建筑施工中的大体积混凝土浇筑技术探析

吕 健

（宁国市自然资源和规划局，安徽 宣城 242300）

1 工程概况

某科研中心大楼位于合肥市蜀山区高新区创新大道的交汇处，建筑总面积约23.85万m2，建筑工程为特级。其中：塔楼的建筑面积约11.36万m2，地下3层，地上45层，高度为194.56m。塔冠总体设计结构高度为208.50m，总体结构设计采用混合结构，即：钢管混凝土柱+钢框架+钢筋混凝土核心筒。塔楼基础采用筏板形式，混凝土满足60d标养抗压强度，本次工程的筏板基础混凝土浇筑量：施工属于典型的大体积混凝土施工工程。筏板基础总长度：75.6m，总宽度：68.9m，总浇筑量约为 1.58万m3。经工程设计，通过原材料优选和混合料优化配比后采用无缝施工技术，一次完成浇筑而不留后浇带，详见图1所示。

图1 塔楼筏板基础厚度分区示意图

2 施工技术难点分析

为确保1.58万m3的混凝土能够满足浇筑质量，在进行施工中，如何根据具体情况改进水泥混凝土的原材料，提高混凝土的砂浆配比。同时，筏板混凝土的有效性及其对掺混凝土膨胀剂的相关方法也是施工过程中亟待解决的技术问题。筏板基础选用混凝土必须要满足其抗渗要求，在施工中，进行科学配比控制，确保混凝土浇筑后不会出现收缩缝和温差，是本次工程施工质量控制的关键所在。

3 施工技术方案

3.1 混凝土配合比的研发

为更好地保证1.58万m3的大体积混凝土筏板基础的整体一次性浇筑的施工质量，经分析通过以下措施来实现整体浇筑的施工质量。

①通过减少混凝土用量，降低混凝土水胶比等，解决了大体积混凝土因温度过高引起的周围温差问题。

②拆除后沉降浇筑区后，大体积混凝土凝固过程中，要保证足够的塑性可以处理引起的自收缩和温差变形现象。

③筏板基础浇筑的混凝土含水膨胀率约为2/10000；为此，要确保浇筑的混凝土具有极强的粘结性，否则难以满足施工要求。为此，依据现场施工进度计划将混凝土初凝时间设置为8 h～10h。因此，针对本项目应用的混凝土的具体特性，进行了混凝土配比材料的研发。

3.2 原材料优化选择

通过多方面的分析和试验研究，同时对市场供应的原材料进行质量全面排查，最终明确本工程项目筏板基础浇筑的混凝土的原材料。

①水泥。选用吉林亚泰公司所产的42.5P.O水泥。该混凝土对混凝土外加剂和引气剂具有优良的适应性。

②粗骨料。选用吉林亚泰产的5mm～25mm砂石原料和牡丹江产的5mm～31.5mm河卵石进行混合，保证施工过程中5mm～31.5mm的连续配合比，并含粉量应为0.8%。

③细石料。为保证粉料含量不超过1.0%，经过对西安周边砂石厂的考察，明确选用了牡丹江粗砂，粒度为2.6，可以降低混凝土搅拌需水量。

④外加剂。经分析，使用大唐洛南洛河发电厂生产的Ⅱ级粉煤灰和S95级粒铁高炉煤灰粉。掺入上述矿渣粉及粉煤灰，可以有效控制混凝土可能出现的收缩值，且抗渗性能较为稳定。

⑤减水剂。经调查分析，陕西创新科技开发设计有限公司生产的聚羧酸系列产品具有优良的外加剂性能。

⑥抗裂剂：在对多种抗裂剂进行试验对比和筛选后，能够较好地满足含水膨胀率和抗渗、抗裂要求，故选用山东联祥所产的SY-T抗裂剂，以期提升混凝土的致密性。

⑦水。选用可食用的普通自来水，并将用量控制在180kg/m³内。

3.3 砂浆配合比的优化及试验

某科研中心大楼的筏板基础进行混凝土浇筑施工的时间为2019年5月上旬，为确保本次工程的无缝施工技术要求，工程部经过6个月的时间历经上百次的试配试验，确保工程应用的混凝土各项特性及指标达到了工程建设规范和标准后，最后对基础筏板大体积混凝土C45P10砂浆配合比进行明确，详见表1所示。

某科研中心大楼塔楼基础混凝土的C45P10配合比 表1

3.3.1 砂浆配合比

表1中砂浆配合比按国家标准制作，对C45P10样品进行标准化维护、试验。结果表明，混凝土水灰比为0.40，胶料总产量430kg/m³，S%≈40%±2%，堆积密度=2400±50/m3。

3.3.2 抗拉强度测试

自主配置混凝土和砂浆配合比的目的是保证1.58万m3的筏板的大体积混凝土浇筑施工质量，从而确保满足相关性能要求。

图2 不同龄期混凝土抗拉强度

①保证大体积混凝土不存在因温度过高引起的周围温差导致的裂缝，按减少混凝土中水泥用量、降低水化热的方法处理。

②取消后浇带后，大体积混凝土必须满足膨胀性能和浇筑凝固过程中的自收缩和温度变形。

③由于某科研中心大楼建筑的基础筏板混凝土规模比较大，为防止工程施工中出现接缝，浇筑的混凝土在初凝前需要覆盖新混凝土。根据振捣力，去除冷缝。针对坍落度大的混凝土混合料，选择点振法去除气泡和沉降缝，避免过度流动。

