建筑工程混凝土低碳施工技術研究

李文聰

（廣東廣祺建設工程有限公司，廣東 佛山 528500）

0 引言

2020 年9 月，我國正式提出碳達峰和碳中和的發展戰略目標，并結合我國工業等領域實際情況，全面部署和規劃了降碳減排工作。對于建筑行業而言，為全方位實現碳達峰和碳中和發展戰略，可以從混凝土的應用出發，將低碳混凝土視作建筑工程施工建設的重要基石和“雙碳”目標實現重要保障，積極推進新型膠凝材料、低碳混凝土等低碳類型建材產品的專項研發與全方位應用，真正推進我國建筑行業降碳減排工作落實。

1 低碳建筑工程的應用及推廣價值

為全面踐行“雙碳”戰略發展目標，我國建筑行業領域提出了應用低碳環保類材料、推廣低碳建筑工程的發展目標。建筑行業是我國經濟發展和民生建設的支柱產業，發展速度越來越快，但是在建筑業的發展進程中，環境污染問題越發突出，該行業碳排放量始終居高不下，據調查，2020 年我國建筑全過程的碳排放量占全國總量的49.3%，而混凝土工程是建筑工程的重要基礎所在，是建筑土木結構重要施工材料，其消耗料僅次于水，每年人均混凝土消耗量高達7t 以上[1]。由此可見，在建筑領域中推進低碳建筑工程和低碳建材對于實現“雙碳”戰略有突出價值，其中低碳混凝土及其低碳施工技術越發受到社會各界的廣泛關注。低碳混凝土主要指的是從混凝土原材料生產到混凝土澆筑、應用和后期維修與養護，最終到混凝土結構拆除，在整個生命周期內進行碳排量的降低；而低碳混凝土施工技術則傾向于站在施工技術的角度，控制混凝土施工及生產過程中各類溫室氣體排放和環境污染問題，打造耐久度更高、使用周期壽命更長且綠色高性能的工程建筑類型[2]。

2 低碳建筑工程混凝土施工技術案例分析

2.1 工程概況

A 建筑工程為大廈住宅建設項目，符合民用建筑綠色設計規范和綠色建筑評價標準，嚴格對照低碳環保原則進行施工設計和施工推進。該建筑工程位于我國西南地區，周邊交通便利，項目地塊平整規則，環境優美。該建筑項目總占地面積為5015.7m2，總建筑面積為15631.5m2，其中地上為10 層，地下為1 層。整體建筑規劃按照以人為本、低碳環保原則，項目主體結構為現代化辦公及公寓住宅，與城市整體發展實現結合，打造更加合理的城市功能分區和道路布局。A 建筑項目主體工程抗震設防烈度為Ⅵ度，建筑結構安全等級為二級，地基基礎設計等級為乙級。主體結構選型方面，高層應用框架-剪力結構，地下車庫統一應用框架結構，樓板以現澆鋼筋混凝土梁板體系為主，基礎形式應用樁基搭配大體積混凝土一體澆筑辦法。建筑材料方面應用C25~C60 商品混凝土，鋼筋則擬采用HRB400熱軋鋼筋（Ⅲ型鋼）。

2.2 混凝土配比設計

為更好實現低碳混凝土的應用，A 建筑工程項目在正式施工之前，提前針對該工程所處區域以往混凝土澆筑以及施工過程中可能出現的問題進行論證分析。當前很多混凝土在澆筑時容易產生溫度和裂縫問題，再加上個別工程混凝土施工面積大、厚度高，因此在澆筑完成之后難以及時開展保溫和養護，進而導致混凝土出現裂縫問題，更有甚者可能引發鋼筋生銹和銹蝕、穿孔現象[3]。對此，A 建筑工程重點圍繞鋼筋混凝土的高耐久度和使用周期進行優化，減少重復建設水平，保證混凝土的高性能化。混凝土的選配時，嚴格對照混凝土質量標準進行試驗，通過材料篩選確定最佳配比，全面降低混凝土裂縫以及其他質量問題。

