超大斜屋面混凝土浇筑技术的研究与应用

2021-08-14杨春祥杨福彬

工程质量 2021年7期

杨春祥，杨福彬

0 引言

随着经济社会的不断发展及人文生活条件的不断提高，越来越多的现代建筑中融入了仿古建筑斜屋面高低错落、新颖别致、造型多样的建筑风格。同时斜屋面设计更有利于屋面防渗漏、可利用更多的屋面空间。

但斜屋面的施工难点较大，特别是斜屋面的振捣不密实是个通病，振捣不密实会影响混凝土的强度和寿命。笔者公司在保山清华胡生态园林酒店项目的施工中，采用逐级浇筑的方法，有效地解决了这个难题，所浇筑的斜屋面混凝土成型质量良好，有显著的社会和经济效益。

1 工程概况

本项目位于云南省保山市隆阳区，项目总建筑面积为 53 292 m2。其中主楼 3 栋和主楼 2 栋为高支模、大跨度、大斜度斜屋面，其中主楼 3 栋斜屋面南北跨度 64 m，东西跨度 35.4 m，高差 9.8 m，其中支模板、混凝土浇筑技术难度偏高。为了切实提高工程的实体施工质量，符合相关质量要求，项目进场即完善了模板支撑体系和混凝土浇筑方案，提出了实施规划，组织了斜屋面相关知识的学习，要求全面做好斜屋面的施工作业，符合质量标准。

2 斜屋面混凝土浇筑技术的研究与应用

2.1 混凝土施工方法

本项目使用单面模板法，这是斜屋面混凝土施工过程中广泛使用的方式，不过对浇筑质量产生影响的因素众多，比如屋面斜度的大小，模板的光滑情况与坍落度的影响等。由于混凝土不能采用普通振捣方式，从而造成存在不密实情况，待混凝土处于初凝状态再进行振捣处理，这个时候混凝土的可塑性下降，再次进行振捣必定会导致混凝土出现裂缝情况。所以，在建设过程中必须使用一系列手段，比如合理控制混凝土的坍落度在 120～140 mm，通过焊接板筋做抗滑移带与明确混凝土流向、分段作业等。为了尽量确保板面的平整度，应该一边振捣一边使用铁板抹平。模板工程是斜屋面建设过程中十分关键的构成部分，优良的模板可以保证混凝土斜屋面混凝土的品质，如图 1 所示。模板支撑应做到牢固，保证钢管脚手架支撑在固定的平面或者木楔子上，另外，应保证钢管不同交点的扣件紧扣，斜平面支撑与水平面支撑应做到平且直［1］。

图1 斜屋面模板安装效果

在斜度偏大的区域每隔 1 m 采用钢丝网隔开，减少混凝土不断下沉，以便于更好的振捣密实。施工作业者在斜屋面上操作没有那么便利，不能安装脚手架和铺设跳板，也无法直接站立在钢筋上进行操作，因此只能使用上层模板的方料当做支承点，在上面铺设木跳板，安装防滑条，作为操作面［2］，如图 2 所示。混凝土从跑道经过流槽滑向浇筑位置，当混凝土成型之后能够满足密实要求，而且能够避免出现滑落情况。

图2 斜屋面模板安装防滑条

2.2 准备工作

考虑到结构的整体性及安全性，需在斜屋面两边同时对称浇筑，两边同时 56 m 汽车泵放料浇筑，两边工人各安排 10 名师傅，振动棒各 2 台。

2.3 混凝土浇筑组织及办法

本项目主楼 3 栋大斜屋面采用木模施工工艺；混凝土浇筑采用汽车泵泵送，建筑物周围有两条主通道，满足两边同时浇筑。同时，成立应急救援小组，以备斜屋面浇筑期间发生安全事故时可迅速救援。

对于跨度较大的斜屋面浇筑，我们浇筑时由下向上分段浇筑，本工程斜屋面分三次浇筑完成，考虑到受力平衡，每次浇筑至全跨的 1/3 处，并留好施工缝；对于斜度较大且跨度不大的斜屋面，浇筑时混凝土从上往下放，同时混凝土坍落度宜控制在 120～140 mm，在此距离之内可以实现点振并且不会大范围自由滑落向下堆积，减少了混凝土的振捣难度，如图 3 所示。棒距控制在 20～30 cm。振捣棒垂直斜屋面插入，做到快插慢拔，在振捣过程中以混凝土表层泛浆，没有显著下沉情况，不出现气泡与泌水作为标准。同样地，配合刮尺沿模板平行滑移以保证混凝土板面收平压实。

图3 斜屋面混凝土浇筑

3 混凝土浇筑质量控制

本工程斜屋面造型多样、斜度较大、梁板跨度大、模板支撑高度较高，屋面混凝土浇筑难度较大，而斜屋面混凝土浇筑质量关系到本工程的整体质量，为保证工程整体质量到达预期效果，进行了本工程斜屋面混凝土施工质量常见问题出现的原因分析，并制定了质量预防及控制措施。

