高层建筑混凝土施工技术分析

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　　摘要：高层建筑已成为城市精神文明和经济建设水平的象征，是城市走向现代化的必然产物。因此，必须高度重视高层建筑的施工质量问题。本文着重阐述了高层建筑施工中的混凝土施工技术和要求，以供技术和管理人员参考。
　　关键词：高层建筑；混凝土；施工；材料
　　
　　轻质高强材料的发展、设计理论和计算机技术的进步以及新的施工机械和施工技术的出现，都为高层建筑的建造提供了可能。同时由于城市人口地猛增和城市用地有限、地价昂贵，客观上迫使建筑物不断向高层发展，再加上国际交往的日益频繁和世界各国旅游事业的发展，更促进了高层建筑的蓬勃发展。如今，高层建筑已成为城市精神文明和经济建设水平的象征，是城市走向现代化的必然产物。因此，必须高度重视高层建筑的施工质量问题。本文着重阐述了高层建筑施工中的混凝土施工技术和要求，以供技术和管理人员参考。
　　1、混凝土原材料及配合比要求
　　1.1 水泥集料
　　水泥宜选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，水泥用量要根据结构设计强度确定。《钢筋混凝土工程施工及验收规范》）规定，最小水泥用量宜为300kg/m3。集料的粒径和级配对泵送混凝土影响较大，一般碎石的最大粒径与输送管内径之比，宜小于或等于1:3，卵石则宜小于或等于1:2.5。集料的级配应符合要求，使用时可根据砂石的供应情况测定级配曲线。粒径在0.315mm以下的细集料所占比重一般不应少于15%，在20#左右为宜。泵送混凝土应比普通混凝土适当提高砂率，以适应管道输送的要求。在不影响混凝土强度，又能保证可泵性的条件下，一般砂率宜为40%-50%。
　　1.2 外掺剂
　　泵送混凝土以及高性能混凝土均应掺一些细掺料，以改善混凝土的流态、和易性及砂石间的粘聚力。当前用得最多的细掺料有水淬高炉矿渣、粉煤灰、沸石岩粉、硅粉尘（又称硅灰），它们都有一定的活性，可提高早期或后期的强度。粉煤灰中含有大量球形玻璃体，具有较高活性，不仅对混凝土强度，尤其是后期强度有利，并且能改善工作性，已在泵送混凝土中大量掺用。采用矿渣水泥时，可掺加水泥用量的20%高级磨细粉煤灰，以置换10%的水泥。泵送高度超过，可适当多掺，具体用量需通过试验确定。泵送混凝土常温下施工，一般掺加减水剂――木质磺酸钙，掺量宜为水泥用量的0.25%-0.3%（粉剂），可提高坍落度50-60mm，同时可减少10%拌合水，节约10%左右的水泥。冬季施工可采用早强型、早强抗冻型外加剂，对混凝土有流化、早强、抗离析、防泌水等作用，可提高混凝土坍落度。
　　1.3 坍落度
　　泵送混凝土坍落度宜为坍落度大小要根据具体情况而定，如管道转弯较多、建筑高度较高时，坍落度宜适当加大。泵送出口的流态混凝土，石子不应露出，更不能散开。若喷出一半就散开，说明和易性不好；若喷到地面时砂浆飞溅严重，说明坍落度太大。坍落度的选用见下表：
　　表1泵送混凝土坍落度选用表
　　泵送高度（m） 小于30 30-60 60-100 大于100
　　坍落度（mm） 100-140 140-160 160-180 180-200
　　2、混凝土泵的选用
　　混凝土泵按构造原理可分为挤压式和柱塞式两种。挤压式混凝土泵的特点是构造简单，造价低，易损件少，但压力较低，水平运距最大200m，垂直运距不超过50m，常用国产HBJ30型挤压式混凝土泵。柱塞式混凝土泵的压力一般可达5MPa，水平运距达600m，垂直运距为150m。高压泵的压力可达19MPa，垂直运距为250m。混凝土缸筒的使用寿命可达50000m3，其优点是工作压力大、排量大、输送距离长。
　　3、管道的选用与敷设
　　混凝土输送管是由无缝钢管制成，壁厚有3~4mm薄壁管和6~8mm厚壁管两种。管径常用100、125、150三种，管长有0.5、1.0、2.0和3.0四种。除钢管外，还有软管以利混凝土浇筑和布料。薄壁管供7.0χ106Pa以下的中压用；厚壁管供7.0χ106Pa以上的高压使用。管道的敷设应按有关设计方案进行，一般应注意以下几点：（1）选择最短的直线距离；（2）泵机出口离垂直管距离，不宜小于泵送高度的1/3~1/4，用水平管敷设；（3）泵机出口配管口径，一般宜从175-150-125逐步过渡，过渡长度分别不宜小于500mm和1500mm；（4）逆流阀宜装在离泵机出口5m左右的水平管道上；（5）弯紧固连接，不得有颤动或晃动，否则影响泵送效果。