混凝土減水劑添加量抗折強度對比如表1 所示，混凝土材料綜合性能對比如表2 所示。該工程中針對混凝土膠凝材料和不同類型混凝土的抗折強度、摻和料比例等進行對照分析，確定應用低碳利廢混凝土，此類混凝土材料綜合耐久性更高，自重更低，既滿足了節能低碳的建設要求，也能延長鋼筋混凝土使用壽命，綜合強度更高，抗折強度更具優勢，實現良好減縮抗裂效果。結合不同施工環節以及混凝土強度需求，確定不同強度等級混凝土原材料摻入量，如表3 所示，實驗結果證明此類混凝土綜合效果更好，無論是自然環境還是室內環境中均通過了混凝土極限膨脹實驗。

表1 混凝土減水劑添加量抗折強度對比

表2 混凝土材料綜合性能對比

表3 不同等級混凝土原材料摻入量

2.3 地下室結構大體積混凝土施工技術

A 建筑工程項目部分區域地下結構應用了大體積混凝土施工技術，其最小斷面尺寸大于1m 以上，因此在進行混凝土澆筑與施工處理中，相比于常規類型的混凝土施工要求更高。大體積混凝土在施工過程中容易出現貫穿裂縫、深層裂縫以及表面裂縫等多層次問題，出現此類問題的最主要因素在于混凝土內部水化熱以及外界氣溫變化、混凝土自身收縮問題。例如在施工過程中，水泥會與水進行化學反應釋放熱量，而此類大體積混凝土建筑結構厚度更大，會使得更多熱量聚集在混凝土結構內部，難以充分散失的結構之外，其體積越大使得混凝土內外溫差越大，如果出現外界氣溫變化劇烈情況，內外溫差越大，混凝土內部溫度應力也會隨之增大，如果混凝土內部最高溫度達到了65℃以上，其延續時間越長越有可能發生裂縫問題。另外，混凝土內部將近80%的水分需要蒸發到外界，同樣也會引發混凝土整體結構體積的收縮問題，干濕交替會導致混凝土體積出現變化，進而引發裂縫或結構斷面[4]。

對此，A 建筑工程項目中應用低熱和中熱類型水泥，并在其中加入了砂石、碎石、礦粉、粉煤灰等，并加入減水劑、膨脹劑和纖維。除此之外，具體施工過程中應用分段分層澆筑振搗的方法，將原有地下混凝土結構劃分為不同區塊進行分別澆筑與振搗。對于地下結構底板和頂板，實施澆筑后及時開展壓光，分層澆筑時不同區塊厚度需小于50cm，如開展多層持續澆筑，不同層次的澆筑時間間隔要小于混凝土初凝時間。嚴格做好混凝土測溫和控溫，需要在混凝土結構澆筑之后進行及時測溫，測溫點需設置在結構內部，合理確定澆筑測溫點位。為保證良好散熱效果，該建筑工程中提前在混凝土內部預埋管道，實現水冷散熱，并在施工完成后對其進行保溫和保濕，確保混凝土內部中心溫度與表面溫度差值小于25℃，具體養護時間大于半個月，避免因內外溫差并未有效平衡而產生裂縫情況，全面保障大體積混凝土結構施工質量和施工效率。

2.4 建筑主體結構的混凝土施工技術

A 建筑工程具體施工之前，結合業主需求和工程實際情況明確地基結構和整體建筑結構的強度計算方法，實現設計方案優化。該建筑采取全面分層和分層分段的施工辦法。在全面分層施工中，針對建筑主體結構進行分層澆筑和施工。在混凝土合理配比的基礎之上，將混凝土進行充分拌和并運送至施工場地，其中混凝土物料拌和時間須大于3min，確保各類原材料充分混合后再進行出料，混凝土運達施工場地后需合理控制其入模溫度，保持在15~20℃，并針對混凝土坍落度進行隨時檢測。混凝土泵送需保持連續性，管道杜絕彎曲，進行轉向輸送時可以適當降低輸送速度。

