超大斜屋面混凝土澆筑技術(shù)的研究與應(yīng)用

楊春祥，楊福彬

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展及人文生活條件的不斷提高，越來(lái)越多的現(xiàn)代建筑中融入了仿古建筑斜屋面高低錯(cuò)落、新穎別致、造型多樣的建筑風(fēng)格。同時(shí)斜屋面設(shè)計(jì)更有利于屋面防滲漏、可利用更多的屋面空間。

但斜屋面的施工難點(diǎn)較大，特別是斜屋面的振搗不密實(shí)是個(gè)通病，振搗不密實(shí)會(huì)影響混凝土的強(qiáng)度和壽命。筆者公司在保山清華胡生態(tài)園林酒店項(xiàng)目的施工中，采用逐級(jí)澆筑的方法，有效地解決了這個(gè)難題，所澆筑的斜屋面混凝土成型質(zhì)量良好，有顯著的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

1 工程概況

本項(xiàng)目位于云南省保山市隆陽(yáng)區(qū)，項(xiàng)目總建筑面積為 53 292 m2。其中主樓 3 棟和主樓 2 棟為高支模、大跨度、大斜度斜屋面，其中主樓 3 棟斜屋面南北跨度 64 m，東西跨度 35.4 m，高差 9.8 m，其中支模板、混凝土澆筑技術(shù)難度偏高。為了切實(shí)提高工程的實(shí)體施工質(zhì)量，符合相關(guān)質(zhì)量要求，項(xiàng)目進(jìn)場(chǎng)即完善了模板支撐體系和混凝土澆筑方案，提出了實(shí)施規(guī)劃，組織了斜屋面相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)，要求全面做好斜屋面的施工作業(yè)，符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

2 斜屋面混凝土澆筑技術(shù)的研究與應(yīng)用

2.1 混凝土施工方法

本項(xiàng)目使用單面模板法，這是斜屋面混凝土施工過(guò)程中廣泛使用的方式，不過(guò)對(duì)澆筑質(zhì)量產(chǎn)生影響的因素眾多，比如屋面斜度的大小，模板的光滑情況與坍落度的影響等。由于混凝土不能采用普通振搗方式，從而造成存在不密實(shí)情況，待混凝土處于初凝狀態(tài)再進(jìn)行振搗處理，這個(gè)時(shí)候混凝土的可塑性下降，再次進(jìn)行振搗必定會(huì)導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫情況。所以，在建設(shè)過(guò)程中必須使用一系列手段，比如合理控制混凝土的坍落度在 120～140 mm，通過(guò)焊接板筋做抗滑移帶與明確混凝土流向、分段作業(yè)等。為了盡量確保板面的平整度，應(yīng)該一邊振搗一邊使用鐵板抹平。模板工程是斜屋面建設(shè)過(guò)程中十分關(guān)鍵的構(gòu)成部分，優(yōu)良的模板可以保證混凝土斜屋面混凝土的品質(zhì)，如圖 1 所示。模板支撐應(yīng)做到牢固，保證鋼管腳手架支撐在固定的平面或者木楔子上，另外，應(yīng)保證鋼管不同交點(diǎn)的扣件緊扣，斜平面支撐與水平面支撐應(yīng)做到平且直［1］。

圖1 斜屋面模板安裝效果

在斜度偏大的區(qū)域每隔 1 m 采用鋼絲網(wǎng)隔開(kāi)，減少混凝土不斷下沉，以便于更好的振搗密實(shí)。施工作業(yè)者在斜屋面上操作沒(méi)有那么便利，不能安裝腳手架和鋪設(shè)跳板，也無(wú)法直接站立在鋼筋上進(jìn)行操作，因此只能使用上層模板的方料當(dāng)做支承點(diǎn)，在上面鋪設(shè)木跳板，安裝防滑條，作為操作面［2］，如圖 2 所示。混凝土從跑道經(jīng)過(guò)流槽滑向澆筑位置，當(dāng)混凝土成型之后能夠滿(mǎn)足密實(shí)要求，而且能夠避免出現(xiàn)滑落情況。

