土木工程建筑中混凝土结构的施工技术研究

何贯贤

（深圳大学，广东 深圳 518060）

近年来，混凝土结构施工质量逐渐成为人们关注的重点。根据以往土木工程经验，在混凝土结构施工中，施工技术的选择及应用与混凝土结构质量密切相关。因此，探讨土木工程建筑中混凝土结构的施工技术具有一定的必要性。

1 混凝土结构的优势

在建筑工程中，混凝土结构的优势主要体现在以下三个方面：

（1）可模性良好。混凝土结构施工期间，混凝土经搅拌后，可根据施工方案进行塑形。混凝土结构良好的可模性特征为其在各类土木工程建筑施工中的运用奠定了良好基础。

（2）耐久性强。混凝土结构的耐久性较强。通常情况下，这类结构的使用寿命较长。除严重裂缝问题外，混凝土结构质量多可维持较长时间。

（3）成本较低。与钢结构相比，混凝土结构的成本较低。在土木工程建筑，尤其是大型工程中，混凝土结构的应用可起到节约成本的作用。

2 土木工程建筑中混凝土结构施工技术

2.1 水泥、骨料选择技术

各类水泥的特性不同。结合土木工程建筑施工现状来看，硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥均较为常用。其中，硅酸盐水泥的强度为42.5MPa，水化热参数可达到250kJ/kg；而矿渣硅酸盐水泥同强度等级下，其水化热参数则为180kJ/kg（浇筑3d）。因此，在前期材料选择阶段，可结合土木工程建筑施工要求、成本配置等信息，合理选择适宜类型、强度的水泥。例如，在无缝混凝土结构施工中，可按照预防混凝土结构裂缝的选择，优选矿渣硅酸盐水泥作为基础材料，以借助其低水化热优势，确保实现无缝混凝土结构施工的目的。

而在骨料选择方面，结合以往经验来看，骨料与混凝土结构质量、混凝土收缩、裂缝形成状况密切相关。就混凝土结构收缩而言，骨料的影响作用主要与其种类、粒径参数有关。常用石灰岩骨料的吸水率参数为0.2%，以该材料作为骨料进行施工，1年范围内，混凝土结构的收缩率约为0.040%；而当选择吸水率为5%的砂岩骨料时，同时段内混凝土结构的收缩现象较为明显，其收缩率约为0.116%。目前混凝土结构施工中常用的骨料粒径参数多在40mm以下。以0.38mm、0.336mm两种规格的骨料为例，相对于后者而言，前者的水化热较低，更加符合无缝混凝土结构施工要求。

2.2 混凝土制备技术

混凝土结构施工中，施工单位需参考混凝土强度、成本、混凝土结构质量等因素，合理确定混凝土材料的配合比。鉴于砂、骨料、水泥、水对混凝土结构质量、成本的影响作用，在实践施工过程中，施工人员需通过整合相关要求及目标，确立最佳配合比方案。

2.3 搅拌技术

在运用搅拌技术施工期间，需注意混凝土坍落度、搅拌时长与搅拌机容量间的关系。根据以往经验，在建筑混凝土结构施工中，如所选用搅拌机容量与搅拌时长、坍落度参数不匹配，容易影响混凝土质量，进而造成混凝土结构质量的下降，甚至可能影响土木工程混凝土结构的使用寿命。如所选自落式搅拌机的容量规格在500L以上，需按照不低于60s的标准进行持续搅拌，并将坍落度参数控制为3cm；而当搅拌设备的容量参数≤250L时，需按照搅拌时长＞150s、坍落度＜3cm的标准进行混凝土搅拌施工。

2.4 浇筑技术

建筑混凝土结构施工中，浇筑技术的关键在于浇筑厚度、坍落度的控制。其中，浇筑厚度的设置需以结构类型为参照依据。在大体积混凝土结构施工中，宜选用跳仓法进行施工，即预先将大体积混凝土结构分成多个小部分，按照间隔浇筑形式，针对各小部分分层浇筑（浇筑厚度较低）逐一完成不同位置小部分的浇筑，最终将所有小部分整合成一个整体（即大体积混凝土结构）。这一施工技术不仅可避免留设后浇带问题，还可充分保障大体积混凝土结构质量（内外温差参数较低）。在混凝土剪力墙结构施工中，需先完成底部初次浇筑（浇筑厚度设置为50mm），随后按照60cm的标准开展分层施工；在板、梁结构施工中，可在初次浇筑50～100mm厚的水泥砂浆后，改以200mm的标准实施连续浇筑施工。

而在坍落度参数设置方面，需结合所浇筑混凝土结构要求，合理设置坍落度参数。如在浇筑高密度配筋混凝土结构时，需将坍落度控制在50～70mm；而在浇筑无配筋结构时，则可按照10～30mm的标准控制浇筑坍落度的相关参数；在浇筑土木工程建筑中的梁、板结构时，则需将坍落度控制在30～50mm。

2.5 养护技术

浇筑施工完成后，需开展养护施工。目前，土木工程建筑中常用的养护技术以洒水养护、暖棚养护、覆盖养护等为主。在运用上述技术开展混凝土结构养护期间，需注意做好混凝土结构不同区域温度参数的监测，并根据温度参数标准，合理预测其温度裂缝形成风险，适当调整养护策略，以保障混凝土结构质量。

3 某大体积无缝混凝土结构施工技术

3.1 工程概况

某土木工程高铁站站房建筑总面积约为11.9万m2。东西、南北两方向全长分别为418m、236m。该工程的高架车层、出站层及站台层均为大体积混凝土结构，耐久年限为100年，工期为228d。

