高层建筑基础底板大体积混凝土施工技术探讨

黄敦坚 广州融创实业投资有限公司工程师

张 刚 广东建设工程质量安全检测总站有限公司工程师

目前，我国房建事业发展迅猛，全国建筑工程逐渐向高层、实用、安全等方向发展，可极大满足人们的住房和休闲需求。基础底板作为高层建筑的重要组成部分，其施工质量尤其重要，大体积混凝土技术应运而生。大体积混凝土技术具备很多的优势，但是同时也存在很多问题，比如混凝土在拌制中需要用到水和水泥，而水和水泥之间会产生水化热，这些产生的热量会聚集在混凝土内部无法散发，最终导致混凝土产生裂缝，影响其外表的美观度和整体性，还会大大降低建筑结构的安全和耐久性，从而影响到建筑整体质量和使用寿命[1]。本文将结合工程实践，针对建筑基础底板大体积混凝土施工技术进行研究探讨，阐述大体积混凝土工程特性，重点对高层建筑基础底板大体积混凝土施工工艺流程和原材料设计进行研究，并在具体建筑工程中进行应用。

1 工程概况

某建筑项目总共有43 层，地上41 层，地下2 层。根据工程设计，该建筑结构为全现浇框架剪力墙筒中筒。基础底板作为该建筑的重要组成部分，工程师根据建筑实际情况设计其厚度为2.5 m，并且基础底板采用大体积混凝土技术进行施工。施工缝的存在是大体积混凝土技术应用中比较常见的情况，但是为了提高基础底板的刚度和其外表的平整，本次工程对于基础底板施工要求必须一次浇筑完成，以免浇筑中断而产生施工缝。

2 大体积混凝土施工工程特性

2.1 工程特点

与普通混凝土相比，大体积混凝土面积相对较大，其截面尺寸通常大于2 m。另外，大体积混凝土结构的浇筑量也远大于普通混凝土，从而对整体施工工艺要求较高。由于大体积混凝土的面积和体积相对较大，受热作用时，其结构内外温差较大，长时间影响下混凝土会出现裂缝，直接影响混凝土的使用寿命和整体质量。同时，大体积混凝土为高层浇筑的主体基础结构，且通常埋至地下，会产生一定的渗漏。高层建筑的基础大多为大体积混凝土承台或筏板，以确保高层建筑的整体性。另外，由于各区域的温度、气候、湿度等均存在较大差异，因此大体积混凝土的结构也有具体的要求。例如，当入模基础温升值低于50 ℃时，其降温速率不得大于2 ℃，外侧温度差也需低于25 ℃，同时大气温度和外侧温度之间的差异需低于20 ℃，以确保大体积混凝土结构的温度和安全，同时预防裂缝的产生。

2.2 技术指标

2.2.1 材料要求

高层建筑大体积混凝土施工应确保其材料的质量满足设计规范要求，这会直接决定和影响高层建筑的使用效果和整体质量。大体积混凝土质量保证的关键为混凝土配比，直接影响混凝土的强度、稳定性以及抗渗透能力，因此需要进行科学有效的混凝土配合比设计。结合大体积混凝土使用特征来选择合适的水泥型号，通常采用低热矿渣酸盐水泥和低热硅酸盐水泥，可较好地适用于高层建筑施工。必要时应向材料内掺入适量的外加剂，合理设计骨料级配，提高混凝土密实度的同时减少离析现象的产生。另外，拌和用水的温度需合理控制，避免温差过大而导致混凝土产生裂缝。

2.2.2 浇筑技术

大体积混凝土施工的关键环节之一为浇筑技术，通常按分层连续浇筑的方式进行，可确保混凝土施工的整体性。一般顺序为沿一侧方向由低向高进行浇筑，也可采取多点浇筑的方式，时间间隔应低于2 h。

