的检测，并定时对施工人员开展培训工作。在浇筑过程中，工程管理人员还需控制混凝土质量，做好混凝土的振捣与浇筑工作。(下转第8 页）5Vol.49,No.9September,2023Vol.49,No.9September,2023热端为加热板温度，将制作好的混凝土砌块放人稳态平板法测定绝热材料导热系数试验台，使混凝土砌块和铜板紧密接触,并用隔热罩将其隔绝，减少与室内空气的换热。开启主加热和辅加热并预热一定时间，待温度达到设定的工况后，观察是否变化稳定 10 。在混凝土砌块上下表面布置测试点，待温度基本稳定后。每隔15min用巡检仪读取加热电压U、加热电流I、热端温度t和冷端温度t。，记录3组连续的数据并取平均值。(4)q=-入(tH-te)(5)R=(6)1K=R式中：U为加热台加热的电压，V;I为加热台加热的电流,A;q为热流密度，W/m；入为导热系数，A;t为热端温度,K;t。为冷端温度,K;K为传热系数，W/mK);R为被测物热阻,(m.K)/W。3.2试验结果分析小龙虾壳粉混凝土砌块导热系数和热阻随温差变化图如图4所示。A0+A10A200.020F0.0150.0100.00530507090,110130150温差/（a）导热系数随温差的变化图4小龙虾壳粉混凝土砌块导热系数和热阻随温差变化从图4(a)中可以看到,混凝土砌块的导热系数随温差的升高而逐渐增大,添加了小龙虾壳粉的混凝土砌块的导热系数均比未添加的小,其中温差在40 6 0 时，A20的导热系数最小,其余温差条件下，A1o的导热系数最小。A1o的混凝土砌块的导热系数随温度差的增加而逐渐低于A20，在小龙虾壳粉掺量为10%的时候，其导热系数约为普通混凝土砌块的48%，在小龙虾壳粉掺量为2 0%的时候，其导热系数是普通混凝土砌块的55%。从图4(b)中可以看到热阻随着温差增大呈现出减小的变化，其中小龙虾壳粉掺量为10%时，热阻约为普通混凝土砌块的1.8 倍，小龙虾壳粉掺量为2 0%川建材SichuanBuildingMaterials时，热阻约1.7 倍，说明小龙虾壳混凝土砌块具有一定的保温性能，对比普通混凝土砌块，两种添加了小龙虾壳粉的混凝土砌块均表现出更优的保温隔热性能，其中小龙虾壳粉掺量为10%时，保温性能更好。4结语小龙虾壳作为食物残渣在处理后制作成小龙虾壳粉混凝土砌块，作为一种新型墙体材料，其制作过程与普通混凝q=UI/2土砌块存在一定差异，对比分析普通混凝土砌块和掺量为A10、A 2 0 小龙虾壳粉混凝土砌块，A10和A20的吸水率较低，其防潮的性能优于普通混凝土砌块,且A20的防水防潮性能较好。同时通过实验发现，与普通混凝土砌块对比，A1o和A20小龙虾壳粉混凝土砌块的导热系数较小，两种添加了小龙虾(7)壳粉的混凝土砌块均表现出更优的保温隔热性能。小龙虾壳粉混凝土的应用不仅可能可以有效解决食物残渣处理的问题，而且是一种经济又环保的绿色建筑材料，同时适应国家促进经济的可持续发展与建设节能型社会的需要，能促进我国经济实用高效节能建筑产品的研发与应用，随着理论和试验研究的发展，笔者认为小龙虾壳粉混凝土具有一定的发展前景。ID:015509 参考文献：4+A0+A10+A2030507090.110130150温差/(b）热阻随温差的变化第49 卷第9 期2023年9 月122019中国建筑能耗研究报告 J.建筑，2 0 2 0，6 7（7）：30-39.2曹扬，严志权，陈子尧，等.建筑能耗现状及节能潜力 J.现代物业,2 0 17,16(5):6 6-7 3.3陈昌欢.有关混凝土在建筑施工中的应用 J.中国科技博览，2012,16(32):74 75.4周思宇.不同气候区围护结构节能技术对办公建筑能耗的影响 D.天津：天津大学，2 0 12.5刘永.纤维混凝土夹心秸秆压缩块砌块墙的研究与开发 D.泰安：山东农业大学，2 0 10.6苏有文，李超飞，杨婷惠，等.稻草纤维混凝土空心砌块热工性能试验研究 J.混凝土，2 0 16,38（10）：131-134,138.7杨凯.稻草纤维粉末混凝土空心砌块的力学及热工性能研究D.绵阳：西南科技大学,2 0 16.8中国水产.2 0 2 0 中国小龙虾产业发展报告J.中国水产，2020,63(7):8 17.9中华人民共和国住房和城乡建设部.普通混凝土配合比设计规程：JGJ552011S.北京：中国建筑工业出版社，2 0 11.10万闪闪，陆琳，张辉，等.稳态平板导热仪最优预热时间的确定J.热科学与技术,2 0 0 6,5（2)：18 0-18 3.(上接第5页）5.6混凝土裂缝综合防治措施在大体积混凝土浇筑施工过程中，存在许多原因会造成其构造出现裂缝。在水泥热化作用下，如果水泥内部环境温度偏高，由此会形成高温裂缝。另外，水泥内在构造受到地面约束力作用会形成压应力。而如果气温下降过大，也会由于拉应力过大而造成垂直裂缝的出现。外界气温变动也是造成裂缝出现很常见的原因。要解决这种问题，建设企业必须保证配合比设置的科学性与合理性，在必要时可以加入相当比例的水泥,并注意水泥后期维护工作。一旦混凝土结构发生裂痕,有关技术人员必须针对裂痕形成的原因进行分析，选用正确的技术及时加以修复处理，如封闭技术以及内部修复技术等。6结束语大体积混凝土施工的应用愈来愈普遍，必须确保混凝土8超高层建筑施工工艺的品质，才能提高建筑的施工效率，同时根据实际工程特点，改善浇筑工艺，以确保在施工过程中能够最大程度地提高质量，从而推动我国超高层建筑的稳定发展。ID:015565参考文献：1于洪国.中国建筑大体面积的混凝土浇筑施工技术 J.技术革新与发展,2 0 18,36(36）：133-134.2温冬平.中国超高层建筑的大体积混凝土施工方法之探究J.创新导报,2 0 19,16(2 7):2 8,30.3张玉箫.中国超高层建筑工程大体积混凝土质量控制对策分析报告 J.安徽建设，2 0 18,2 4（6）：9 1-9 2.4张琨.中国超高层施工的研究及展望 J.施工技术，2 0 18,47(6):13-18,93.5 乔磊.超高层建筑基础大体积混凝土施工技术 J.建筑技术开发,2 0 2 1,48(7):50-51.