高层建筑转换层梁大体积混凝土施工技术
【关键词】转换层；大体积混凝土；荷载传递；收缩应力；裂缝控制。
1、工程概况
某工程是商住楼兼商用办公大楼。楼层共30层，地下室3层。建筑面积50000㎡，该工程第六层为转换层，结构特点是：楼板厚度大，楼面标高变化大，梁截面面积大，其中1600×2500的梁有12条，1600×500的梁有10条，800×2500的梁有4条。梁、墙板钢筋级别高，品种多，规格大，含钢率高，净跨度为⒏6-⒐0ｍ，施工荷载大，约为150-300kN/m,混凝土强度等级为C50,钢筋锚固长度大，大截面梁的钢筋需锚入下面至4层柱内等。
2、转换层梁施工所需解决的主要问题
2.1荷载的传递
因转换层梁截面尺寸较大，每延长米最大自重100KN/m,加上放时模板支撑自重及施工活荷载合计约106KN/m。如何解决此荷载的传递为其一问题。
2.2混凝土裂缝的控制以及选材
2.2.1外界气温变化
大体积混凝土施工期间，外界气温的变化对大体积混凝土开裂有重大影响。混凝土的内部温度是浇筑温度、水化热的绝热温升等各种温度的叠加之和。外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也愈高；如外界温度下降，会增加混凝土的降温幅度，特别在外界气温骤降时，会增加外层混凝土与内部混凝土的温度梯度，这对大体积混凝土极为不利。温度应力是温差引起的变形造成的。温差愈大，温度应力也愈大。
2.2.2混凝土的收缩变形
混凝土的拌合水中，只有约20%的水份是水泥水化所必须的，其余的80%都要被蒸发。混凝土在水泥水化过程中要产生体积变形，多数是收缩变形，少数为膨胀变形，这主要取决于所采用的胶凝材料的性质。混凝土中多余水分的蒸发是引起混凝土体积收缩的主要原因之一。
为控制大体积混凝土因水泥水化热而产生的温升，其他工程中通常采取下列措施：
(1)选用中低热的水泥品种
混凝土升温的热源是水泥水化热，选用中低热的水泥品种，可减少水化热，使混凝土减少升温。
(2)利用混凝土的后期强度
试验数据证明，每立方米的混凝土水泥用量，每增减10kg，水泥水化热将使混凝土的温度相应升降1度。因此，为控制混凝土温升，降低温度应力，减少产生温度裂缝的可能性，可根据结构实际承受荷载情况，对结构的刚度和强度进行复算并取得设计和质量检查部门的认可后，可采用f45、f60或f90替代f28作为混凝土设计强度，这样可使每立方米混凝土的水泥用量减少40~~70kg/m左右，混凝土的水化热温升相应减少4~~7度。利用混凝土后期强度，要专门进行配合比设计，并通过试验证明28天之后混凝土强度能继续增长。
(3)掺加减水剂木质素磺酸钙
木质素磺酸钙属阴离子表面活性剂，对水泥颗粒有明显的分散效应，并能使水的表面张力降低而引起加气作用。因此，在混凝土中掺入水泥重量0.25%的木钙减水剂，它不仅能使混凝土和易性有明显的改善，同时又减少了10%左右的拌合水，节约10%左右的水泥，从而降低了水化热。
(4)掺加粉煤灰外掺料
在混凝土內掺入一定数量的粉煤灰，由于粉煤灰具有一定活性，不但可替代部分水泥，而且粉煤灰颗粒呈球形，具有“滚珠效应”而起润滑作用，能改善混凝土的粘塑性，并可增加泵送混凝土要求的0.315mm以下细粒的含量，改善混凝土可泵性，降低混凝土的水化热。
(5)粗细骨料选择
宜优先选用以自然连续级配的粗骨料配制混凝土。因为用连续级配粗骨料配制的混凝土具有较好的和易性、较少的用水量和水泥用量以及较高的抗压强度。在石子规格上可根据施工条件，尽量选用粒径较大、级配良好的石子。因为增大骨料粒径，可减少用水量，而使混凝土的收缩和泌水随之减少。同时亦可减少水泥用量，从而使水泥的水化热减少，最终降低了混凝土的温升。当骨料粒径增大后，容易引起混凝土的离析，因此必须优化级配设计，施工时加强搅拌、浇筑和振捣等工作。
(6)控制混凝土的出机温度和浇筑温度
为了降低大体积混凝土总温升和减少结构的內外温差，控制出机温度和浇筑温度同样很重要。混凝土的原材料中石子的比热较小，但其在每立方米混凝土中所占的重量较大；水的比热最大，但它在每立方米混凝土中所占的重量较小。因此对混凝土出机温度影响、最大的是石子及水的温度，砂的温度次之，水泥的温度影响很小。为了进一步降低混凝土的出机温度，其最有效的办法就是降低石子的温度。在气温较高时，为了防止太阳直接照射，可在砂、石堆场搭设简易遮阳装置，必要时须向骨料喷射水雾或使用前用冷水冲洗骨料。
而本工程中转换层梁属大体积混凝土，易产生温差与收缩裂缝。如何解决温差与收缩产生的裂缝为第二个问题。
3、以下由几个方面解决施工中出现的两个主要问题
3.1施工方案的选择
