浅析房屋建筑混凝土施工技术

唐世凯（中铁建工集团有限公司深圳分公司,　广东　深圳518000）

田园　　贾治勇　　　刘文言　(中国矿业大学（北京）,北京100083)

浅析房屋建筑混凝土施工技术

唐世凯
（中铁建工集团有限公司深圳分公司,广东深圳518000）

随着我国建筑行业的日益发展，在房屋建筑能力方面具有很大的提升。在房屋建筑的过程中混凝土作为不可缺少的建筑材料，因此对于房屋建筑的混凝土施工技术进行研究具有重要意义。

建筑；混凝土；施工

0　引言

混凝土作为当前主流建筑材料，在建筑行业运用的范围日益广泛，但是现阶段主要存在房屋建设工程量大、施工环境复杂等多个方面的原因，导致混凝土施工技术无法适应现有的情况。由于混凝土的施工质量之间关系到房建工程的质量，对此有必要加强对房建混凝土的原材料，以及施工技术进行分析。

1　混凝土的原材料

关于混凝土的原材料的选择对于整个房建工程具有重要意义，其原因是混凝土原材料的质量，直接影响到房屋建筑的质量，因此在对混凝土材料选择的过程中，需要从以下几个方面入手：

1.1加强混凝土的材料选配

众所周知，混凝土的搭配对于坚固程度起到重要作用，即使原材料的质量非常好也需要材料的合理选配。具体来说，在原材料的购买时，需要对水泥质量进行控制，在对水泥型号、质量等级以及合格证方面进行审核后，还需要对水泥的生产日期与保质期进行检测，该因素直接关系到整体房屋的质量。同时，由于水泥遇到水以后会产生大量的热量，因此需要选择低热的水泥以降低混凝土产生裂缝等情况。最后，在对砂石的选配时，需要对砂石中的杂质含量进行检测，以保证混凝土的坚固性。总之，混凝土的原材料主要是由水泥和砂石构成的，因此只有在水泥与砂石全部符合要求后，才能保证房建工程的质量。

1.2 配料的使用

在选择良好水泥与砂石后，还需要配料的使用来达到房建对混凝土强度的需求，同时在易合性方面也需要满足房建的需求。以易和性为研究对象，需要从流动性、保水性以及粘合性三个方面来考虑与分析。

具体来说，流动性是指能够保证混凝土保持一定的流动性，合理的流动性能够使混凝土有效的填满模版，流动性与混凝土的稀稠度具有直接关系，因此为了加强房建浇筑的难度，可以通过混凝土流动性的方面入手，提升建筑效率的同时还能够有效的提升混凝土的施工质量；保水性是指混凝土在使用的过程中，需要通过保水性的特性来保证混凝土的耐用程度与坚固程度，而判断混凝土保水性的目标是在经过水泥与砂石搅拌后没有水能够析出；粘合性主要是指混凝土在搅拌好以后，不会受到运输等因素而影响，增强粘合性的最有效方式是通过外加剂的添加而对混凝土金色改良，以有效的提升房建的工程质量，关于外加剂的使用会在下面进行详细的介绍。总之，合理的配料使用，不但能够实现节约水泥与降低施工成本的目标，更主要的是能够加入了掺合料的混凝土能降低水化热的温度。

1.3 外加剂的使用

混凝土中最为重要的外加剂就是粉煤灰，外加剂对于控制混凝的开裂状况发挥着重要的作用。当加入粉煤灰后的混凝土中，将会有效控制混凝土干性和收缩性，从而防止开裂的情况。此外，外加剂还可以降低水泥的外在温度，值得注意的还有在施工的过程中，一定要按照相关施工程序来进行，熟练掌握混凝土的凝结时间，加入适量的外加剂，保证粉煤灰的参入量处于适合的范围内。

2　　房建工程中混凝土施工的相关技术

2.1 保证合理的施工次序

首先，对施工顺序进行加以重视。一般来说，施工的顺序是由一定的规律的，由远到近依次进行施工。必须保证每一次的浇筑都是成功的，然后进行依次推进浇筑；其次，对于施工设备的放置要进行重视，将混凝体的输送泵放置在浇灌的最中央。实现整个浇筑的过程，采用最直接的浇筑方式进行对混凝土浇筑，同时要一边浇筑一遍差官，从而保障水化热能的散发目的。

2.2 混凝土保温技术的应用

混凝土保温技术主要应用在建筑工程的施工中，具体体现在以下几个方面：（1）现代保温技术主要应用性能较好的产品，能够进一步的增加混凝土的保温程度；（2）利用聚乙烯卷材使用到混凝土拆模之后的施工上，同时选择合适的厚度，来保障混凝土的施工质量；（3）当混凝土立模之后，根据表面留下的保温材料进行粘贴聚苯乙烯的材料，从而保证混凝土的保温程度；第四，当混凝土拆模之后，将阵地混凝土的表面进行涂抹聚氨酯材料，以达到混凝土的保温效果。除了以上几个方面，还要采用一些创新保温技术，从而进一步提高施工的效率。

