大体积混凝土在高层建筑基础施工技术的关键点分析

文／郑力壮 浙江迎丰建设有限公司 浙江杭州 311500

引言：

社会经济不断发展，人们也不断提高生活质量要求。当前各大城市普遍存在高层建筑，人们也更加关注高层建筑的混凝土施工。大体积混凝土的体积通常在1 米以上，因为混凝土中包含胶凝材料，很容易产生水化反应和收缩反应，同时很多因素都会影响到混凝土施工质量。因此施工单位需要加强研究大体积混凝土施工技术，顺利实现高层建筑施工目标，保障整体工程质量。

1、概述大体积混凝土

高层建筑具有较多的楼层，同时具有较大的规模和复杂的结构，对比普通建筑，高层建筑的施工难度比较大。因此在高层建筑的基础筏板主要是利用大体积混凝土，因为大体积混凝土具有较大的面积和厚度，因此对于施工技术提出较高的要求，如果没有严格控制大体积混凝土的施工质量，将会影响到高层建筑的质量和安全性。因此在高层建筑施工过程中需要加强控制大体积混凝土的施工质量【1】。

大体积混凝土的最小几何尺寸在1m 以上。大体积混凝土工程量比较大，同时严格要求手工技术。例如水泥水化热情况比较严重，将会引发结构物变形问题。因为平面尺寸比较大，将会增大温度应力，从而引发裂缝问题。在利用大体积混凝土施工技术的过程中，需要加强分析原材料和施工工艺，加强管控各道施工工序，因此保障整体施工质量。

2、高层建筑大体积混凝土的施工特点

（1）大体积混凝土施工具有针对性，例如主要是在高层建筑和地下建筑以及半地下建筑中应用。大体积混凝土严格要求防水施工，要求施工单位严格关注大体积混凝土的裂缝问题【2】。

（2）大体积混凝土会产生复杂的物理反应，因此在大体积混凝土浇筑过程中，混凝土收缩变化和温度因素会直接影响到施工质量，从而产生裂缝问题。

（3）在利用大体积混凝土施工技术的过程中，需要利用大量的水泥材料，但是水泥水化热会直接影响到裂缝控制效果。

（4）在实际施工过程中，需要利用筏板等基础施工，有利于施工单位保障施工质量和安全性，但是筏板具有较大厚度，在表面很容易产生裂缝问题。高层建筑大体积混凝土操作性比较强，但是很容易产生裂缝问题。因此在实际施工过程中需要加强控制裂缝问题【3】。

（5）如果大体积混凝土的结构厚度超过1.5m，施工单位需要利用分层振捣措施，因此降低水化热的负面影响，保障整体结构的质量。最后在建设高层建筑的过程中，因为主要是在基础结构上利用大体积混凝土，降低了外界温度的负面影响，但是要求提高抗渗能力。在实际施工过程中避免因为水化热引发裂缝问题。

（6）在浇筑大体积混凝土的过程中，因为大体积混凝土的浇筑量比较大，要求整体结构具有良好的性能。在浇筑普通混凝土的过程中，因为体积比较小，可以通过缝隙散发浇筑施工中产生的水化热，避免产生温度阶梯效应，确定建筑结构可以有效承受温度应力。但是因为大体积混凝土具有较大的体积，不利于散发水泥硬化过程中产生的水化热，从而产生温度应力【4】。

3、大体积混凝土施工要求

在高层建筑施工过程中，大体积混凝土施工技术发挥着重要的作用，尤其在基础建设过程中大体积混凝土施工技术发挥着明显优势，也因此提升施工质量要求。在结构设计阶段，因为大体积混凝土施工比较复杂，因此施工人员需要制定科学的专项方案，避免引发施工质量问题。