圖2 斜屋面模板安裝防滑條

2.2 準(zhǔn)備工作

考慮到結(jié)構(gòu)的整體性及安全性，需在斜屋面兩邊同時(shí)對(duì)稱(chēng)澆筑，兩邊同時(shí) 56 m 汽車(chē)泵放料澆筑，兩邊工人各安排 10 名師傅，振動(dòng)棒各 2 臺(tái)。

2.3 混凝土澆筑組織及辦法

本項(xiàng)目主樓 3 棟大斜屋面采用木模施工工藝；混凝土澆筑采用汽車(chē)泵泵送，建筑物周?chē)袃蓷l主通道，滿(mǎn)足兩邊同時(shí)澆筑。同時(shí)，成立應(yīng)急救援小組，以備斜屋面澆筑期間發(fā)生安全事故時(shí)可迅速救援。

對(duì)于跨度較大的斜屋面澆筑，我們澆筑時(shí)由下向上分段澆筑，本工程斜屋面分三次澆筑完成，考慮到受力平衡，每次澆筑至全跨的 1/3 處，并留好施工縫；對(duì)于斜度較大且跨度不大的斜屋面，澆筑時(shí)混凝土從上往下放，同時(shí)混凝土坍落度宜控制在 120～140 mm，在此距離之內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)振并且不會(huì)大范圍自由滑落向下堆積，減少了混凝土的振搗難度，如圖 3 所示。棒距控制在 20～30 cm。振搗棒垂直斜屋面插入，做到快插慢拔，在振搗過(guò)程中以混凝土表層泛漿，沒(méi)有顯著下沉情況，不出現(xiàn)氣泡與泌水作為標(biāo)準(zhǔn)。同樣地，配合刮尺沿模板平行滑移以保證混凝土板面收平壓實(shí)。

圖3 斜屋面混凝土澆筑

3 混凝土澆筑質(zhì)量控制

本工程斜屋面造型多樣、斜度較大、梁板跨度大、模板支撐高度較高，屋面混凝土澆筑難度較大，而斜屋面混凝土澆筑質(zhì)量關(guān)系到本工程的整體質(zhì)量，為保證工程整體質(zhì)量到達(dá)預(yù)期效果，進(jìn)行了本工程斜屋面混凝土施工質(zhì)量常見(jiàn)問(wèn)題出現(xiàn)的原因分析，并制定了質(zhì)量預(yù)防及控制措施。

3.1 原因分析

1）本工程斜屋頂結(jié)構(gòu)復(fù)雜，變坡轉(zhuǎn)折多、結(jié)構(gòu)交接比較繁雜。對(duì)該大屋面結(jié)構(gòu)板來(lái)說(shuō)，跨度大，坡度較大、轉(zhuǎn)折處較多，故而薄弱的地方較多，如圖 4 所示。其實(shí)際受力情況因構(gòu)造的不同而不同，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)只能以假定約束形式計(jì)算，另外，由于各面受力變形情況不一致，會(huì)導(dǎo)致交接處的應(yīng)力集中，一旦力矩不平衡，就會(huì)發(fā)生斷裂，產(chǎn)生裂縫。同時(shí)，由于造型復(fù)雜，這些部位的防水施工難度較大，防水層的施工在一定程度上大打折扣，未能起到預(yù)想的效果，因而大大增加了屋面滲水的可能性。

圖4 斜屋結(jié)構(gòu)復(fù)雜

2）由于混凝土材料的特殊性，受外部因素影響較大。比如屋面結(jié)構(gòu)受氣候影響較大，冬冷夏熱易熱脹冷縮出現(xiàn)溫度裂縫現(xiàn)象；屋面板長(zhǎng)時(shí)間暴露在外界，時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)發(fā)生徐變，就會(huì)造成結(jié)構(gòu)裂縫現(xiàn)象。上述問(wèn)題均是斜屋面滲水的重要因素。