2.3 混凝土防裂技术的应用

混凝土防裂技术的应用主要有以下两个方面：一是采用振捣的的加强力度以及塑化剂来减少水泥中的用量，进一步做好混凝土的保温工作，从而控制好温度的变化二是通过进行科学的对混凝土分块分缝，使得浇筑质量有所提高，合理的安排每道工序，保证在一定范围内的浇筑工作得以顺利完成，以保证混凝土的温度，改善外部条件对混凝土保温程度的限制。

此外，应该做好混凝土的保养工作。新浇筑的建筑中混凝土的水分流失较快，将直接影响到混凝土的整体质量，因此，在施工之前以及施工过程中一定要做好混凝土的保养工作。主要可以采取以下措施：（1）高温、低湿度的工作环境能够降低混凝土水分的蒸发速度，进而实现有效的控制塑性收缩的裂缝情况。当处于高等天气的施工中，应该采取低温的情况进行对混凝土浇筑，从而保证设施的低温建筑；（2）对混凝土浇筑和运输的过程中应该采用浇水和遮光的方式进行保护混凝土的湿度，从而进一步的控制混凝土的整体温度。

3　结束语

综上所述，当房屋处于建设中，最为重要的就是混凝土的施工部分。进行选择合理的混凝土施工技术，按照施工的程序进行房屋建筑，从而提高房屋的建筑质量。在保证混凝土施工质量的前提下，进行不断加入科技的投入，从根本上提高房屋建筑人员的技术水平。不但能够提高混凝土的施工水平，同时也能够有效的提高房屋的建筑质量，实现工程建设的进一步发展。

[1]于成龙,李德斌.浅谈土建项目中的混凝土施工技术[J].科学中国人,2014(22).

[2]房亮.房屋建筑混凝土施工技术研究[J].科技致富向导,2014(35).

[3]李慧.试论高层建筑多强度等级混凝土施工技术[J].科技致富向导,2012(14).

[4]王品义.浅谈混凝土施工技术在道路桥梁工程施工中的应用[J].科技致富向导,2012(20).

覆土浅埋复合结构拱形工事热红外特征模拟研究

田园贾治勇刘文言
(中国矿业大学（北京）,北京100083)

本文采用有限元理论，应用ANSYS软件的瞬态分析功能，开发和模拟研究复合结构拱形工事实施覆土浅埋伪装前后，以及不同含水率土壤覆盖情况下的热特征规律，对拱形工事实施覆土浅埋伪装的效果进行评估，为进一步采取针对措施实现工事防红外侦察提供理论依据和技术基础。

ANSYS；热分析；有限元

1　前言

随着高技术侦察手段的发展，现代侦察系统的多频谱性决定隐身工事必须在一定程度上满足多频谱兼容的要求。由于对抗谱段不同，又提出了不同的兼容要求，而针对大型工事结构热红外温度场这方面的研究工作却较少。覆土浅埋是应对现代红外侦察系统的一种简便有效的伪装形式，对其进行热特征和应用规律进行分析研究十分必要。本文选取军事设施中常用得复合结构拱形工事作为研究对象，以土壤为覆盖材料，建立了简化数学模型，应用有限元ANSYS软件，分别对有无覆土，以及不同含水率覆土情况下，工事的热特征进行了模拟计算与分析。

a—边界与环境传热系数

T0—环境温度

第三类边界条件，热辐射附体之间的经热量传递用斯蒂芬—玻尔兹曼方程来计算：

2　热特征分析模型

热特征分析是一个复杂的问题，在不同的条件下具有不同机理。它用来计算一个系统或者部件温度的分布以及其他物理参数，在应用中需要根据设计条件来确定热分析及其实际运行的数据，确定热分析的温度载荷分布。

2.1 基本假设

（1）形状具有对称性；

（2）结构材料周向方向不存在温度梯度；

（3）材料各向同性；

（4）环境热梯度存在下，热交换连续进行呈周期性变化，可以看作瞬态热传导问题。

其中：

T—辐射面的绝对温度

T0—环境温度

初始条件：T=T0,t=o

2.3 结构材料模型

建立覆土浅埋拱形复合工事热特征分析模型如图1所示。

该模型分为5层，从内向外依次为：第一层为波纹钢层，第二层为混凝土碎石层，第三层为泡沫砼层，第四层为花岗岩层，第五层为土壤覆盖层。

土壤层外表面考虑热辐射条件，辐射率为0.85，没有土壤层时辐射率为0.9，波纹钢层内考虑对流换热条件，初始温度为25℃。考虑时间周期性，模拟南方某地夏至时间太阳照射加热后24小时内的覆土浅埋拱形复合结构工事的热特征分布变化规律。

