超高層建筑大體積混凝土質量控制對策分析

張玉簫 （安徽省建筑科學研究設計院，安徽 合肥 230032）

0 前言

超高層建筑象征了一個國家綜合實力，同時也是城市發展快速的一個重要標志。雖然超高層提高了土地的利用率，但在安全方面還存在一些問題。究其根本原因，是由于超高層建筑樓層與整體高度都高于當前國內很多的建筑，因此，加強對超高層建筑工程的質量控制，十分有必要。而大體積混凝土施工技術與質量控制是確保超高層建筑工程質量的重要手段。縱觀當前我國超高層建筑工程施工的情況，大體積混凝土內外部溫度差異是引發超高層建筑工程質量下降的重要原因，尤其是在轉換層施工的過程中，因混凝土結構的澆筑量比較大，且為了避免在澆筑的過程中出現水泥水化熱的情況，一般都是一次性澆筑。但一次性澆筑，極容易引發大面積的積聚現象，最終加速溫度下降，進而形成溫差效果。

1 超高層建筑大體積混凝土施工中存在的問題

1.1 施工現場管理問題

隨著我國城市化建設步伐不斷加快，超高層建設已成為房屋建筑主要的發展趨向。在超高層建筑工程施工中，大體積混凝土施工作為不可或缺的施工部分，其質量直接影響到超高層建筑工程的整體質量[1]。因此，必須加強對大體積混凝土施工質量的控制，確保超高層建筑工程質量。現階段，我國超高層建筑大體積混凝土施工中，常見的問題有材料質量不合格、施工操作不規范、質量穩定性差及整體規劃缺乏合理性這四種[2]。通常情況下，在大體積混凝土現場施工的過程中，需要特別注意施工環節的銜接控制、施工人員行為規范控制與建筑材料進入施工現場時的質量控制，唯有做到這三點，才能確保在實際的大體積混凝土施工中的各個步驟不會出現遺漏與錯亂的情況，使大體積混凝土施工質量得到有效的保障。

1.2 管理人員工作問題

在對大體積混凝土施工質量進行控制的過程中，管理人員是否全部盡到自己的管理職責，是否明確大體積混凝土施工質量控制在超高層建筑中的重要性，對施工質量的控制具有重要的影響。現階段，我國建筑施工中常會發生分包的情況，整體工程管理被分為多個管理環節，并由不同的施工單位進行管理，這也導致在實際的管理中常出現管理目的與管理方法難以達到一致的現象，進而影響到大體積混凝土施工質量控制的有效性，同時也是限制超高層建筑大體積混凝土施工質量的主要因素之一。

1.3 混凝土的穩定控制問題

澆筑與硬化是大體積混凝土施工的關鍵環節，在開展澆筑與硬化作業的過程中，由于混凝土中的膠凝材料可以產生水化反應，導致在施工中一直伴隨著水化熱的現象。要將內部的熱量全部散發，就目前我國超高層建筑施工技術水平來說，還是存在一定的難度，加上外部熱量散發很快，導致混凝土內外溫差隨施工時間的積累越來越明顯。同時在大體積混凝土施工澆筑與硬化中，周圍環境因素與拆模也是導致混凝土內外溫差的部分原因，混凝土內外溫差的問題若沒有得到及時有效的解決，不僅會導致混凝土產生不均勻溫度而出現變形的情況，還會產生溫度應力，當拉應力高出混凝土即時抗壓強度時，還會導致混凝土的內外部出現裂縫的情況，最終嚴重影響混凝土的耐久性、承載性與抗滲性能。因此，在超高層建筑大體積混凝土施工的過程中，必須加強對混凝土溫度的控制。

