摘要：本文结合工程实例，对超高层建筑大体积混凝土的施工质量控制进行了研究分析，从施工方案、施工重难点、施工组织管理、裂缝控制等方面，提出了针对性的具体措施，以保证大体积混凝土建筑的施工质量，具有一定的参考借鉴价值。
关键词：高层建筑；大体积混凝土；浇筑；质量控制
0 前言
为保证超高层建筑基础结构的稳定性和安全性，其施工建设的关键在于大体积混凝土的施工。大体积混凝土结构特点包括体积大、承受荷载大、浇筑面积及浇筑量打、水泥水化热大、内部受力相对复杂。在高层建筑工程实践中，为解决大体积混凝土出现的质量通病，在施工过程中务必采取相应的合理措施加以控制，在满足各项指标规定的同时，有效的控制大体积混凝土裂缝的产生，保证工程的顺利完成，具有极大的现实意义。
1 工程概况
某工程总建筑面积210276.54m2，其中地上172526.18m2，地下37750.36m2，由3栋主楼和商业裙房组成。1号办公楼地下2层，地上42层，总高度178.25m，框架-核心筒结构，高速电梯核心筒部位高低跨局部高差为7m；2，3号公寓楼地下2层，地上39层，总高度136.45m，框架-核心筒结构，高速电梯核心筒部位高低跨局部高差为5.2m；商业裙房地下2层，地上3层，总高度22.25m，框架-剪力墙结构。
2 大体积混凝土浇筑范畴
1号办公楼为桩筏基础+防水板，基底标高-12.400m，核心筒下筏板厚度为2900mm，外框柱下承台厚度为2450～2750mm；2，3号公寓楼也为桩筏基础+防水板，基底标高－11.900m，核心筒下筏板厚度为2500mm，外框柱下承台厚度为2100～2450mm。1号办公楼核心筒下筏板混凝土浇筑总量为2900m3，外框柱下承台混凝土浇筑总量为2600m3；2，3号公寓楼核心筒下筏板混凝土浇筑总量为1800m3，外框柱下承台混凝土浇筑总量为1400m3。因此，3栋主楼基础底板部分均为大体积混凝土的浇筑范畴。限于篇幅，本文以1号办公楼为例，详细介绍烟台天马中心工程基础底板大体积混凝土的施工方案及质量控制措施。1号办公楼基础底板的细部平面及剖面如图1所示。
图1 1号办公楼基础底板示意
3 施工重点与难点
（1）基础底板厚度大，根据后浇带划分流水段，连续浇筑量大，要避免产生施工冷缝。
（2）基础底板采用双层双向的HRB500φ18E，板筋附加筋为HRB500φ32E，钢筋水平方向间距较小，混凝土振捣困难。
（3）基础底板属于大体积混凝土，控制好混凝土内外温差，防止混凝土出现温度裂缝和收缩裂缝是底板施工重点。
（4）基础底板大体积混凝土的保温、保湿养护及测温工作是本工程的控制重点。
（5）本工程在烟台开发区的中心地段，施工现场区域狭窄，混凝土车辆出入、汽车泵和布料机架设都较困难，施工组织难度大。
4 施工方案
4.1 原材料
（1）在基础底板混凝土施工阶段，为了有效控制混凝土裂缝的产生，原材料选用低水化热的P·O52.5R掺加矿粉的普通硅酸盐水泥，矿粉掺量为水泥用量的43.0%。
（2）采用粒径5～31.5mm的碎石，含泥量为0.4%；采用中砂，含泥量为2.5%，细度模数为2.7；采用优质II级粉煤灰，掺量为水泥用量的24.0%；外加剂为抗裂泵送剂和低碱混凝土膨胀剂UEA，掺量分别为水泥用量的3%和16.50%。
4.2 混凝土配合比
本工程大体积混凝土在基础筏板、承台和集水坑部位采用C40P8抗渗混凝土，水胶比0.42，砂率48%，配合比（质量比）为：水泥：砂：石子1-2：石子1-3：泵送剂：UEA：粉煤灰：矿粉：水=1：3.74：0.68：2.72：0.03：0.17：0.24：0.43：0.52，设计坍落度为160～180mm，实测坍落度为180mm，保水性及和易性良好；在基础底板核心筒部位采用C45P8抗渗混凝土，其水灰比0.38，砂率46%，配合比为：水泥：砂：石子1-2：石子1-3：泵送剂：UEA：粉煤灰：矿粉：水=1：2.86：0.58：2.32：0.03：0.16：0.13：0.43：0.46，设计坍落度为160～180mm，实测坍落度为180mm，保水性及和易性良好。
