萬達國際大廈基礎(chǔ)混凝土試驗分析

劉　強　劉建蘭

摘要：針對萬達國際大廈基礎(chǔ)大體積混凝土施工中存在的水化熱高、收縮量大、容易開裂等技術(shù)問題，通過大量混凝土的試驗研究，從原材料的選擇、配合比的設(shè)計、物理力學性能試驗、混凝土性能試驗系統(tǒng)分析了各種混凝土配合比的試驗結(jié)果，確定了混凝土的最佳配合比。對同類工程有一定的參考作用。

關(guān)鍵詞：混凝土；凝結(jié)時間；坍落度；膨脹劑；試驗分析

中圖分類號：TU528文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2009）16-0178-02

一、概述

萬達國際大廈位于東營市東城經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，是集金融、大型會議、商場等綜合設(shè)施于一體的商務(wù)辦公樓，與市府大樓共同組成東營市標志性建筑群。其結(jié)構(gòu)復雜，底板厚度很大且厚度不一，有許多變截面處，部分厚度超過 2m，混凝土等級為C40P8。為保證混凝土質(zhì)量，我們按照設(shè)計和施工要求，進行了試驗，并按照試驗結(jié)果嚴格控制施工，保證了工程的結(jié)構(gòu)安全，工程的質(zhì)量達到了較高的水準。現(xiàn)對試驗情況進行分析總結(jié)，積累經(jīng)驗利于以后檢測試驗工作。

二、試驗室方案

（一）原材料的選擇

1．水泥：使用山鋁P.O42.5水泥 ，該水泥質(zhì)量穩(wěn)定，各項性能均達到規(guī)范要求，強度富裕系數(shù)較大，與外加劑、摻合料有比較好的適應(yīng)性，見表1、表2：

2．膨脹劑：選用青島潤天牌膨脹劑 ，該膨脹劑與水泥適應(yīng)性較好，見表3：

3．河砂：選用青州中砂，細度模數(shù)2.9，含泥量1.5%，泥塊含量0.4%。

4．碎石：選用青州碎石，公稱粒徑5～31.5mm，壓碎指標值5.0%，含泥量0.4%，泥塊含量0.1%。

5．粉煤灰：選用山東華能Ⅰ級粉煤灰。細度10%，需水量比91%，燒失量3.7%。

6．泵送劑：選用省建科院FNC型泵送劑。減水率23%，凈漿流動度210mm，比重1220kg/m3。

（二）混凝土配合比初步設(shè)計

為了確定混凝土的工作性能、強度、 膨脹率和 收縮率，我們設(shè)計了七個配合比進行對比試驗見表4：

（三）混凝土物理力學性能試驗

對于本工程混凝土的澆筑，建議混凝土現(xiàn)場坍落度定為180±15mm。

1．混凝土工作性能試驗。

2．強度試驗結(jié)果比較

（四）混凝土性能試驗

1．混凝土限制膨脹率和限制收縮率試驗。（1）試驗?zāi)康模嚎疾鞊脚c不摻膨脹劑系列配合比混凝土的限制膨脹率及限制收縮率；（2）試驗方法：遵循《補償收縮混凝土的膨脹率及干縮率的測定方法》（GB50119-2003），試驗步驟簡要如下：當混凝土抗壓強度達到3～5MPa時拆模（成型后12～16h），測量試件初始長度。成型日算齡期，在20±2℃水中測定3d、7d、14d的長度，然后轉(zhuǎn)入室溫為20±2℃，相對濕度為60±5%的恒溫恒濕室內(nèi)養(yǎng)護，分別測定28d、42d的長度；（3）試驗配合比：混凝土強度等級C40，水膠比0.39，砂率45%；（4）試驗結(jié)果及分析見表7：

試驗表明，混凝土的限制膨脹率隨著膨脹劑的摻量增大而增大（A6>A5>A4），摻加膨脹劑混凝土的限制膨脹率要高于不摻膨脹劑的混凝土；不摻加膨脹劑時，單摻粉煤灰混凝土（A3）的限制膨脹率高于雙摻“礦粉+粉煤灰”配比（A1）；單摻粉煤灰時，取代量低時混凝土（A7）在早期3d還有收縮，到7d后限制膨脹率接近A1。

