高层建筑超厚底板大体积混凝土施工技术刘汝超1王陈福2王旭刚3

高层建筑超厚底板大体积混凝土施工技术刘汝超1王陈福2王旭刚3

刘汝超1王陈福2王旭刚3

刘汝超1王陈福2王旭刚3

中建三局集团有限公司东北分公司辽宁沈阳110000

摘要：近年来，我国经济发展迅速，科学技术也迅猛发展，高层建筑的结构应用越来越广泛对建筑技术的要求越来越高，给建筑施工单位带来了挑战，同时也带来了机遇。建筑底板的厚度越来越厚，随着厚度的提高，施工工程中出现的问题也越来越广泛，因此对高层建筑超厚底板大体积混凝土施工技术进行研究对整个工程有着十分重要的作用。

关键词：高层建筑；底板厚度；大体积混凝土；温度裂缝控制

一、高层建筑超厚底板大体积混凝土的施工特点

大体积混凝土必须要采取措施解决水化热以及随之引起的体积变形的问题，要最大程度上减小开裂，降低成本。与一般的钢筋混凝土相比，大体积混凝土的结构厚实、工程条件复杂、施工技术要求比较大，而且大体积混凝土的水泥水化热比较容易使结构产生温度和收缩的变形。在实际的建筑工程当中，相对而言体积并不算很大，但是承受的温差和收缩主要是由于均匀的温差和均匀的收缩，并不是毫无规律可言的。在高层建筑中的超厚底板大体积混凝土大多数是地下或者是半地下的建筑，有防水的要求；在结构形式方面，常常采用的是现浇钢筋混凝土超静定结构，温差和收缩变化复杂的约束作用比较大，这样非常容易引起开裂。

大体积混凝土基础结构的施工方法是根据基础型式而定的，主要包括的是钢筋、模版和混凝土三部分。大体积的混凝土结构的钢筋数量多、直径大、分布密、上下层钢筋的高度差比较大。而模版是保证工程结构外形和尺寸的关键，混凝土对模板的侧压力往往就可以决定模版的尺寸。大体积的混凝土常常采用泵送工艺，不但速度快，浇注面积集中，而且可以把混凝土均匀地送到浇注混凝土的各个部位。如果某一部分的混凝土的升高很大，那么可以把它移动到输送管，依次浇注另外一部分的混凝土。所以采用泵送工艺的大体积混凝土的模版是不能按照传统、常规的方法来配置的。只有根据实际的受力状况，对模版和支撑系统进行计算，才能确保模版体系具有足够的强度和刚度。混凝土工程的基础工程的大体积混凝土数量巨大，适合用商品混凝土进行浇注。

二、大体积砼裂缝机理

2.1大体积砼裂缝的基本概念

混凝土不是一种单一的建筑材料组成的，而是多种材料组成的非匀质的材料，不但抗压性好、耐久性好，但是抗拉的强度低，抗变形的能力差，容易开裂。混凝土的裂缝理论有很多，但是都是在充分考虑材料的某些结构形式与施工特点的基础之上建立的。结构物在实际使用的过程当中承受两大类的荷载是外荷载与变形荷载。混凝土的裂缝产生的原因有很多，但是主要原因是外荷载的直接应力直接引起的裂缝，由结构的次应力引起的裂缝，还有一个比较明显的原因是变形变化引起的裂缝，这些原因包括温度、收缩、不均匀沉降等变形变化产生应力。引起大体积砼的裂缝的原因有很多，但是主要是由于变形变化引起的。如果建筑的混凝土的结构要求变形，则当变形收到约束得不到满足时就会引起应力，如果这个应力超过砼抗拉强度时就会引起裂缝。因此裂缝的产生不但与变形大小有关，还与约束的强弱有关。一旦结构之间产生变形变化，不同结构之间和结构的各质点之间会产生约束。

