土木工程建筑中混凝土結構的施工探討

文／呂帥 北京中潤恒達建筑裝飾工程有限公司 北京 100000

引言：

早在東漢時期，我國就有了用磚石夾雜著黏土混凝而成的房屋，至唐宋時期更有用石灰和黏土混合的混凝土建造的橋梁和寺廟。近代以來隨著建筑業的飛速發展，該結構在土木工程建筑中得到了廣泛應用，還涌現出一大批舉世聞名的建筑如長江大橋、三峽大壩等。同時，我國的混凝土技術也不斷創新，推出了具有國際領先水平的高性能混凝土和自密實混凝土等新型材料，還制定了GB/T50152-2019《混凝土工程施工技術規范》等相關標準，事實證明，我國的混凝土結構施工工藝已經處在國際領先水平，能夠為現代土木工程建筑的發展提供堅實的基礎。

1.土木建筑中混凝土結構概述

1.1 含義

混凝土是一種由水、水泥和骨料混合而成的材料，經過固化和硬化后形成一種具有高強度和耐久性的建筑材料。在這種結構中，會使用鋼筋來增強其強度和承載能力，該結構通常被用于建造住宅、商業建筑、橋梁和隧道等各種建筑物，它在實際的設計和施工過程中需要考慮承重能力、抗震能力、耐久性和可持續性等多重因素，并采取相應的措施來確保結構的安全和穩定性，還要在建造過程中注意施工質量和安全措施，這樣才能確保結構的完整性和可靠性。

1.2 對土木建筑施工的重要意義

混凝土結構具有較高的承載能力和耐久性，可以滿足建筑物的安全、穩定和長期使用的要求，相較于其他建筑材料，這類結構體的強度和耐久性更好，可以抵御風雨、震動、火災等自然環境和人為因素的影響。因此，在建筑物的基礎、框架、墻體、地面等部位采用混凝土結構，能有效提高建筑物的整體穩定性和安全性。其次，混凝土結構具有成本低、施工快、易于加工等優點，可以滿足土木建筑項目的工程需求，其施工過程簡便，可以被大量生產快速施工，還能根據實際需要進行加工，制作出各種形狀和尺寸的構件，它還有利于環境保護和可持續發展。混凝土可以通過回收利用廢棄混凝土和其他材料進行再生，減少資源浪費和環境污染，有較長的使用壽命和良好的可維修性，能有效降低土木建筑物的更新和拆除頻率，降低對環境的破壞和浪費[1]。

2.影響混凝土結構施工的因素

2.1 材料和配制方面的影響

不同類型、不同品牌、不同生產批次的混凝土材料具有不同的物理性能和化學成分，因此對混凝土結構的質量產生直接的影響，如果材料中含有過多的雜質和氣泡，或者粒度分布不均勻，都會導致混凝土結構的強度和耐久性下降，從而影響工程質量。其配制需要考慮混凝土材料的類型、用途、強度等因素，根據實際需求制定相應的配合比、砂石比、水膠比等參數。如果配制方案不合理，出現水膠比過高或過低、配合比不當、砂石比例不均情況，都會影響土木建筑的強度、耐久性和施工性能，在配制過程中也需要注意水泥的混合時間、混合方式、攪拌速度等細節，以保證混凝土的質量。

2.2 強度和水灰比方面的影響

結構強度的大小與混凝土中水泥的用量、摻雜物的種類及用量、混凝土的密實度等因素密切相關。在施工過程中，要密切控制這些因素以確保混凝土的強度達到設計要求，主要從控制混凝土攪拌的時間和速度、保證混凝土充分混合、對混凝土的強度進行測試等方面著手，確保最終的成品能夠符合施工要求。

2.3 其他因素的影響

2.3.1 施工人員的因素

熟練的施工人員能夠根據混凝土強度、水灰比、施工環境等因素調整混凝土的攪拌、澆筑和養護過程，以達到最佳的混凝土質量和施工效率；而缺乏經驗和技能的施工人員可能會造成混凝土質量下降、施工效率降低等問題。同時如果施工人員在作業中負責、積極主動的，就會嚴格遵守施工規范和操作要求，認真完成每個施工環節，并及時發現和糾正問題；反之則會出現缺乏工作熱情、導致施工質量下降、引發施工安全等問題。混凝土結構施工需要多個施工工種之間的協作，如混凝土攪拌、運輸、澆筑和養護等，因此，施工人員之間的溝通和協作能力對施工效率和質量的影響也非常重要[2]。