2 質量控制對策

2.1 嚴格控制混凝土配合比

縱觀以往超高層建筑施工的情況，發現在混凝土的實際施工過程中，常會出現裂縫的問題，究其根本原因，是由于在配合混凝土結構比例時不夠規范，缺乏合理性。隨著超高層建設的快速發展，土地資源的利用率不斷提升，要確保超高層建筑的質量，必須在大體積混凝土施工的過程中，嚴格控制混凝土配合比[2]。目前，超高層建筑的混凝土主要有粉煤灰、水泥、砂石、水、泵送劑這6種成分。在混凝土施工中，加入水泥，有利于提高混凝土結構整體的強度，而添加粉煤灰的主要目的是為了避免產生水熱化反應的現象。加入泵送劑，可以加快混凝土結構凝固的時間，這些成分的配合比直接影響到混凝土的整體質量。在混凝土配合比時，必須了解結構工程的具體情況與施工標準要求，規范混凝土的配合比。比如，在一個48層的建筑工程的混凝土施工過程中，明確提出對混凝土強度的要求是C50等級，該建筑工程的混凝土配合比如下表。這種大體積的混凝土配合比，不僅提高了混凝土結構的質量，在后續的混凝土澆筑施工過程中，也起到了一定的減輕工作強度的作用。

混凝土配合比數據（單位：kg/m2）

2.2 大體積混凝土施工的溫度控制

從上述的內容中了解到，大體積混凝土施工的溫度對超高層建筑的大體積混凝土施工質量具有重要的影響[3]。大體積混凝土施工的溫度控制可以分為混凝土的最大內外溫度差、截面溫度梯度、最大升降溫度速率、內部最高穩定度與人模濕度這5個方面。《大體積混凝土施工規范》明確提到在大體積混凝土的實際施工過程中，混凝土里表溫度不能高于25℃，升降溫速率必須控制在2.0℃/d以內。而混凝土澆筑體基于人模溫度，其溫度升值不宜超過50℃。施工人員在溫度控制中，必須密切關注混凝土澆筑表面與大氣之間的溫差，盡量將其溫差控制在20℃以內。如果是在高溫環境下，入模溫度不宜超過30℃，在低溫環境，比如冬季，大體積混凝土施工的穩定不能低于5℃。值得注意的是，將溫度梯度與絕對溫差進行對比，前者明顯對混凝土溫度控制更為重要，這是由于在溫差相同的情況下，開裂趨勢與厚板和薄板的內部溫度應力均不相同，即使溫差與板厚均保持在同一個水平上，混凝土內部溫度分布情況也不相同，且溫度應力差異也存在很大的區別。因此，絕對溫差并不是直接決定溫度應力的因素，溫度梯度才是決定溫度應力的關鍵因素。通常情況下，在整個大體積混凝土澆筑過程中，都一直貫穿溫度控制措施。大體積混凝土施工的溫度控制常采用以下幾種方法：（1）合理設計混凝土的配合比，在不影響混凝土整體施工質量的基礎上，盡量減少膠凝材料的用量，也可以在選擇水泥的環節，用低水化熱的原材料代替膠凝材料，通過加入粉煤灰、礦渣，減少水泥的用量，避免出現水化熱的現象；（2）在混凝土的水化中，通過應用緩凝劑，延遲其水化的時間，使去溫度峰值有所下降；（3）可以用冰與骨料預冷代替部分的拌合水，并應用在運輸方式中，起到降低混凝土澆筑體入模的溫度；（4）在完成混凝土澆筑工作后，還需要進行合理的保溫保濕措施，使混凝土的表面溫度可以得到進一步的提高，并減少里表的溫度差；（5）針對厚度高于3m的大體積混凝土，可以通過應用預埋冷卻水管的方式，或者也可以采用循環冷卻水養護法降低混凝土內部的穩定，最終實現有效控制里表溫度差的目標。

2.3 施工現場的管理

對現場施工進行管理是確保超高層建筑工程質量的必要手段，唯有加強施工現場的管理，確保施工階段每一個環節工作都能達到工程建設的標準要求，才能保證大體積混凝土的施工質量。在現場施工中，施工管理人員必須嚴格規范各項施工流程的操作方式，確保施工人員在實際操作中是根據施工工藝的標準要求進行。同時，還要加強對機械設備的檢修，定期對施工人員進行施工技術的培訓。此外，在混凝土澆筑的過程中，管理人員必須嚴格控制混凝土質量，控制混凝土的振搗與澆筑。

3 結語

綜上所述，在城市建設步伐不斷加快的環境下，超高層建筑作為象征城市經濟水平的重要標志，其雖然提高了土地的利用率，但在實際施工中仍存在這樣或那樣的問題，影響到整體的施工質量，因此，應在施工初期與施工的過程中貫穿質量控制，以加強對其工程質量的把控。