4.3 混凝土搅拌、运输
本工程基础底板混凝土浇筑量大，必须采用强制式搅拌机进行搅拌，严格控制混凝土原材料的温度，其供应能力应满足大体积混凝土连续施工的需要。
混凝土搅拌车应配备防风、防晒和防雨设施。其单程运输时间应控制在1h内；当运输过程中出现离析或使用外加剂进行调整时，搅拌车应加快搅拌速率，搅拌时间控制在2min以上，禁止向混凝土中加水。
由于本工程基础底板施工阶段为7月炎热天气，运输车应采取遮盖、洒水等措施来降低混凝土原材料的温度。
4.4 大体积混凝土施工工艺
基础底板均为大体积混凝土，核心筒筏板和承台混凝土强度等级也不尽相同，这给混凝土浇筑带来很大难度。为了避免产生施工冷缝和温度裂缝，本工程施工时采用甩槎水平分层且交叉间歇式浇筑的施工工艺。浇筑核心筒筏板和外框柱承台混凝土时，设置2台泵车和1台布料机，其设置位置及覆盖范围如图2所示。
图2 1号办公楼浇筑机械布置位置及覆盖范围
分层浇筑遵循的原则：混凝土浇筑过程中设置皮数杆，核心筒区域筏板混凝土的浇筑层高度均为500mm；承台区域混凝土第1层浇筑高度为500mm，由于采用甩槎浇筑的施工工艺，每次浇筑混凝土的长度要比上一层长，故每次的浇筑高度降低100mm，直至降到200mm为止，以此类推，直到混凝土浇筑完成，分层浇筑如图3所示。
图3 分层浇筑示意
泵车B1和泵车B2分别同时浇筑东、西两个核心筒位置第1层C45筏板混凝土，布料机C1浇筑核心筒位置北侧第1层C45筏板混凝土。完成后泵车B1从4号承台按照逆时针方向开始浇筑第1层C40承台混凝土，泵车B2从14号承台按照顺时针方向开始浇筑第1层C40承台混凝土，与此同时，布料机C1从5号承台按照顺时针方向开始浇筑第1层C40承台混凝土。
当4，3，2号承台，14，11，10号承台及5，17，18号承台首层C40混凝土浇筑完成，浇筑量约为100m3，浇筑时间控制在2h；此时，东、西核心筒区域底板首层混凝土还未初凝，泵车B1和B2再次浇筑东、西核心筒区域第2层筏板混凝土；布料机C1则再次浇筑核心筒位置北侧第2层C45筏板混凝土。
当4，3，2，14，11，10，5，17，18号承台混凝土初凝之前，泵车B1和B2及布料机C1停止浇筑核心筒区域筏板混凝土，改为继续浇筑此部分承台混凝土，由于浇筑工艺是甩槎分层浇筑施工，东、西核心筒区域第2层筏板混凝土未初凝；接下来的浇筑方式及顺序与上述一致，核心筒筏板与承台混凝土交叉间歇式浇筑。
因布料机覆盖范围内仅有5，7，18号承台，比泵车B1和B2覆盖承台范围小，故当5，7，18号承台混凝土全部浇筑完成之后，布料机改为专门浇筑核心筒区域筏板混凝土，泵车B1和B2依然采用交叉间歇式浇筑的施工工艺来浇筑核心筒筏板与承台混凝土。
综上所述，采用甩槎水平分层且交叉间歇式浇筑的施工工艺可以圆满完成核心筒区域筏板和外框柱区域承台混凝土的浇筑，并且避免了施工冷缝和温度裂缝的产生。
4.5 大体积混凝土浇筑的施工部署
为了避免施工冷缝和温度裂缝的产生，采取甩槎水平分层浇筑施工工艺的同时，浇筑过程中的施工部署也尤为重要。结合场地的实际情况，制订了切实可行的施工部署方案。
（1）混凝土搅拌车在建筑用地西门连接泵车B1浇筑混凝土，后备车辆在建筑用地外西侧道路等候，当前车浇筑完毕且驶出西门之后，后备车辆从西门进入现场，继续连接泵车B1浇筑混凝土，以此类推。