2.3.2 澆筑和養護的問題

澆筑和養護是混凝土結構施工過程中兩個至關重要的環節，影響著混凝土的質量和性能，澆筑方面影響其結構質量的因素包括澆注方式、澆筑高度、澆注速度和混凝土攪拌時間等，不同澆注方式和高度會導致混凝土中氣泡、孔洞和缺陷的形成，從而影響混凝土的耐久性和強度。養護方面溫度、濕度、風速和日照等氣候條件對混凝土養護效果的影響也很大，合理的養護措施可以幫助混凝土充分反應并獲得足夠的強度和硬度，減少裂縫和滲水等問題的發生。

2.3.3 溫度控制方面

混凝土在凝固過程中會產生熱量，如果沒有進行適當的溫度控制，溫度過高會導致混凝土早期齡期內快速硬化，從而影響其后期強度的發展，溫度過低則會導致混凝土凝固緩慢，影響其早期強度的形成品質。其次，混凝土的耐久性也與溫度控制密切相關，施工過程中該結構體暴露在極端高溫或低溫環境中，會對其長期性能產生降低抗裂性能、加速腐蝕等負面影響。

3.土木工程混凝土結構的施工技術要點分析

3.1 甄選混凝土結構的施工材料

在進行混凝土結構施工前要確定施工所需的混凝土種類和材料，然后對應的挑選合適類型，根據混凝土結構的強度等級和設計配合比，選擇適合的水泥品種和減水劑、緩凝劑、加速劑、氣泡劑等外加劑，水泥品種應根據硅酸鹽含量和礦物摻合物等因素和施工現場溫度、濕度、施工時間等因素進行選擇。骨料應符合GB/T14684-2011《建筑骨料》標準，細集料應符合GB/T14685-2011《建筑用細集料》標準，選擇粗骨料和細骨料的比例為3:1，以提高混凝土的強度和抗滲性，細集料應控制其含泥、含粉等指標，以確保混凝土的流動性和均勻性。并使用無色無味、無害物質的水，其PH 值應在6-8 之間，硬度不應超過150mg/L，氯離子含量不應超過50mg/L。此外，還應注意控制混凝土的水灰比，一般應控制在0.4-0.6之間。

3.2 合理控制骨料質量

骨料的種類、尺寸和含泥量等對混凝土的強度、耐久性和抗滲性等性能有著重要影響，因此，在選擇骨料時應參考工程需要，合理搭配不同種類、不同尺寸的骨料，且盡量使用避免含泥量高的骨料，在骨料加工、貯存和攪拌等過程中，還要注意控制骨料的水分含量，防止其過高或過低，以免對混凝土的工作性能和強度。此外，在骨料攪拌過程中，還應注意攪拌時間、攪拌速度等因素，讓骨料與水泥漿進行充分混合[3]。

3.3 提高施工人員操作要求

在施工過程中，施工人員需要掌握專業技術知識和實踐經驗，以正確使用施工設備和工具，同時嚴格遵守相關的施工規范和標準，按照施工圖紙和工藝要求進行施工操作。在混凝土的澆筑、振搗和養護過程中，需要嚴格控制混凝土的水灰比和砂率，以確保混凝土的強度和耐久性。同時，施工人員還應該密切關注天氣變化，避免在惡劣的天氣條件下進行施工操作，以免影響混凝土的質量，在作業過程中，需要加強現場管理和注重安全生產，確保施工人員和設備的安全。

3.4 混凝土的運輸分析

混凝土運輸車輛必須定期維護和保養，保證車輛的安全性和穩定性，同時需要定期進行清洗和消毒以避免混凝土污染，在運輸過程中原材料需要充分攪拌，以確保它們的均勻性和穩定性。裝載混凝土時必須控制其水灰比和砂率，還要合理控制溫度和養護方式，避免后期結構體發生裂縫和變形，同時應注重安全生產，嚴格遵守相關的施工規范和標準，確保施工人員和設備的安全[4]。

3.5 瀝青混凝土攪拌技術

混凝土攪拌機的操作必須符合相關規定和標準，施工人員要能夠熟練掌握攪拌機的使用方法，攪拌過程中需要控制加水量和加油量，并適當加入科學配比的礦粉、沙子等摻合料，合理控制攪拌時間和攪拌速度，避免混合料在攪拌過程中發生變質，作業完成后還要對相關設備進行徹底的清潔和維護保養，這樣后續使用中才不會因為設備故障原因給施工帶來困擾。