2.2.3 测温技术

高层建筑大体积混凝土施工的关键点是稳定性控制，可有效避免裂缝的产生，最主要的影响因素为温度。因此高层建筑大体积混凝土施工过程应采用合理的测温技术，对混凝土温度进行有效的监控，预防高层建筑底板基础出现裂缝。测温技术中，温度传感器主要应用电阻型温度计，先采集点位并编号，再分别进行测量和记录。另外，在测量过程中应将钢筋与测温线之间尽可能合理接触，以提高检测数据的准确性和科学性。

2.2.4 养护、构造及振捣技术

进行高层建筑基础底板大体积混凝土施工过程中需有效养护混凝土，即进行混凝土的保湿、保温，且整个养护周期最低应大于14天，同时保持连续性，确保混凝土表面具有一定的湿润度，避免出现干裂。结构中还需保留一定的变形裂缝，避免因温差变化引发变形，破坏大体积混凝土整体结构。施工过程应对混凝土振捣技术进行合理控制，尽量降低混凝土与钢筋之间的裂缝和气泡，提升两者之间的粘合性。混凝土的浇筑面上要进行二次抹压，预防收缩裂缝出现。

3 混凝土原材料的选定和配合比控制

3.1 原材料的选定

原材料直接关系到建筑工程底板基础大体积混凝土的施工质量，为此除了要严格按照施工设计要求进行施工外，还要结合本次建筑工程实际情况进行原材料的选定工作。本次建筑基础底板施工中所用的混凝土，其拌制原材料具体包括52.5R 水泥、粗集料碎石、中粗砂、Ⅱ级粉煤灰以及外加剂，其中外加剂添加一般为混凝土泵送剂以及膨胀剂。

3.2 配合比的确定和控制

水热化是混凝土施工过程必须要解决的问题之一。若没有控制好水热化，很容易导致混凝土内外温差过大，而这种过大的温度差异就会引发一系列不良后果，如温度变形和温度应力，混凝土裂缝由此产生[2]。为了减少混凝土裂缝的出现，可以采用以下几种方法。

一是采用高强度水泥来代替低强度水泥，降低每立方米混凝土中水泥用量，这是一种有效的解决措施。为此，本次工程摒弃R28 龄期水泥，采用R60 龄期水泥，以降低混凝土拌制原材料配合比中水泥的含量比例。

二是添加外加剂。外加剂的添加对于混凝土的拌制质量也非常关键。比如减水剂。减水剂作为一种外加剂，其具备的化学特性可以有效减少混凝土拌制中的水含量。水含量减少，就能够减缓水跟水泥在拌制混凝土过程中产生的水热化情况，从而达到预期的缓和效果，混凝土出现裂缝的情况就能得到改善。

三是掺入粉煤灰。目前在拌制混凝土过程中还可以添加粉煤灰，该材料的加入不会对混凝土拌制质量造成不良影响，并且还能降低水泥的掺量，从而缓解混凝土产生水热化。掺入粉煤灰也是一种有效措施，在很多相关工程实践中得到了论证。

4 热工计算

运用热工计算准确测算出混凝土内部的最高温度来帮助控制混凝土的温升，是非常有必要的。水泥水热化是造成混凝土内部产生大量热源的根本原因，为此工程人员在测算其内部最高温度时，除了要考虑混凝土浇筑温度、混凝土散热温度，还要将混凝土中水泥水热化温升一起考虑进去。本次工程各龄期混凝土的绝热温升与最高温度值如表1 所示。

表1 各龄期混凝土的绝热温升与最高温度

5 混凝土的浇筑与振捣

5.1 混凝土供应

为达到本次施工设计要求，施工单位会安排2 家混凝土供应厂以及3 台混凝土输送泵，确保不会出现浇筑中断情况。

5.2 混凝土浇筑

混凝土的浇筑是建筑底板工程的一个重要施工环节，施工人员必须严格按照施工设计要求，按照泵送混凝土自然流淌坡度，由东向西、一层接着一层进行浇筑，直至到顶[3]。施工人员应注意控制好每层混凝土浇筑厚度，不得超过400 mm。这种浇筑方式可以有效提高泵送效率，降低混凝土出现泌水情况的概率。图1 为基础底板混凝土分层浇筑示意。