　　4、混凝土布料杆
　　混凝土布粒杆是输送和摊铺混凝土，并浇灌入模的一种专用设备，按构造分以下三种：
　　4.1 泵车附装布料杆
　　泵车附装布料杆是由二节或三节式臂架、支座、转盘及回转机构所组成。布料杆借助液压泵系统，能自由回转、曲伸，在允许的幅度范围内可将混凝土输送到任一点的模板内，垂直输送。目前我国常用的布料杆车水平运送距离为18~25m，垂直输送距离为20~28m，可用于高层建筑施工。
　　4.2 移置式布料杆
　　移置式布料杆适于高层建筑工程施工，它是一种置于楼层上的简易布料杆，由两节臂架输送管、转动支座、平衡臂、平衡重、底架及支腿组成，具有构造简单，人力操纵，使用方便和造价低等优点，可用塔吊移至不同的施工部位。
　　4.3 固定式布料杆
　　固定式布料杆包括布料系统和支承结构两个大部分，支承结构可以用型钢焊接结构塔架，或用无缝钢支柱塔架。用顶升装置可以自行顶升接高。整个布料杆可装设在建筑物内部电梯井处，随施工进度逐层向上爬升，形成内爬式布料杆。也可以安装于建筑物的外围，并与建筑拉结，形成附着式自升布料杆。
　　5、泵送混凝土施工要点
　　高层建筑混凝土的施工，除应按有关规范、规程的要求，确保施工质量外，重点是如何选择混凝土的垂直运输方法。目前，我国高层建筑施工中，常用塔式起重机、快速提升斗和混凝土泵等设备。采用塔式起重机加吊斗的方法，使用比较普遍；快速提升斗加塔架，附着于建筑物结构上，使用高度150m左右，这种方法简单方便，吊斗容量1m3，行速约60m/min，但需解决水平运输和浇筑问题；泵送混凝土是混凝土在泵的压力推动下，沿管道输送混凝土，一次完成水平、垂直运输。同时配以布料设备进行浇筑混凝土，具有效率高，费用低等特点。近年来商品混凝土的发展，以及混凝土搅拌站的广泛建立使用，泵送混凝土的推广使用都收到较好的效果。
　　为防止混凝土坍落度变化过大，一般要求混凝土从搅拌后90min内泵送完毕。泵送前，应用水、水泥浆或水泥砂浆润滑泵机和输送管道，以减少泵送阻力。泵机料斗上要装一个隔离大石块的筋网，派专人看守，发现大块应立即拣出。泵送宜连续进行，如不能连续供料时，可降低泵送速度，料斗中要有足够的混凝土，以防吸入空气造成阻塞。如需长时间停泵，应每隔3~4min使泵启动，同时开动料斗中的搅拌器，使之运转一会，以防混凝土凝固离析。
　　6、大体积基础混凝土施工建议
　　在高层建筑的基础工程中，常采用筏式基础、箱型基础和桩基础。这些型式的基础多具有结构厚、体形大、钢筋密集、混凝土量大、工程条件复杂和施工技术要求高等特点。大体积混凝土硬化期间，水泥在水化反应过程中释放的水化热所产生的温度变化和混凝土收缩的共同作用，会产生较大的温度应力和收缩应力，将会导致大体积混凝土基础结构出现裂缝。这些裂缝往往给工程带来不同程度的危害，因此，控制温度应力和裂缝的开展，是大体积混凝土基础施工的关键控制项目之一。
　　高层建筑大体积混凝土施工条件比较复杂，再加上混凝土原材料的性能差异较大，控制温度变形裂缝已不是单纯的结构理论问题，而是涉及到结构计算、构造设计、材料物理力学性能以及施工工艺等多学科的综合性问题，需要科研、设计、施工和监理单位的亲密协作，非此这一问题难以得到解决。近来有些学者指出：所谓大体积混凝土是指其结构尺寸已经大到必须采取相应技术措施，妥善处理温度差值，合理解决温度应力并控制裂缝开展的混凝土。大体积混凝土基础施工过程中，应从选料、配合比设计、施工方法、施工季节的选定和测温、养护等方面采取一系列的综合性措施，有效地克服大体积混凝土的裂缝病害。在施工组织上，编制切实可行的施工方案，制定合理的技术措施，这样才能防止产生温度裂缝，确保高层建筑的整体施工质量。
　　7、结束语
　　高层建筑混凝土的质量控制，包括了混凝土质量的原材料控制、生产控制、搅拌、振捣及养护控制等。在实际工程中，为保证施工质量的可靠性及建筑结构的安全性，必须对施工过程的各个工序进行必要的质量检查，尤其是对于隐蔽工程的验收，必须严格贯彻施工规范及相关要求。

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