覆土浅埋拱形复合结构工事各结构层材料参数如表1所示：

2.2瞬态热传导数学模型

区域内微分方程为：

c—比热容

k—导热系数

Ω—区域

第二类边界条件，给定热流：其中n表示边界外法线方向，热流以进入区域为正。2是区域Ω的边界的一部分。

第三类边界条件，热流与边界和环境的温差成正比：

为换热边界

表1　覆土浅埋拱形复合结构各结构层材料参数

3　施加载荷

库体与外界发生热交换主要是通过对流，吸收太阳辐射和热辐射3种形式。对流载荷在ANSYS中很好施加，将外界空气温度，对流换热系数赋予边界上节点即可。

而热辐射是以电磁波的方式来传递热量，它不需要任何介质。工事的温度场分析中的热辐射换热发生在边界与周围空气之间以及各内壁之间，若按ANSYS中对热辐射的规定，需要将外界空气也作为一种物质引入，对其进行网格划分和定义单元属性等。由于热辐射与太阳辐射相比，对工事温度场影响较小，且周围的空气是流动的，工事内外的温度不一，从而辐射能力也各不相同。如果要完全考虑难度较大，而且约束条件太多精确度无法保证。本文将热辐射作用即热辐射换热等效为对流换热。在施加对流载荷时，将综合换热系数赋给存在对流的节点。

太阳辐射强度虽然可以用热流密度来施加，但ANSYS中规定在同一边界上施加对流面载荷和热密度时，只一最后施加的面载荷进行计算。由于受到太阳辐射的边界与外界空气存在对流换热，所以把太阳辐射引起的热流密度换算到空气中去，从而得到综合气温。

式中：Tsa为综合气温

Ta为外界气温

I为太阳辐射强度

h为综合换热系数

4　时间和时间步设置

在库体瞬态温度场分析中，时间有着重要作用，它指的是载荷步的结束时间序列，由于热量交换与速率有关，因此分析所用的时间为物理时间系统，这个时间序列要以非零值开始，并以递增方式排列。根据时间步长要反映载荷时间历程的要求，本文将24时开始时间设为1e—5，每一个载荷步的时间为3600，即一个小时间隔。

5　计算结果

5.1无覆土拱形工事温度时空分布

从上图中可以看出，在没有土壤层覆盖时，复合结构拱形工事的热红外辐射特征呈以拱顶为中心的反射状分布。各结构层顶点的温度变化规律基本一致且温度变化幅度由外向内一次减小。上述模拟计算结果表明，在没有土壤层覆盖的情况下，复合结构拱形工事的红外暴露特征比较明显。

5.2不含水土壤层覆盖拱形工事温度时空分布

从图中可以看出，在有含水率为0%的土壤层覆盖时，复合结构拱形工事的热量呈离散分布，在两边拱脚上方分别形成两个热量集聚中心，下午13点的温度明显高于晚上10点的温度。表面整体温度分布特征下降，进而热红外辐射降低，对热红外特征控制有利。

5.3含水率为10%土壤层覆盖拱形工事温度时空分布

在有含水率为20%的土壤层覆盖时，复合结构拱形工事的热量分布与不含水土壤层覆盖时类似，呈离散分布，在两边拱脚上方分别形成两个热量集聚中心，但不同的是最高温度有所降低，热量分布也更加均匀，其热红外辐射特征下降明显。

5.4含水率为20%土壤层覆盖拱形工事温度时空分布

从上图可以看出，在含水率为20%的土层覆盖时，复合结构拱形工事的热量分布更加均匀，温度差异进一步缩小，近在拱脚出形成温差为2—3℃的热量集聚中心，红外热特征更加不明显。

比较不同含水率土层覆盖拱形工事时顶点的最高温度可以看出：几种情况下，最高温度由无覆土、覆盖无水土壤、覆盖10%含水率土壤、覆盖20%含水率土壤逐步下降，红外暴露特征逐渐下降。

6　结论

（1）建立的复合结构拱形工事传热分析数学模型是可行的，采用有限元法，利用ANSYS软件进行建模，可对工事的温度场进行分析，解决了试验无法测量工事各层内部诸点温度的变化问题。计算结果能够比较准确地反映复合结构拱形工事热特征，可用于工事覆土浅埋防红外侦察的预测并指导工事的设计。

（2）模拟计算结果表明，对复合结构拱形工事进行覆土浅埋可以明显改变其热特征，且随着覆土含水率增加呈现热量分布越来越均匀，最高温度逐渐降低。将这种规律与工事背景热特征比较并作出相应调整，可以实现覆土浅埋的最佳伪装效果。

[1]白冰，李小春，FEPG有限元应用深入剖析[M].北京：清华大学出版社，2011:72-76.

[2]梁国平，周永发，有限元语言及其应用[M].北京：科学出版社，2013.

[3]陶兆祥.大含水(冰)量融冻土导热系数的测定研究[J].1983,5(02):75- 80.

[4]肖衡林. 岩土材料导热系数计算研究[J].2007(03):54- 56.