3.2 无缝控制技术

该土木工程站房建筑采用补偿收缩混凝土进行施工。为确保大体积混凝土结构无裂缝问题，可运用无缝控制技术开展施工。该技术应用原理为浇筑补偿收缩混凝土后，随着混凝土的硬化，大体积混凝土结构内部出现明显膨胀作用，但在邻位、钢筋的约束下，引发钢筋受拉、混凝土受压。混凝土压应力、钢筋拉应力达到平衡状态时，大体积混凝土结构不易产生裂缝。此时，大体积混凝土结构的应力关系如下：

式中：Ac为混凝土截面积；Tc为混凝土预压应力参数；As为钢筋截面积参数；Ts为钢筋拉应力参数；Es为钢筋的弹性模量参数；E2为钢筋伸长率（混凝土结构的限制膨胀率）。

依据上述关系，可确定大体积混凝土结构配筋率u的计算公式如下：

利用上述公式进行推导，可得：

根据上述公式可判断，在大体积混凝土结构施工中，Tc与E2呈正相关。在土木工程施工期间，当混凝土原材料中的膨胀剂用量增长时，大体积混凝土结构的整体膨胀力参数也会产生一定变化。结合应力应变变化关系来看，为避免大体积混凝土结构出现裂缝问题，可预先在混凝土板块中施加大膨胀应力参数，以Tc≥Tmax标准开展施工，利用该参数补偿浇筑混凝土在硬化期间形成的应力损失（应力类型为收缩应力）。

3.3 无缝施工技术

在该土木工程混凝土结构施工中，为避免混凝土结构出现裂缝问题，可利用无缝施工技术开展混凝土结构施工。该工程混凝土结构厚度规格为9.15m。考虑到裂缝形成原因，需计算混凝土硬化中的水化热参数。浇筑完成后，可利用如下公式确定9.15m厚的混凝土结构的绝热温升参数：

式中：T（t）为期龄为t时混凝土的绝热温升参数；N为每立方米混凝土的凝胶用量；Q为每千克混凝土所产生的水化热参数；m为混凝土浇筑温度系数，该参数值处于0.3～0.5（m-1）范围内；rh为混凝土的重力密度参数，该参数为常量，多处于2400～2500kg/m3；C为混凝土的比热参数，该常量值为0.92～1.00kJ/（kg·℃）。

在大体积无缝混凝土结构施工中，根据最不利条件要求，忽略（1-e-mt）值低于1的状况，计算混凝土凝胶水化热引发的绝热温升参数，最高绝热温升参数Tmax的计算方法如下：

式中：W1为单方混凝土所需水泥量；Q1为每公斤水泥的水化热参数；W2为单方混凝土凝胶用量；Q2为凝胶水化热参数；W3为单方混凝土的粉煤灰用量；Q3为粉煤灰水化热；rh为混凝土容重（重力密度，取值2400kg/m3）；C为混凝土比热（取值0.96kJ/kg·℃）。依据上述信息，可确定Tmax的值为58.27℃。

按照相关标准确定散热系数（混凝土温度系数），则可确定该大体积无缝混凝土结构的温升值参数为29.135℃，而混凝土入模温度参数为30℃；依据上述信息，可确定大体积混凝土结构的中心温度值T（中心）为T（中心）=T（温升）+T（入模）=59.135℃。

考虑到该土木工程所处环境的温度参数（夏季温度处于25～28℃），将温度差值参数、平均气温参数分别确定为1.5℃、26.5℃。由上述数据可确定大体积混凝土结构的最大冷缩值Smax为Smax=α×[T（中心）-T（气温）+T（温度差值）]=1×10-5×（59.135-26.5+1.5）=3.41×10-4（α取1×10-5℃）。

浇筑7d后，混凝土结构的最大收缩值可按如下经验公式确定：

式中：e为自然常数，取2.718；n为系数。

可求得最大收缩值为2.216×10-4。依据上述信息，可确定该土木工程大体积混凝土结构的最不利配筋率u为0.015133。9.15m厚的大体积混凝土最终变形率Y值为-0.061×10-4，该值低于St（7d），符合无缝施工要求。

3.4 混凝土搅拌浇筑养护技术

按照上述环节确定的配合比进行投料。为保障无缝混凝土结构的施工质量，可在同一时段完成水泥、膨胀剂材料的投放。

搅拌完成后，按照跳仓施工要求，开展混凝土浇筑施工。在浇筑期间，需警惕施工缝、冷缝等问题的发生。一旦产生上述问题，可运用预埋冷水管、膨胀砂浆接缝处理等措施，保障大体积混凝土结构的施工质量。浇筑施工期间，还需做好混凝土的振捣工作。为保障混凝土结构强度，可于初凝1h内开展二次振捣。振捣施工标准为混凝土（备用）坍落度达到30～50nm。施工完成后，利用洒水法进行养护，以避免局部裂缝的产生。

4 结论

综上所述，加强施工技术在土木工程混凝土结构中的应用具有一定现实意义。为了保障混凝土结构的施工质量，可在充分分析各类施工技术特征的基础上，参照土木工程混凝土结构的施工要求，规范运用各类施工技术进行施工。此外，为促进土木工程建筑混凝土结构施工质量的进一步提升，还可结合行业最近进展，不断更新施工技术，以此为建筑行业的发展提供可靠支持。