3.6 混凝土入模溫度

混凝土澆筑時，外界和材料自身溫度會影響初始硬化時間、強度、收縮率等性能，對其入模溫度進行科學控制，是保證混凝土結構質量和安全的重要措施，一般要使用溫度計進行測量，其范圍需要控制在5-30℃之間，20℃左右的溫度是較為理想的區間。以下是混凝土入模溫度控制的操作方式和注意事項：

（1）預測混凝土入模溫度。根據當地氣象預報和現場實際情況，預測混凝土入模溫度；

（2）采取措施降低混凝土溫度。在高溫天氣下，可采取降低混凝土溫度的措施，如減少混凝土中水泥的用量、采用低溫水或冰水拌和等方式；

（3）加速混凝土硬化。在低溫天氣下，可采取加速混凝土硬化的措施，如加熱混凝土入模前的骨料和水、采用加熱拌和等方式；

（4）混凝土入模時控制溫度。混凝土入模時，應及時測量混凝土的溫度，并進行調整，保證混凝土入模溫度在合理范圍內；

（5）保護混凝土結構。混凝土澆筑完成后，應及時采取保護措施，如覆蓋濕布、噴水等方式，防止混凝土表面龜裂、收縮等現象的發生。

3.7 混凝土振搗

在進行混凝土振搗前，應當對其質量進行嚴格檢查和評估，若存在混凝土的偏差或空鼓等缺陷，應當進行修補和處理，以確保振搗效果的最大化，并采用逐層振搗的方法從表面逐漸向內部進行，保證整個混凝土結構的均勻性和穩定性。在進行實際操作時必須控制其深度和時間，并保持操作的均勻和連續，以避免在同一位置停留過久而導致的混凝土的分層和空鼓等質量問題。此外，還要使用高頻振動器等合適的工具和設備，做好充分的養護工作保持適宜的濕度和溫度[5]。

3.8 后澆帶施工技術

后澆帶的施工應當在混凝土主體結構完成后進行，實際施工前要對澆筑區域進行清理，去除多余的模板，清除雜物，并搭建和安裝后澆帶模板，模板應當符合設計要求、尺寸準確、材料堅固，這樣才能保證混凝土澆筑的精度和質量。還要做好膨脹螺栓、鋼筋等預埋件的安裝和布置，能對混凝土結構后續使用起到固定和加固的作用。將模板搭建好之后就要將混凝土灌注在其中，這時候需要控制混凝土的流動性和均勻性，并避免出現混凝土的偏移和塌陷等問題，進行振搗和養護處理同時防止混凝土開裂和空鼓等質量問題。在進行后澆帶的養護處理時，應當控制適宜的濕度和溫度，并避免直接暴曬和冷卻等影響混凝土質量的因素，對其進行定期的檢查和維護，以保證后澆帶的安全和穩定性。

3.9 模板搭建和組合施工技術

模板搭建是混凝土結構施工中的一個重要工序，它直接影響著混凝土結構的質量和工期。在進行模板搭建前，需要根據結構設計圖紙確定模板的尺寸和結構形式，并選擇合適的模板材料進行加工制作。然后，在施工現場對模板進行組裝搭建，并進行調整和固定，以保證模板的平整度和垂直度。這樣可以確保混凝土澆注后結構的準確性和穩定性。組合施工技術是混凝土結構施工中另一個重要的環節，要根據結構設計圖紙和施工方案確定鋼筋的數量、規格和布置方式，將預制好的鋼筋骨架按照設計要求放置于模板內，并進行固定以保證鋼筋的位置和間距符合設計要求。在進行混凝土澆筑前，要對鋼筋骨架進行檢查和驗收，確保其符合設計要求和標準。

4.控制土木工程建筑混凝土結構施工質量的有效措施

4.1 確保原材料配置工作的科學性，合理選擇攪拌技術

為了確保原材料配合比的科學性，應該對水泥、骨料、粉煤灰等原材料進行質量檢查，確保其符合相應的標準。并在配置時嚴格按照設計配合比進行，避免任意調整，在這個過程中，可以采用稱量計量的方式，讓每一種原材料的配比準確無誤。同時，還要在現場設置原材料的倉庫，保障其儲存環境和儲存時間符合要求，避免原材料變質或失效。在選擇攪拌技術時還要參考具體情況，一般大型混凝土結構施工會采用機械攪拌，可以通過攪拌車等機械設備進行拌和，并通過自動計量的方式進行配料。而小型混凝土結構施工，則可以采用手工攪拌，通常是將原材料放入攪拌機，并注意手動控制其拌和時間和速度。