3.1 原因分析

1）本工程斜屋顶结构复杂，变坡转折多、结构交接比较繁杂。对该大屋面结构板来说，跨度大，坡度较大、转折处较多，故而薄弱的地方较多，如图 4 所示。其实际受力情况因构造的不同而不同，结构设计计算时只能以假定约束形式计算，另外，由于各面受力变形情况不一致，会导致交接处的应力集中，一旦力矩不平衡，就会发生断裂，产生裂缝。同时，由于造型复杂，这些部位的防水施工难度较大，防水层的施工在一定程度上大打折扣，未能起到预想的效果，因而大大增加了屋面渗水的可能性。

图4 斜屋结构复杂

2）由于混凝土材料的特殊性，受外部因素影响较大。比如屋面结构受气候影响较大，冬冷夏热易热胀冷缩出现温度裂缝现象；屋面板长时间暴露在外界，时间长了会发生徐变，就会造成结构裂缝现象。上述问题均是斜屋面渗水的重要因素。

3）屋面板混凝土坍落度选择不当。由于屋面板坡度偏大，不能用与一般混凝土的坍落度一样。很好地控制施工斜屋面混凝土的塌落情况，不仅影响到美观，还影响到以后屋面的渗水情况。施工中混凝土坍落度太大极易出现滑落与振捣不便的情况，加之由于含水量太多，混凝土在施工环节中体积收缩，水分蒸发，极易出现细小缝隙问题。这种裂缝就会出现有着吸附作用的毛细孔隙，逐渐变成雨水渗透的通道，雨水能够经过这些孔隙进入屋面板，导致出现屋面漏水情况。

4）屋面板浇筑施工方法不当。例如屋面板混凝土浇筑顺序不合理，没有使用双面对称浇筑、由下至上同步进行的方式；或者在对混凝土板进行浇捣过程中，并没有根据施工规范，或者养护工作未落实好等情况造成的各种质量缺陷，使得斜屋面存在漏水问题。

5）施工缝位置未按规范留置。施工缝应该根据要求进行留设。不允许把施工缝留在屋面变坡处或者屋面和屋面的交接部位，这些均是结构内力转换的地方，极易形成裂缝而造成渗漏问题。

6）施工未按规定。作业者为了保证施工的便利性，一般把坍落度偏小的混凝土布到模板钢筋上后，通过振动棒进行振捣之后，把滑落下来的混凝土抓到上部去，之后通过铁板进行抹平，如图 5 所示。这种方式受到屋面坡度大小与混凝土坍落度的影响，不能确保混凝土浇筑质量。其一，混凝土振捣没有那么密实，其二，混凝土在胶凝化环节中会发生下沉情况，如若下沉就会形成裂缝，导致渗水问题。

图5 斜屋面混凝土浇筑

3.2 质量预防及控制

3.2.1 模板质量控制

模板和支撑应当拥有较好的承载力、刚度和稳定性。斜面施工易于失稳，对于稳定性有着较高的规定，因此，必须在模板支设时要在模板下方订防滑块，避免施工环节中出现模板下滑问题，相关材料在进入现场之前应该进行严格检查，应满足材质规定，而且能够承受新浇筑混凝土的自重和在施工环节中形成的荷载。

模板及其支架的安装必须满足设计要求，模板搭设应确保其平整性，如若平整度不佳，必定会对混凝土板的厚度产生影响，厚度不均匀会对混凝土板的自重和承载力产生一定影响，根据《现行建筑施工规范大全》要求：表面平整度允许 5 mm 的偏差，邻近两板表面高低差允许值为 2 mm。此外模板安装拼缝要严格控制不宜过大，拼缝过大极易出现漏浆情况，产生蜂窝麻面，如若裂缝较大，极易出现渗漏问题，这是导致混凝土板质量低下的重要因素。

3.2.2 混凝土原料控制

现浇屋面板的混凝土选用的水泥标号不能低于 32.5 级，砂子应该是中砂，石子粒径以 10～30 mm 为宜，混凝土的坍落度不能超过 14 cm，砂子的含泥量不能多于 5 %，石子的含泥量不能超过 3 %。没有达到检验标准的水泥、砂子、石子不能使用。

3.2.3 混凝土浇筑控制

浇筑时为保证斜屋面混凝土的成型质量，为提高混凝土的抗裂性能和抗渗性能，减少裂缝的产生，使混凝土耐久性能够有所改善，必须严格控制出厂混凝土的水灰比、和易性和坍落度。另外在接缝处，两块混凝土浇筑间隙时间不允许超过混凝土初凝时间，在这一阶段，必须确保混凝土的稳定供应。在保证连续浇筑的前提下，边布料边用振动棒振捣，振点应均匀，在此过程中工人应积极配合，并及时收灰、补灰。为了保证混凝土浇捣的密实性，可以采用木夯从下到上夯实，直至表面不明显下沉、不出现气泡为止。同时根据标高，用施工线拉通线，用杠尺刮平，用木抹子初步找平。为了避免混凝土表层出现裂缝，可以在混凝土初凝前进行二次搓毛处理。

另外在各种面相交部位进行浇筑过程中，应该尽量防止混凝土连接部位形成冷缝；并且应尽可能防止或者减少预留施工缝；在施工缝部位应对混凝土进行建筑处理，持续对混凝土进行浇筑处理，首先应当清理松动石子，湿润并冲净之后进行浇筑，新旧混凝土连接部位使用高标号水泥砂浆浇接。