经设计单位同意采用分段分层浇筑方法，层厚80㎝，此方法可使混凝土水化热大部分从表面上散热，又可减少温度上升，使浇筑后的温度分布均匀。降低混凝土内外温差，减少温度收缩应力，防止由水化热过度集中导致裂缝产生。
3.2施工准备
3.2.1配合比设计及确定
混凝土随着科学不断发展；其用途也越来越广泛；已到了跨行业，跨科学；相互渗透的非常广泛的领域。混凝土配合比设计牵涉到几个方面的内容：一、要保证混凝土硬压后的强度和所需要的其他性能和耐久性；二、要满足施工工艺易于操作而又不遗留隐患的工作性；三、是在符合上述两项要求下选用合适的材料和计算各种材料的用量；四、是对上述设计的结果进行试配、调整，使之达到工程的要求；五、是要达到上述要求的同时，设法降低成本。
普通混凝土是由水泥、水、砂、石四种材料组成的，混凝土配合比设计就是解决4种材料用量的3个比例，即水灰、砂率、胶骨（胶凝体与骨料的比例）。
根据笔者的观察和较深入的了解，认为混凝土在配合比设计方面应注意以下几个问题：①配合比设计前的准备工作应不同；区分数理统计反非数理统计方法评定混凝土强度的不同；②生产配合比的调整及施工中的控制；③在保证质量的前提下，应注重经济效益。
大梁浇筑属大体积混凝土工程，为降低水化热采用普硅PO525水泥，其水化热每千克水泥为250KJ。用“双掺”配合比即掺缓型的高效减水剂加大掺量粉煤灰。在保证C50的前提下尽量减少水泥用量以减少发热源。混凝土坍落度为150±30㎜，配合比为PO525型水泥424㎏/m³、Ⅱ级粉煤灰106㎏/m³、砂629㎏/m³、石1059㎏/m³、水170㎏/m³、减水剂⒒7㎏/m³。
3.2.2混凝土应力与收缩应力分析
该转换层梁混凝土浇筑时间为12月底，平均气温为15-20℃，混凝土入模温度控制在≤25℃。经计算预估龄期30d时，混凝土的收缩应力为σ＝⒈63MPa＜ft＝2MPa（C50混凝土30d龄期时的抗拉强度）。
3.3施工现场准备
3.3.1主要设备选用
设备选用2台HBT60内燃机驱动的混凝土输送泵。十支H26X-50,四支H26X-25振动棒和两台ZF80-50平板式振动器。
3.3.2测温设备、测温点的布置及测温要求
在大梁中线位置每隔4米布置一个测温点。每点埋入3根Ø25镀锌铁管，深度分别为0.15米、1.3米、2.3米，上、中、下三个位置共54个测位。第一个星期每天测三次（5:00、14:00、23:00），第二个星期每天两次并作好记录。当混凝土表面温差超过25℃时，要及时采取保温措施，用塑料薄膜或湿麻袋覆盖。
3.3.3荷载的传递
为了保证施工荷载能有效地传递和支顶系统全部安全可靠，本次施工支模系统选用门型支架及扣件，而且选用完好的产品。浇混凝土过程中需密切监视下面第5层浇混凝土相应位置，观察模板变形情况，发现支架失稳现象立即停止浇混凝土并作加固处理。为了保证荷载顺利传递，待第5层梁板浇混凝土龄期超过15天后才进行第6层梁板浇混凝土，待第6层浇混凝土龄期超过10天后才能拆除下面第4层的支顶。
3.4混凝土浇筑工艺
3.4.1混凝土浇筑方向及顺序
本层梁板混凝土浇筑历时60小时。
混凝土浇筑分I至Ⅳ段，方向由东西面同时
向中间浇筑（因考虑到混凝土泵管
方向），如图1示流水段划分：
3.4.2泌水处理
在浇筑过程中及时将水泥浆和泌水排到一端或两端，用清水泵抽出，消除泌水对混凝土层间粘结力的影响，提高混凝土的密实度及抗裂性能。
3.4.3混凝土表面处理
混凝土初凝前按设计标高找平和抹压；初凝后终凝前再抹压一遍，使混凝土表面更密实，闭合收水裂缝，避免收缩裂缝产生。
3.5混凝土养护
对大面积混凝土的养护主要是控制混凝土中心和表面温度的温差。保持一定的湿度，防止产生裂缝，而养护的手段不外乎混凝土内部降温法和保温法。在工程实践中；主要是以薄膜加麻袋的保温法为主，并且只要按要求做好了，效果还是很好的。
在梁底与两侧模内表面加封一层0.5㎜塑料薄膜，并加盖一层3㎜厚的木夹板保温保湿。混凝土终凝后12小时，混凝土表面加盖一层塑料薄膜，并浇水养护。
3.6测温结果
根据对混凝土大梁的测温结果分析，梁上温差基本呈抛物线分布，表面与中心温差最大为25℃左右。说明本工程保温措施良好，满足温控要求。
4、结束语
大体积混凝土梁的施工质量除了必须满足强度、整体性、耐久性、抗渗等要求外，还必须解决控制因变形而产生的裂缝和荷载传递的技术难题。大部分混凝土结构物裂缝的主要原因是由于变形作用引起的，而变形作用包括温度、湿度、沉降等因素。在这几种变形中，温度引起变形的裂缝占主要部分。而荷载主要有混凝土自重和施工荷载。为此，本工程着重解决“湿度场”，严格控制“温度场”，保证支顶系统整体性和荷载顺利传递，最终取得满意的结果。