（2）混凝土搅拌车在建筑用地北门西侧连接泵车B3，泵车B3与布料机C1相连开始浇筑混凝土，后备车辆在建筑用地外北侧道路等候，当前车浇筑完毕后，后备车辆再次连接泵车B3继续浇筑混凝土，以此类推。
（3）混凝土搅拌车从建筑用地北门驶入施工临时通道，到达泵车B2处连接泵车B2浇筑混凝土，后备车辆在建筑用地外北侧道路等候，当前车辆浇筑完毕且驶出北门之后，后备车辆再次从北门驶入施工临时通道泵车B2处，再次连接泵车B2，继续浇筑混凝土，以此类推。
以上措施均配有专人进行现场的调度和管理。
4.6 大体积混凝土浇筑其他注意事项
（1）混凝土振捣时插入点应均匀布置，要做到快插慢拔、插点均匀、切勿漏点、层层扣搭。
（2）混凝土甩槎水平分层浇筑时，应该缩短间歇时间，并在前层混凝土初凝之前将次层混凝土浇筑完毕。
（3）在浇筑过的混凝土初凝之前进行二次振捣、二次抹面不仅可以消除沉降及收缩裂缝等，还能使混凝土收缩后与钢筋及止水钢板的缝隙消除，使混凝土与钢筋的握裹加强，混凝土与止水钢板无间隙成型。
（4）大体积混凝土浇筑过程中，混凝土表面的泌水现象会比较严重，因此，在施工过程中，在表面上设置成一定的坡度，使大量的泌水顺坡度流入到后浇带内的积水坑，通过积水坑排放到基坑外，无积水坑部位采用海绵或棉毡将泌水吸出。
5 大体积混凝土质量控制
5.1 大体积混凝土裂缝控制
混凝土的自约束温度应力超过了混凝土的极__限抗拉强度是大体积混凝土产生裂缝的主要原因。为了控制混凝土温度和收缩裂缝的产生，应从混凝土的原材料、混凝土的配合比、混凝土的水化升温、混凝土的降温速率、混凝土的极限拉伸强度、混凝土的搅拌和浇筑温度等进行全方面考虑，结合本工程的特点及其大体积混凝土的施工方案，对裂缝控制采取以下技术和质量控制措施。
5.1.1 混凝土原材料及外加剂
（1）选用低水化热的普通硅酸盐水泥，掺和料为II级粉煤灰和S95级矿粉，充分利用混凝土的后期强度；掺加减水剂能够显著推迟和减少水化热。
（2）基础底板采用补偿收缩性能混凝土，用以抵消混凝土早期干缩裂缝和中期水化热引起的温度收缩裂缝。掺入按照水泥含量6%的UEA用以抵消混凝土初期在硬化阶段产生的干缩拉应力，补偿水化热引起的收缩应力。
（3）掺加抗裂泵送剂能够增强混凝土的防裂性能，提高混凝土的极限拉伸强度。抗裂泵送剂通过大量吸收能量，可以有效地控制水泥基内部微小裂缝的产生和发展，提高混凝土拉伸强度能达10%以上。
（4）为延缓基础底板混凝土的初凝时间，掺加缓凝剂，使基础底板混凝土的初凝时间控制在6～8h内。
5.1.2 施工工艺
（1）基础筏板和承台混凝土采用甩槎水平分层且交叉间歇式浇筑的施工工艺可以避免产生施工冷缝和温度裂缝。
（2）严格控制混凝土浇筑速度，防止水化热的积聚，进而减少温度应力。
（3）采用二次振捣的施工工艺可以提高混凝土的密实度。
（4）采用二次抹面的施工工艺可以防止混凝土表面收缩裂缝的产生。
（5）采取降低混凝土内外温差和减慢降温速率来达到降低混凝土浇筑体的自约束应力，进而避免裂缝的产生。
5.1.3 保温覆盖方面
大体积混凝土浇筑体的高水化热导致混凝土浇筑体的上部温度与环境温差在20℃以上，故采取混凝土表面覆盖1层塑料膜，塑料膜上覆盖塑料布，塑料布上再覆盖2层棉被（现场准备3层棉被以进行覆盖调整）的措施来控制塑料膜下混凝土表面与测温孔上部的温差在20℃以内。该措施还能对混凝土进行保湿养护，保湿养护的持续时间为14d。试验员不定期检查覆盖的完整情况，以此来保持混凝土表面湿润，确保混凝土与环境温差在25℃以内；当混凝土与环境温差在25℃以上时，及时增加覆盖棉被层数；保温覆盖层的拆除应该遵循分层逐步的原则，当混凝土表面与环境温度最大差值在20℃以内时，可以将保温覆盖层全部拆除。
5.1.4 混凝土测温