4.2 把控好混凝土的溫度應力

4.2.1 降低水泥使用量

在施工和養護過程中，溫度、濕度等環境因素的影響容易導致混凝土產生應力，加速龜裂等質量問題，水泥作為混凝土中主要的膠凝材料，過多使用會導致整體的結構在澆筑時溫度升高，產生熱應力，加速產生龜裂和開裂現象。在混凝土施工過程中，可以適當降低水泥的使用量來控制混凝土的溫度應力，具體措施包括：

（1）合理確定混凝土的配合比，控制水灰比在合理范圍內，減少水泥的用量；

（2）選用適當的摻合料，如粉煤灰等，可以起到一定的替代作用，減少水泥的使用量；

（3）加強混凝土施工的管理，確保施工操作規范，避免水泥的浪費。此外，還可以采用增加混凝土的緩凝劑、增加養護時間等其他措施，來控制混凝土的溫度應力。需要注意的是，在降低水泥使用量的同時，也要確保混凝土的強度和耐久性，不應盲目降低水泥用量，導致混凝土質量下降。

4.2.2 有效控制混凝土澆筑的溫度

溫度應力是由混凝土內部溫度分布的不均勻性引起的，它往往是因為混凝土的溫度過高或過低而導致的，為了有效控制混凝土的溫度，可以在澆筑前仔細檢查天氣條件和環境溫度。如果環境溫度過高，就要用水濕潤模板或在混凝土表面噴灑水；如果環境溫度過低，則在混凝土澆筑后覆蓋保溫材料。并根據混凝土的類型和厚度，控制澆筑速度和澆筑厚度，避免因為作業的速度過快或者澆筑層過厚，影響溫度的控制，同時還要及時做好合理的養護工作，保持結構體表面的濕潤度避免它們出現干裂。

4.3 控制好地基對混凝土產生的約束力

4.3.1 弱化混凝土內部約束力

由于水泥凝固過程中會產生熱釋放和收縮的效應，會對周邊結構體造成一定的約束力，讓其強度和整體形態發生不好的現象，從而影響混凝土結構的穩定性和耐久性。因此，在實際施工時，應采取一定的措施弱化這種現象，一種方法是控制混凝土內的水灰比和配合比，使混凝土具有較低的收縮率和較小的干縮裂縫傾向。另外，可以采用添加膨脹劑和聚丙烯纖維等成分改善混凝土的性能，增加其韌性和延展性。

4.3.2 降低外部約束力

外部約束力可能來自于環境條件、施工工藝和周邊結構體等因素，會對混凝土結構的穩定性和耐久性產生不利影響，在高溫天氣下可以采用遮陽棚或噴水等措施，降低混凝土表面溫度，減少熱應力引起的約束力，還可以采用先澆筑墻體再澆筑梁板的施工方法，減少梁板與墻體之間的約束力，并使用分步施工和預留變形縫的方法，充分考慮周邊結構體的變形和位移，避免約束力對混凝土結構產生不利影響。

4.4 進一步強化混凝土抗裂性

通過優化混凝土配合比，調整混凝土中各組分的配合比例，提高混凝土的抗裂性能，比如在混凝土中加入纖維材料或者緩凝劑，這樣能夠增強混合料的凝固性能，還可以使用分層澆筑、控制施工速度、做好后期養護工作等措施，降低混凝土結構體開裂的風險，同時要結合現代化的檢測手段，對澆筑完整的結構土體做好全方位的檢測，這樣才能夠第一時間發現或者處理施工中出現的問題，確保土木工程建筑中混凝土結構施工的品質。

結語：

當相關科學技術和施工工藝不斷發展時，土木工程建筑中混凝土結構的施工將會更加智能化、精準化和高效化，建筑企業可以采用新材料、新技術和新工藝，大幅度提高混凝土的強度和耐久性，還能結合先進的數據分析和監測手段，實現施工全過程的實時監控和控制，并結合現階段熱議的3D 打印、自修復混凝土等新型方式，也會給混凝土結構的施工帶來更多的可能性和優化方向。