2．混凝土溫升試驗。（1）試驗?zāi)康模嚎疾霢1、A3、A4三個配合比混凝土的溫升，并以28d強度評定設(shè)計的配比進行對比試驗；（2）試驗要求：模仿現(xiàn)場條件，成型1m3混凝土，用聚苯板保溫，每隔一定時間測定混凝土中心溫度；（3）試驗配合比見表8及曲線。

由混凝土溫升曲線圖可以看出，A1（雙摻粉煤灰+礦粉）最高溫升出現(xiàn)的最晚，80h左右A3（單摻粉煤灰）、A4（摻粉煤灰+膨脹劑）升溫曲線非常相似，均在60h左右溫升達到最高；而按28d強度評定設(shè)計的對比試樣（摻粉煤灰+膨脹劑）在50h左右就達到最高溫升。

（4）熱工計算參數(shù)與實際測量參數(shù)對比表：

（五）實驗結(jié)果分析

1．混凝土補償收縮試驗表明，該工程大體積混凝土的限制膨脹率隨著膨脹劑的摻量增大而增大，摻膨脹劑混凝土的限制膨脹率高于不摻膨脹劑混凝土的，水泥量高的A7（粉煤灰+膨脹劑），混凝土早期3d有收縮。

2．A1、A3、A4三個配合比，從溫升方面看均滿足大體積混凝土的澆筑要求。A1（雙摻礦粉+粉煤灰）絕熱溫升在80h左右達到最高，從溫升方面效果最好；A3（單摻粉煤灰）、A4（摻粉煤灰+膨脹劑）升溫曲線類似，均在60h左右達到最高絕熱溫升。

3．通過高摻粉煤灰，降低水泥用量，混凝土的澆筑溫度控制可以放寬，入模溫度控制在30℃以內(nèi)，混凝土中心溫度不超過70℃，適當?shù)谋乜梢詽M足溫差控制的要求。

三、結(jié)語

1．由“P.O42.5水泥+粉煤灰”方案配制的混凝土在降低水化熱方面要優(yōu)于“礦渣水泥”方案。因礦渣的水化熱約為水泥的85％～90%，在降低水化熱方面效果不大；粉煤灰早期不放熱，可以有效地降低混凝土的水化熱，減少混凝土內(nèi)外溫差，降低混凝土出現(xiàn)溫差裂縫的危險，同時，后期發(fā)揮Ⅰ級粉煤灰的火山灰效應(yīng)所帶來的孔徑細化作用以及未反應(yīng)的粉煤灰顆粒的“內(nèi)核作用”，使混凝土后期強度持續(xù)得到提高。

2．對膨脹劑的使用要考慮膨脹劑和水泥的適應(yīng)性，并要控制膨脹劑的摻量，對于加入膨脹劑的混凝土養(yǎng)護條件要保證充分考慮了以上因素的影響，膨脹劑使用才能取得滿意效果。

3．計算混凝土絕熱溫升時，必須采用水泥的實測水化熱值，以保證計算值與實測值不產(chǎn)生過大誤差。

4．民用或公用建筑的大體積混凝土一般達不到絕熱狀態(tài)，混凝土的最高溫度常出現(xiàn)在澆筑后的2～4天，這種情況可能有以下兩種原因：其一，混凝土的體積不夠大；其二，混凝土的配筋率較高，散熱作用明顯。因此，這種情況下一些手冊中計算大體積混凝土溫升和裂縫控制計算就不太適用，因根據(jù)實際情況進行試驗或加以調(diào)整。

5．對于澆筑大體積混凝土不僅要控制混凝土的內(nèi)外溫差，還要控制混凝土內(nèi)部的絕對溫度，防止混凝土內(nèi)部溫度過高對混凝土的耐久性造成危害。

參考文獻

[1]葉林昌，沈義．大體積混凝土施工[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社．

[2]中國工程院土木水利與建筑學部，工程結(jié)構(gòu)安全性與耐久性研究咨詢項目組．混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計與施工指南[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004.

[3]彭立海．大體積混凝土溫控與防裂[M]．黃河水利出版社，2005．

作者簡介：劉強，供職于東營市建筑工程質(zhì)量檢測站，研究方向：工程管理；劉建蘭，供職于山東開元建設(shè)監(jiān)理公司，研究方向：工程管理。