针对大体积混凝土浇筑体的里表温差、降温速率及环境温度的测试，随时掌控混凝土温度，以便发生问题时采取相应措施来控制混凝土表面裂缝的产生。由试验员在混凝土浇筑3h后开始连续进行测温，第1～7d每2h测温1次，第8～9d每6h测1次，第10～15d每12h测温1次。在测试区内监测点按平面分层布置，本着能够反映底板整体温度变化、具有代表性的原则进行设置，每组测温线由3根组成，分别为距混凝土上表面50mm处、距混凝土下表面50mm处、混凝土底板中部位置处；浇筑厚度＞1.5m部位相应增加测温点，竖向间距≤600mm。混凝土浇筑体的里表温差≤25℃，混凝土在入模基础上的温升值≤50℃，且混凝土的降温速率≤2℃/d。基础底板混凝土分别在典型部位布设6组测温孔，1号办公楼基础底板中心位置及端部位置混凝土测温孔的温度曲线如图4所示（限于篇幅，只给出了1组测温点的测温曲线）。
图4 混凝土测温孔温度曲线示意
5.2 大体积混凝土试块留置及养护
基础底板混凝土浇筑量超过1000m3，每200m3制作3组混凝土试块，2组与基础底板在同等条件下进行养护，1组标准条件下养护。连续浇筑混凝土每500m3留置1组抗渗试块，每增加250～500m3增加1组试块（每组6个试块）。
6 大体积混凝土施工组织管理
6.1 质量保证措施
6.1.1 成立以项目经理为首的领导小组，建立质量保证体系，落实各级人员岗位责任制，在施工过程中形成一个纵、横向全方位覆盖的质量管理网络。
6.1.2技术质量组应在大体积混凝土施工之前对作业人员进行详细的技术交底，明确质量要求及施工工艺。
6.1.3 严格控制大体积混凝土质量通病的产生，具体防治措施如下：
（1）混凝土表面蜂窝及孔洞现象基础底板钢筋较密部位应使用相同强度等级的细石混凝土；避免混凝土振捣不均匀、振捣不密实及漏振；模板不能存在拼缝等问题，保证水泥浆不流失。
（2）混凝土内部缝隙及夹渣层施工缝处剔凿到位；杂物清理干净；浇筑底浆。
6.2 大体积混凝土成品保护措施
（1）混凝土初凝以后但强度未达到1.2MPa以前不得在混凝土表面上堆放材料及施工作业；混凝土初凝且强度达到1.2MPa之后，在混凝土表面上堆放材料应该遵循限载及限位置的原则进行堆放；混凝土初凝以后至强度未达到1.2MPa之前，偏位钢筋不允许进行调整。
（2）模板拆除必须严格按规范强度要求的进行；建立拆模审批制度，拆除模板之前必须经项目技术负责人的签字同意；在拆除模板过程中，要注意保护混凝土棱角以免受损。
7 大体积混凝土施工效果
当筏板及承台混凝土拆模之后，对混凝土浇筑完成的效果进行检查，结果如下。
（1）筏板及承台混凝土表面观感质量良好，混凝土振捣密实，无露筋、孔洞、夹渣、蜂窝麻面等现象。
（2）筏板及承台混凝土顶面标高最大偏差为9mm及－6mm；截面尺寸最大偏差为3mm及－2.5mm，标高及尺寸控制良好，完全满足《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204—2002（2011年版）的规定。
（3）混凝土裂缝方面无施工冷缝及温度裂缝。
8 结语
综上所述，在大体积混凝土施工过程中，为了保证混凝土施工质量，得到更具整体性及耐久性的建筑结构，必须做好正确的施工方案，在各个方面控制其施工质量，加强施工现场管理，提高施工工艺，才能使施工裂缝等质量通病得到最有效的控制。
参考文献：
[1]刘广春.大体积混凝土结构裂缝控制措施[J].中国新技术新产品.2008（08）.
[2]田晓朋.大体积混凝土裂缝产生原因及其预防控制措施[J].科学之友.2008（07）.
论文作者:陈润钊
论文发表刊物:《基层建设》2015年33期
论文发表时间:2016/11/18
标签：混凝土论文; 体积论文; 底板论文; 裂缝论文; 测温论文; 基础论文; 核心论文; 《基层建设》2015年33期论文;