實施混凝土澆筑之前需提前進行外模綁扎，該工程應用木板和膠合板作為模板的主要施工材料，支撐結構應用?48mm 鋼管，其中模板材料共計3 套以循環利用。木板綁扎嚴格對照施工設計圖紙和方案內容進行規劃，明確模板的標高以及此結構中預埋件的所處位置，做好孔洞預留，隨后要詳細檢查支架結構的穩定性和牢固性；對于模板接縫處位置進行專項優化，避免出現跑漿、漏漿問題，木質模板要提前做好潤濕，并填充塞滿模板縫隙，檢查好相關安全設施。

混凝土澆筑時采取分層澆筑辦法，將每一層的澆筑厚度控制在600mm，特殊部位可以適當減小攤鋪厚度，確定為400mm 以下。與此同時，合理控制混凝土上下層的澆筑距離，確定為1.5m 以上間距，如澆筑部位為傾斜面，可適當拓展混凝土澆筑范圍。如果在混凝土澆筑過程中出現工程暫停施工情況，需保障期中的暫停時間小于其初凝時間，并綜合對照當前環境溫度、混凝土初凝時間、振搗深度等，做好施工流程控制[5]。

在混凝土振搗方面始終堅持快插慢拔，避免混凝土表面離析內部分層或出現孔洞，在分層澆筑時要確保振搗棒能夠插入下層混凝土，深度范圍控制在10cm左右，消除兩層混凝土之間的接縫，避免下層凝固、二者接縫不牢固。振搗時間可按照每一個點位（25±5）s 范圍，如混凝土表面不再出現塌落、沉降或氣泡，可以進行下一點位的振搗；可以分別應用梅花式、行列式或交錯式振搗點位排列方法，但要避免排列方式使用情況；振搗棒移動間距為（35±5）cm，振搗棒振搗時要避免碰觸鋼筋籠、模板和其他預埋件管道等，以進一步保障建筑主體工程質量。進行混凝土養護時要采取定期灑水和保溫原則，綜合應用浸水養護法和覆蓋澆水法，降低混凝土內外溫差，避免出現混凝土裂縫問題。

2.5 工程質量驗收

A 建筑工程在預定施工周期內圓滿完成施工建設，不論是地下室大體積混凝土澆筑工程還是建筑主體混凝土澆筑施工，均達到了《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ 3—2010）、《建筑地基基礎技術規范》（DBJ 13-07—2006）等規范要求[6]。針對施工現場混凝土澆筑出現的裂縫情況進行專項論證與問題分析，此類裂縫大多為表面裂縫并不會直接影響建筑主體結構的荷載力，同時也不會對建筑外觀造成過大影響，因此在進行裂縫處理時應用鑿除法進行施工修補，保障建筑結構外觀統一性，修復效果良好。應用結構補強法修補剪力結構的混凝土施工部分，沿著混凝土裂縫方向開鑿“V”字形槽，并向兩側鑿出（15±5）cm 混凝土，深度控制為2cm 左右，隨后用水沖洗、充分干燥后應用水泥砂漿進行局部補強。在施工現場管理中選派專業監理人員和施工管理人員，落實精細化管理原則，尤其對于混凝土拌和過程中的原材料應用情況進行監督和檢查，確保應用低碳材料避免材料過度浪費，防止資源閑置問題和環境污染問題的發生。A 建筑工程中始終沿用低碳建筑項目管理模式，對不同類型施工原材料和混凝土結構施工質量是否出現裂縫問題進行專項檢查，強化不同環節施工技術的把控，預期效果明顯，工程質量水平符合工程深度質量驗收指標。

3 結語

總而言之，現如今我國綜合國力水平以及經濟發展水平大幅度提升，建筑行業領域的發展速度越來越快，諸多建筑企業為提高經濟效益并落實項目管理、“雙碳”戰略原則，積極應用低碳類型施工技術和工程質量控制辦法。本文圍繞低碳建筑工程中混凝土施工技術進行全面研究與分析，并以某地A 建筑工程項目為具體案例，分別探究了該工程中地下室大體積混凝土施工技術以及建筑主體結構的混凝土施工辦法，該工程施工技術和質量標準滿足工程標準需求，有較強參考價值。