3）屋面板混凝土坍落度選擇不當(dāng)。由于屋面板坡度偏大，不能用與一般混凝土的坍落度一樣。很好地控制施工斜屋面混凝土的塌落情況，不僅影響到美觀，還影響到以后屋面的滲水情況。施工中混凝土坍落度太大極易出現(xiàn)滑落與振搗不便的情況，加之由于含水量太多，混凝土在施工環(huán)節(jié)中體積收縮，水分蒸發(fā)，極易出現(xiàn)細(xì)小縫隙問(wèn)題。這種裂縫就會(huì)出現(xiàn)有著吸附作用的毛細(xì)孔隙，逐漸變成雨水滲透的通道，雨水能夠經(jīng)過(guò)這些孔隙進(jìn)入屋面板，導(dǎo)致出現(xiàn)屋面漏水情況。

4）屋面板澆筑施工方法不當(dāng)。例如屋面板混凝土澆筑順序不合理，沒(méi)有使用雙面對(duì)稱(chēng)澆筑、由下至上同步進(jìn)行的方式；或者在對(duì)混凝土板進(jìn)行澆搗過(guò)程中，并沒(méi)有根據(jù)施工規(guī)范，或者養(yǎng)護(hù)工作未落實(shí)好等情況造成的各種質(zhì)量缺陷，使得斜屋面存在漏水問(wèn)題。

5）施工縫位置未按規(guī)范留置。施工縫應(yīng)該根據(jù)要求進(jìn)行留設(shè)。不允許把施工縫留在屋面變坡處或者屋面和屋面的交接部位，這些均是結(jié)構(gòu)內(nèi)力轉(zhuǎn)換的地方，極易形成裂縫而造成滲漏問(wèn)題。

6）施工未按規(guī)定。作業(yè)者為了保證施工的便利性，一般把坍落度偏小的混凝土布到模板鋼筋上后，通過(guò)振動(dòng)棒進(jìn)行振搗之后，把滑落下來(lái)的混凝土抓到上部去，之后通過(guò)鐵板進(jìn)行抹平，如圖 5 所示。這種方式受到屋面坡度大小與混凝土坍落度的影響，不能確保混凝土澆筑質(zhì)量。其一，混凝土振搗沒(méi)有那么密實(shí)，其二，混凝土在膠凝化環(huán)節(jié)中會(huì)發(fā)生下沉情況，如若下沉就會(huì)形成裂縫，導(dǎo)致滲水問(wèn)題。

圖5 斜屋面混凝土澆筑

3.2 質(zhì)量預(yù)防及控制

3.2.1 模板質(zhì)量控制

模板和支撐應(yīng)當(dāng)擁有較好的承載力、剛度和穩(wěn)定性。斜面施工易于失穩(wěn)，對(duì)于穩(wěn)定性有著較高的規(guī)定，因此，必須在模板支設(shè)時(shí)要在模板下方訂防滑塊，避免施工環(huán)節(jié)中出現(xiàn)模板下滑問(wèn)題，相關(guān)材料在進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)之前應(yīng)該進(jìn)行嚴(yán)格檢查，應(yīng)滿(mǎn)足材質(zhì)規(guī)定，而且能夠承受新澆筑混凝土的自重和在施工環(huán)節(jié)中形成的荷載。

模板及其支架的安裝必須滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，模板搭設(shè)應(yīng)確保其平整性，如若平整度不佳，必定會(huì)對(duì)混凝土板的厚度產(chǎn)生影響，厚度不均勻會(huì)對(duì)混凝土板的自重和承載力產(chǎn)生一定影響，根據(jù)《現(xiàn)行建筑施工規(guī)范大全》要求：表面平整度允許 5 mm 的偏差，鄰近兩板表面高低差允許值為 2 mm。此外模板安裝拼縫要嚴(yán)格控制不宜過(guò)大，拼縫過(guò)大極易出現(xiàn)漏漿情況，產(chǎn)生蜂窩麻面，如若裂縫較大，極易出現(xiàn)滲漏問(wèn)題，這是導(dǎo)致混凝土板質(zhì)量低下的重要因素。