图1 分层浇筑示意图

为提高混凝土浇筑质量，混凝土初凝时间要在6 h 以上，从拌制到浇筑，时间必须要控制在4 h 以内，以免影响到浇筑质量。

5.3 混凝土振捣

混凝土的振捣作业是跟混凝土浇筑作业同步进行的，施工人员必须一边浇筑混凝土，一边利用机械及人工方式严格进行振捣。为了让混凝土振捣密实度满足本次工程设计要求，需要在每个浇筑带的前后各自设置2 道振动器（每道有2台）。施工人员在振捣混凝土过程中，应先振捣出料口，之后再进行全面振捣，注意每个振捣时间应控制在30 s 左右。

5.4 泌水处理

混凝土在浇筑过程中，久而久之，其表面的浮浆以及上涌的泌水因流动的物理特性会汇流至坑底堆集，从而影响混凝土的成型质量。为此，做好这些浮浆和泌水的排水工作非常重要。施工人员在搭设模板时，需要在筏板外模底部每隔10 m 留设一个排水口，同时在混凝土浇筑方向的末端预留集水井，将这些排出的水集中并运用潜水泵排出。

5.5 表面处理

浇筑好的混凝土表面需要运用长刮尺进行刮平处理，之后用木槎板反复对其进行槎压，直至其密实度满足设计要求。浇筑好的混凝土表面在外界室温下，很容易因水分挥发过快而出现龟裂现象，为了避免此问题的出现，施工人员在混凝土初凝之前需要运用铁抹子对其表面进行压光。

6 混凝土的测温、保温及养护

6.1 测温

6.1.1 测温方法及仪器

首先在测温套管的不同高度放置测温元件，之后按照设计要求将其预埋在指定位置，将测温元件收集的数据通过计算机系统进行相关处理，得到混凝土内部温度。

6.1.2 测温点的布置

测温点的布置关系到数据采集的准确性，为此，施工人员在布置测温点过程中，需要尽量将测温点布置在温度变化快的边缘区。混凝土水热化温度的最高点为中心区距离边缘5 m以上的区域，此处也需要布置测温点。

6.1.3 混凝土温度监测结果

本次工程，基础底板所用的混凝土在浇筑后的1 h 测得温度在25 ～29 ℃，在等至12 ～18 h 后，测得其温度为40 ～47 ℃。跟前者相比可以发现，混凝土入模后升温速度平均为1.39 ℃/h，然后等至25 ～30 h，其温度达到最高点，之后就慢慢下降。

本次工程采用的测温系统为一个自动巡检系统，巡检周期为2 min。该自动测温系统可以将每次测温得到的结果显示、记录在电脑中，方便施工人员观测了解任何一个测点的具体温度情况。通过该测温系统对混凝土的检测结果可以发现，本次建筑基础底板混凝土入模后最高温度产生在第3、4 天。

6.2 保温及养护

建筑基础底板混凝土浇筑完成后的保温及养护工作不容轻视，直接关系到混凝土施工质量和结构强度。施工人员需要在混凝土初凝时洒水保持其表面湿润度，之后使用塑料薄膜覆盖，同时还要在薄膜上面再盖上麻袋进行保温，以确保其不会因外界温度降温过快而出现裂缝。

7 结语

本文结合工程实践针对建筑基础底板大体积混凝施技术进行研究探讨，详细阐述了大体积混凝土的工程特性，重点对高层建筑基础底板大体积混凝土施工工艺流程和原材料设计进行研究，并在具体建筑工程中进行应用。经过相关部门的验收，本次建筑底板基础工程质量合格。实践证明，大体积混凝土技术的应用可以使混凝土强度满足本次工程设计要求，混凝土表面不存在任何因水泥水热化温度差造成的裂缝，因此本次建筑基础底板大体积混凝土施工效果非常好，达到了预期的目标。