高层建筑和普通建筑具有较大的差异性，需要利用不同的施工方式。因为大体积混凝土结构处理工作非常复杂，施工单位需要全面考量施工中可能会产生的影响因素，提出针对性的防范措施，在发生突发事件之后可以及时采取措施，避免影响到整体结构形式。在利用大体积混凝土施工技术的过程中，因为国际上缺乏统一标准，不同国家提出不同的规定，而我国对于大体积混凝土结构设计提出具体的要求，要求控制大体积混凝土和内外部温度差和外表面、周围环境温度差在25℃范围内【5】。

对比传统的施工技术，大体积混凝土的温度防控要求比较高，例如可以添加外加剂，或者通过搅拌冰块控制水化热，降低裂缝问题的发生率，进一步完善现代建筑的功能。在建设高层建筑的过程中大体积混凝土施工技术发挥着重要的作用，但是在实际应用过程中仍旧存在一些问题，因此需要合理优化施工技术，进一步提高高层建筑的稳定性和安全性。

4、大体积混凝土裂缝的成因和危害性

4.1 大体积混凝土裂缝成因

（1）因为周围结构约束混凝土变形，因此在大体积混凝土中产生拉应力。如果施工单位没有采取处理措施，将会自由的收缩混凝土。在外部力量的影响下，大体积混凝土内部将会内应力。

（2）因为混凝土会产生水化热效应，不利于均匀的分配大体积混凝土的内部温度，在部分区域过度集中热量，因为大体积混凝土温度扩散速度比较慢，因此会持续性的提高内部温度【6】。

（3）在混凝土自身力学性能的影响下，增强了混凝土材料的抗压性，但是会降低混凝土抗拉性能。施工单位为了规避大体积混凝土的弱点，需要在大体积混凝土中加入钢筋材料，相互配合两种材料，有利于提高整体结构的稳定性。大体积混凝土在自然变形的过程中，在外界因素和内部结构的影响下，将会引发大体积混凝土的拉应力，如果无法平衡内外部应力，将会严重破坏混凝土结构，从而引发裂缝问题。

4.2 大体积混凝土裂缝的危害性

在大体积混凝土结构产生裂缝，将会破坏混凝土内部结构，因此持续性的降低应力效能，不利于承受外力的影响，同时会加剧内部结构变形，如果在混凝土结构上产生通缝，将会完全丧失整体结构的应力作用，最终会完全破坏混凝土结构，提高整体建筑结构的危险性。大体积混凝土裂缝的危险性如下：

（1）产生裂缝问题会影响到大体积混凝土结构的承载力，裂缝不断发展的情况下，如果施工单位没有及时采取裂缝控制措施，将会破坏混凝土的保护层，空气和水分进入到大体积混凝土内部，接触钢筋之后将会引发锈蚀问题，降低混凝土抗拉能力，不利于保障大体积混凝土结构的稳定性【7】。

（2）混凝土具有很强的通用性，因为混凝土强度比较高，制作程序比较简单，还很容易进行补充，完成浇筑工作之后可以保障整体性能。如果持续发展混凝土裂缝，将会影响到混凝土整体性能，同时会引发渗水问题，无法正常的使用混凝土。大体积混凝土裂缝持续发展，将会引发钢筋锈蚀问题，影响到大体积混凝土内部的稳定性。

（3）一些工程需要在水下操作混凝土结构，水分接触几率非常高，如果大体积混凝土表面产生裂缝问题，那么水分将会渗入到大体积混凝土结构的内部。冬季气温比较低，混凝土内部的水分将会结冰，因此膨胀破坏整体体积，大面积的脱落结构表层，将内部钢筋裸露出来，加快钢筋腐蚀速度，最终降低整体混凝土结构的强度。

（4）在高层建筑中，大体积混凝土结构发挥着承重作用，而产生裂缝问题将会降低大体积混凝土结构的承载力，如果不断发展大体积混凝土裂缝，将会严重破坏整个结构的力学性能，最终增加整体高层建筑的安全隐患【8】。