④为避免沉降缝分层，施工中要保证上一层混凝土初凝前就要浇筑覆盖新的混凝土，并用振捣力清除施工出现的裂缝。需要注意的是振捣强度过长，很可能混合物下移，粉煤灰上调，造成混凝土断面砂石分布不均，危害混凝土的施工浇筑质量。

⑤混凝土达到浇筑设计标准后，用木刮板进行表面修整。应在施工现场认真检查，并仔细进行反复搓压，直至缝隙清除后，方可开始覆膜工作。混凝土表面保湿补水保养14d。当天气干燥多风时，混凝土表面水分会迅速蒸发，混凝土浇筑后第二天可以用棉毡进行浇水覆盖，使其饱和状良好，应用棉毡可以很好保持温热的养护状态。

⑥在砂浆中掺入高效减水剂和粉煤灰及矿粉，可以有效确保混凝土的强度，使其满足泵送性能要求和强度等级要求。

4 大体积混凝土的浇筑施工

4.1 混凝土供应

本工程中混凝土基本浇筑方案的规定，筏板基础浇筑混凝土的日常任务预计分配72h内完成，要保证每日混凝土浇筑量不低于5400m3。因此，本次混凝土浇筑施工以徽建混凝土东站的诚盛商混为主供站，选择昌吉商混为备选供应站。由于该商混站与工程施工现场距离适中，且附近多条交通路线可以规划确保混凝土浇筑日常任务需求。

徽建混凝土东站共设发电机组3台，每台机组确保120m3/h的产量，根据本项目的工程量清单可连续生产并确保日产3000m3以上。诚盛商品混凝土配备3套的生产线，每套确保210m3/h产量，可确保单日供应量不低于3200m3。昌吉商品混凝土配备2套180m3/h生产线，确保单日供应量不低于1000m3。以上商用搅拌站同时生产，可保证6000m3/d的供应，完全可以有效满足工程项目的混凝土浇筑需求。

4.2 相关设备及浇筑部署

在整个混凝土浇筑过程中，可将施工现场划分两个阶段开展，具体根据混凝土浇筑期间可能出现的降水等极端天气，制定两套方案，即考虑到施工中的有利工况和不利工况两种，即不利工况下在浇筑期间可能出现降水时，混凝土浇筑车辆无法进入基坑进行浇筑工作的方案。相反，如果阳光普照，有利工况下混凝土浇筑车可以进入基坑进行浇筑工作。工程过程中，进行筏板基础的混凝土浇筑，总计配备混凝土泵车8辆，其中：6台天泵和2台地泵。施工中应依据天气等情况进行具体分析，上述混凝土浇筑方案和选用的机械设备可以有效保障混凝土的连续浇筑施工，具体施工方案详见图3所示。

图3 塔楼地下室基础混凝土浇筑第一阶段平面布置图

进行混凝土浇筑施工时，可同时使用1号车载泵和2号天泵进行混凝土浇筑施工。其中进行配置的1号车载泵必须配管。混凝土被泵送到第三区进行浇筑施工。同时配备转轮至现场进行混凝土浇筑。基坑南端布置5号天泵，同时配备转轮进行第四区混凝土浇筑施工，8#地泵布置在基坑上端基坑东北部，配管道立即下水混凝土至第四区进行混凝土浇筑施工，本工程实际浇筑计划方案详见图4所示。

图4 塔楼地下室基础混凝土浇筑第二阶段平面布置图

4.3 筏板基础混凝土施工温度和应力分析

4.3.1 混凝土施工现场温度分析

某科研中心大楼建筑的筏板基础混凝土，浇筑的最高温度与筏板混凝土表层 温 差 为 72.8℃ -55.9℃ =16.9℃ ＜25℃，筏板表层的混凝土温差为气温：55.9℃-25℃=30.9℃＞20℃，说明本次优选配比后的混凝土可以满足筏板基础混凝土的温差要求。

4.3.2 筏板基础大体积混凝土浇筑后的抗裂测定

根据参考文献[3]，水泥抗裂管束可计算：

4.3.3 大体积混凝土收缩应力分析

本次筏板基础进行浇筑的混凝土，当施工过程，如果混凝土内部的内拉应力如果超过了混凝土的抗压强度就会出现开裂，从而影响整体施工质量。为此，本工程进行的筏板基础浇筑混凝土经过配比优化后，要满足混凝土最大变形临界值即Sk=1.66×10-4的要求方可施工。为此，本工程进行混凝土混合料优化后实测为Dy=0.47×10-4，表明本次混凝土混合料的优化配比完全可以满足抗裂要求和温差收缩指标。

5 总结

大体积混凝土工程中，基于无缝施工技术通过对混凝土原材料进行合理科学的优化配比，对于工程建筑的大体积混凝土浇筑后的裂缝控制具有极强的效果。本工程中通过上述工程优化措施及技术施工方案，经施工现场测试及投入应用后的实际结果来看，混凝土施工现场在进行的测温、大体积混凝土浇筑后的抗裂测定及大体积混凝土收缩应力分析，都取得了较为理想的施工效果，并能有效满足施工技术要求，本工程中应用的相关技术为同类施工提供了一定经验参考。