3.2.2 混凝土原料控制

現(xiàn)澆屋面板的混凝土選用的水泥標(biāo)號(hào)不能低于 32.5 級(jí)，砂子應(yīng)該是中砂，石子粒徑以 10～30 mm 為宜，混凝土的坍落度不能超過(guò) 14 cm，砂子的含泥量不能多于 5 %，石子的含泥量不能超過(guò) 3 %。沒(méi)有達(dá)到檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的水泥、砂子、石子不能使用。

3.2.3 混凝土澆筑控制

澆筑時(shí)為保證斜屋面混凝土的成型質(zhì)量，為提高混凝土的抗裂性能和抗?jié)B性能，減少裂縫的產(chǎn)生，使混凝土耐久性能夠有所改善，必須嚴(yán)格控制出廠混凝土的水灰比、和易性和坍落度。另外在接縫處，兩塊混凝土澆筑間隙時(shí)間不允許超過(guò)混凝土初凝時(shí)間，在這一階段，必須確保混凝土的穩(wěn)定供應(yīng)。在保證連續(xù)澆筑的前提下，邊布料邊用振動(dòng)棒振搗，振點(diǎn)應(yīng)均勻，在此過(guò)程中工人應(yīng)積極配合，并及時(shí)收灰、補(bǔ)灰。為了保證混凝土澆搗的密實(shí)性，可以采用木夯從下到上夯實(shí)，直至表面不明顯下沉、不出現(xiàn)氣泡為止。同時(shí)根據(jù)標(biāo)高，用施工線拉通線，用杠尺刮平，用木抹子初步找平。為了避免混凝土表層出現(xiàn)裂縫，可以在混凝土初凝前進(jìn)行二次搓毛處理。

另外在各種面相交部位進(jìn)行澆筑過(guò)程中，應(yīng)該盡量防止混凝土連接部位形成冷縫；并且應(yīng)盡可能防止或者減少預(yù)留施工縫；在施工縫部位應(yīng)對(duì)混凝土進(jìn)行建筑處理，持續(xù)對(duì)混凝土進(jìn)行澆筑處理，首先應(yīng)當(dāng)清理松動(dòng)石子，濕潤(rùn)并沖凈之后進(jìn)行澆筑，新舊混凝土連接部位使用高標(biāo)號(hào)水泥砂漿澆接。

4 斜屋面混凝土養(yǎng)護(hù)

為了確保混凝土成型質(zhì)量，避免開(kāi)裂現(xiàn)象的出現(xiàn)，在對(duì)混凝土進(jìn)行澆筑結(jié)束之后，需要落實(shí)好養(yǎng)護(hù)活動(dòng)。在澆筑完成之后，應(yīng)在 12 h 以?xún)?nèi)用麻袋覆蓋和澆水，澆水次數(shù)應(yīng)能保證混凝土有足夠的潤(rùn)濕狀態(tài)，養(yǎng)護(hù)期不少于 7 d［3］。

養(yǎng)護(hù)質(zhì)量的好壞直接決定混凝土材料微觀特性，早期養(yǎng)護(hù)得當(dāng)，后期混凝土密實(shí)度高，總空隙率低，毛細(xì)孔含量減少，所以合理養(yǎng)護(hù)會(huì)明顯提高混凝土早期性能，如強(qiáng)度、抗?jié)B透性能。溫度、濕度、養(yǎng)護(hù)時(shí)間等是混凝土材料養(yǎng)護(hù)過(guò)程中主要的控制參數(shù)，充足的水分、適當(dāng)?shù)臏囟群捅仨毜酿B(yǎng)護(hù)時(shí)間是實(shí)現(xiàn)混凝土耐久性的重要保障。

5 結(jié)語(yǔ)

斜屋面混凝土澆筑施工相對(duì)于平屋面施工技術(shù)難度較大，本工程通過(guò)對(duì)超大鋼筋混凝土斜屋面混凝土澆筑技術(shù)的研究與應(yīng)用，克服了一系列不利因素，確保了工程整體質(zhì)量，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。Q