5、在高层建筑施工中大体积混凝土施工技术要点

5.1 混凝土制备技术

在高层建筑施工过程中，需要利用较多的混凝土材料，为了节省施工成本，施工单位需要自行制备混凝土材料，因此需要提高混凝土制备技术水平。以下是具体制备步骤：

（1）选择原材料：为了保障混凝土材料的质量，施工单位需要合理挑选原材料的品种。例如选择水泥材料的过程中，要具备较高含量的C2S，选择的中砂细度模数应该在2.3 以上，要选择缓凝高效减水剂作为外加剂。（2）施工单位需要结合实际情况制定混凝土配比方案。（3）预处理材料，例如要清除砂石骨料中的杂质，严格控制含泥量在5%范围内。此外需要检测砂石含水率，如果含水率比较高需要采取翻晒晾干措施，如果含水量比较低，需要利用喷淋加湿措施。（4）利用计量装置称重计量原材料用量，严格控制材料用量误差。（5）结合施工现场是实际情况制定针对性的混凝土搅拌方案，例如需要确定合适的搅拌时间和搅拌方式等。（6）根据高层价值施工需求制备混凝土，如果无法及时供应混凝土，将会延长整体施工周期，甚至会产生施工缝。如果制备过多的混凝土，将会浪费施工材料。（7）要注意在现场指定位置停放混凝土罐车，保障罐体转动的匀速性，避免产生混凝土离析问题。

5.2 大体积混凝土钢筋施工技术

在钢筋混凝土施工过程中，施工单位需要结合高层建筑的特点选择具体的施工技术。在大体积混凝土施工过程中，需要密集分布钢筋，施工单位需要严格控制每一层的钢筋高差。在实际施工过程中需要结合施工要求绑扎处理钢筋。在绑在钢筋的过程中需要分析钢筋规格和设计图纸等。在实际施工管理过程中，需要利用卡尺落实限位处理工作，提高整体施工的规范性。如果钢筋长度较长，施工单位可以利用气压焊方式处理钢筋，同时需要管理搭接长度【9】。

5.2.1 钢筋挤压连接技术

挤压连接钢筋过程中，主要是利用钢筋套筒冷压连接方式。在实际施工过程中需要在特定的钢套筒中放入连接变形的钢筋，并且通过操作机处理钢套筒，钢套筒产生塑性变形之后可以充分连接变形钢筋。当前施工单位广泛利用钢筋挤压连接技术，可以划分为钢筋径向挤压和轴向挤压两个方面。

在钢筋纵向挤压连接阶段，需要利用机床挤压钢套筒，钢套筒变形之后可以和钢筋形成坚固力，并且轴向力实施传递。在实际施工中，主要是在30mm 直径的带肋钢筋连接中利用静压挤压方式。施工单位需要结合国家相关标准连接处理钢套筒和钢筋，并且根据钢筋极限承载力设计套筒的极限承载力。

5.2.2 钢筋锥螺纹套管连接

利用钢筋锥螺纹套管连接技术可以连接钢套筒的内壁，需要利用机床完成相关处理工作。在连接钢筋的过程中，施工单位需要根据要求检查螺纹的表面，避免螺纹表面产生油污等。利用手工方式旋入处理钢筋，并且要利用扭矩板式优化紧固效果，满足整体施工规范。