2.2大体积砼裂缝产生的主要原因分析

大体积砼在施工阶段产生的主要是温度裂缝，这一方面是由于内外温差产生应力和应变引起的，另一方面是结构的外约束与砼质点间的约束共同作用引起的。但是产生大体积砼裂缝的原因又可以总结为水泥水热化、约束条件、外界气温变化和混凝土的收缩变形。水泥在水热化的过程当中是会产生一定的热量的，而大体积砼的热量的主要来源则是水泥在水热化过程中中产生的热量，特别是时内部热量的主要来源。但是大体积砼的截面的厚度比较大，水热化产生的热量如果不能及时的散失的话，会引起温度突然上升，增加裂缝产生的可能性。砼的导热性能比较差，在浇注的初期对水热化急剧温升引起的变形约束并不是很大，但是温度的应力比较小。如果砼的抗拉强度不足以抵抗温度的应力，那么此时就会产生温度裂缝。另一方面，大体积砼由于砼温度变化会产生变形，这种变形收到一定的约束才会产生相应的应力。在全约束的条件下，砼的结构会产生变形。如果没有约束就不会产生应力，所以，如果想要防止混凝土开裂，可是通过改善约束条件来控制。大体积的混凝土结构在施工期间，外界的气温变化对于大体积混凝土开裂有非常重大的影响。混凝土的内部温度是由内部条件决定的，但是外界的气温对混凝土的浇注温度也会产生影响。一旦外界的气温升高，混凝土的浇注温度升高，如果外界的温度下降，就会增加混凝土大的降温幅度，这样在无意识当中自然而然地增加了外层混凝土与内部混凝土之间的温度梯度，这对于大体积混凝土的浇注是极其不利的。

三、防止砼温度裂缝的施工技术措施

对于大体积砼结构，水热化过热而引起的砼浇注的内部温度和温度应力剧变是导致砼发生裂缝的主要原因。为了防止产生温度裂缝，应该着重控制混凝土的温度，而且要多个措施相互结合，相互联系才能结合实际情况防止有害裂缝的产生。

3.1控制混凝土温升

当大体积的混凝土结构在降温阶段时，会产生收缩，这样的收缩往往是由于降温和水分蒸发引起的，而这个时候如果有外约束不能自由变形从而产生温度应力。所以，要做好水泥化热引起的温升的控制措施，可以减小温差，这样对降低温度应力、防止产生温度裂缝起着很大的作用。如果想要控制大体积混凝土结构因为水热化而产生的温升问题，那么可以选用中低热的水泥品种，因为混凝土温升的热源是水泥水化热，如果在施工过程中选用水化热较低的水泥，那么可以在一定程度上减小水泥水化热而产生的温升；同时，可以尽量降低单位水泥的用量。另一方面，也可以通过利用混凝土的后期强度来防止混凝土产生裂缝。为了孔氏混凝土的温度回升，降低温度的应力，减少产生温度裂缝的可能性，可以根据实际的承受荷载的情况，利用混凝土的后期强度，减小混凝土产生裂缝的可能性。

3.2延缓混凝土的降温速率

大体积的混凝土浇注过后，一般都会形成内外温度差，产生表面裂缝，但是如果给予适当的潮湿养护条件的话，也会从一定程度上减小混凝土表面脱水而产生干缩裂缝的可能性。对于大体积的混凝土而言，对混凝土结构进行蓄水养护是一种比较好的方法。混凝土在最终凝结之后，在它的表面可以续存一些水，这些水的深度也要有一定的要求，要达到隔热保湿的效果，只有在其表面续存一定深度的水才能延缓混凝土内部的水热化的降温速率，这样就可以缩小混凝土中心和混凝土表面的温差值，从一定程度上控制混凝土的裂缝开展。另外，根据热交换原理，每一平方米的混凝土在规定的时间内，内部的中心温度都会降到表面温度放出时的热量，就可以计算出混凝土在此养护期间散失到大气中的热量。另外，在大体积混凝土结构完成拆模工作后，应该尽快进行回填土工作，用土体保湿来避免气温骤变时产生的危害。如果将大体积混凝土结构拆模后直接长期暴露在外面的话，一定会引起裂缝的。

3.3减少混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸值

通过改善混凝土的配合比和施工工艺可以在一定程度上防止温度裂缝的产生，但是混凝土的收缩值与极限拉伸值还与施工的工艺以及施工的质量有密切的联系。如果在大体积混凝土完成浇筑工作后对其进行二次振捣，那么就可以在一定程度上排除混凝土在水平钢筋下部生成水分和空袭的可能性，这样就可以提高混凝土与钢筋的握裹力，提高大体积混凝土的抗裂性。

四、结语

高层建筑超厚底板大体积砼的施工不但要满足强度、整体性、耐久性等要求，而且还要解决因为变形而产生裂缝的技术难题。随着科学的进步，这些难题一定会被攻克的。

参考文献：

[1]刘洋，大体积混凝土温度裂缝控制机理及有限元仿真分析[D].安徽理工大学，2014-06-01.

[2]毛庆东.高层建筑基础承大体积混凝土施工技术研究[D].西安建筑科技大学，2011-04-01.