5.3 混凝土浇筑技术

在浇筑混凝土之前，施工单位需要全面检查浇筑条件，例如需要检查模板结构的稳固性和模板内部的干净度等。如果混凝土缺乏流动性，需要重复搅拌混凝土。施工单位需要根据实际情况选择浇筑方式。如果基础结构截面积在200m以内，可以划分混凝土为两段。如果基础结构截面积处于200 ～300m 范围内，可以划分大体积混凝土为2 或者3 段，同时需要控制混凝土厚度在1.5 ～2.0m 范围内。同时要注意错开上下临层混凝土竖向施工缝。施工单位需要严格控制混凝土浇筑高差，避免因为浇筑高差比较大而引发离析问题。在泵送施工中，施工单位需要控制浇筑厚度在500mm 范围内。施工单位需要结合试验段的施工情况，优化调整混凝土施工方案，精确性的计算浇筑高度和浇筑速度等参数。因为大体积混凝土具有较小的表面系数，因此更加容易产生温差裂缝，因此施工单位需要利用斜坡薄层浇筑方式，通过自由流淌浇筑的混凝土可以形成斜坡桩，有利于提高散热速度。施工单位需要加强控制实际浇筑时间，在混凝土初凝之前再浇筑下一层的混凝土，避免产生施工缝。施工单位需要提前加固预埋件和钢筋，避免因为混凝土的冲刷引发变形等问题。

5.4 混凝土振捣施工

在浇筑混凝土的过程中可能会产生不同的坡度，为了保障混凝土振捣质量，一些施工单位同时利用两台振捣器。在实际振捣阶段需要加强处理泵管送料振捣过程，避免产生坡脚堆积问题。如果坡面具有均匀性，可以在不同角度落实振捣处理工作。

施工单位需要加强控制振捣时间，如果时间比较长将会引发离析等问题，如果时间比较短将会降低混凝土的密实度。在实际施工过程中需要加强控制混凝土质量，严格控制振捣时间在25s 范围内。

5.5 混凝土养护

在养护混凝土的过程中需要维持混凝土养护时间在28d以上，根据混凝土凝结硬化的情况合理拆除保温覆盖层。如果混凝土表面和养护环境的温差在20℃范围内，可以将保温覆盖层全部拆除。

施工单位需要定期在大体积混凝土表面洒水，也可以覆盖塑料薄膜，此外可以喷涂养护剂，都可以发挥出显著的保湿作用，充分开展水泥水化反应。施工单位需要结合养护环境和施工现场的实际情况合理调整具体的养护方案。例如气温较高，整体环境比较干燥，需要利用洒水养护方案。施工单位要定期测量大体积混凝土内外部的温度，根据实际情况合理选择温控措施。

在冬季施工过程中，为了降低低温的负面影响，施工单位需要采取合适的措施，例如可以设置挡风设施，也可以覆盖保温和保湿的材料。施工单位需要结合实际情况合理选择养护措施，并且要定期检测试块的强度，如果强度达到标准可以开展拆模作业。完成拆模工作之后施工单位需要检查混凝土表面，如果产生质量问题需要及时处理缺陷部分。

6、大体积混凝土裂缝的控制措施

6.1 温度控制

为了控制水化热，施工单位需要合理减少水泥用量，选择的水泥应该具备较低的水化热，例如可以选择粉煤灰水泥和矿渣水泥等。此外需要合理优化混凝土搅拌技术，可以合理选择外加剂。施工单位可以在大体积混凝土中设置冷却水管，流动冷水之后可以带走混凝土的热量，因此控制内外温差。

6.2 控制施工技术

为了减少混凝土裂缝问题，施工单位需要加强控制施工环节，例如在混凝土搅拌过程中需要精确混凝土原材料比例，在使用混凝土之前需要开展混凝土坍落度实验，确保混凝土符合相关参数规定。在浇筑混凝土的过程中，需要密实性的振捣混凝土材料，严格控制振捣间距和时间，注意相互重叠每次振捣的范围，优化整体振捣效果。施工单位需要重视养护工作，完成浇筑工作之后需要及时养护大体积混凝土结构。

6.3 提高大体积混凝土配筋率

合理增加配筋率有利于控制混凝土裂缝情况，同时可以控制裂缝问题的发展程度，保障大体积混凝土内部结构符合相关参数规定。

结语：

大体积混凝土施工技术直接影响到高层建筑基层施工质量，因此施工单位需要深入分析大体积混凝土施工技术的特点和要求等，结合高层建筑实际情况合理选择大体积混凝土施工技术，加强预防裂缝问题，因此保障高层建筑施工质量。