天津中鋼國際廣場基礎(chǔ)底板C40P10大體積混凝土冬期施工

鄧霞，劉磊，張晶晶，陳軍亮

（天津金隅混凝土有限公司，天津 300300）

天津中鋼國際廣場基礎(chǔ)底板C40P10大體積混凝土冬期施工

鄧霞，劉磊，張晶晶，陳軍亮

（天津金隅混凝土有限公司，天津 300300）

大體積混凝土冬期施工容易出現(xiàn)受凍和溫度裂縫問題。本工程通過嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量、冬期混凝土配合比設(shè)計、生產(chǎn)過程控制、水化溫升計算和實測以及保濕保溫養(yǎng)護(hù)等措施，有效保證了施工質(zhì)量，為北方地區(qū)冬季大體積混凝土施工提供借鑒。

大體積混凝土；冬期施工；溫度計算；保溫養(yǎng)護(hù)

0 工程概況及施工安排

天津中鋼國際廣場基礎(chǔ)底板東西長約 70m、南北寬約 72m，底板施工面積約 5040m2，其中約有 1750m2，厚度為 5.5m，局部基坑厚度達(dá) 7.5m，3300m2厚度為4.5m，混凝土一次性最大澆筑量為 24000m3。施工時間為 2016 年 1 月，澆筑方式為溜管和長距離泵送，施工速率約 550m3/h，在 45 小時內(nèi)完成澆筑任務(wù)，要求混凝土不離析、不泌水、和易性和流動性好，澆筑施工現(xiàn)場如圖 1 所示。

圖 1 澆筑施工現(xiàn)場

1 底板混凝土配合比設(shè)計的要求

（1）底板混凝土強(qiáng)度等級為 C40，抗?jié)B等級為P10，對耐久性要求嚴(yán)格，要求混凝土擁有良好的體積穩(wěn)定性、密實性，抗碳化和抗化學(xué)侵蝕性能[1-2]。

（2）應(yīng)控制混凝土的堿含量≤3.0kg/m3，混凝土中的最大氯離子含量為 0.06%。

（3）基礎(chǔ)底板平均厚度 4.5～5m，一次性連續(xù)澆筑方量約 24000m3，時間緊供應(yīng)量大，要想滿足國家大體積混凝土施工規(guī)范，主要難點在于如何控制混凝土溫度應(yīng)力裂縫。

（4）混凝土采用溜槽方式進(jìn)行澆筑，混凝土要擁有較好的工作性、保水性、抗離析性能等諸多特點，且要保證混凝土 4 小時坍落度基本不損失，混凝土性能優(yōu)異。

2 原材料質(zhì)量控制

結(jié)合天津中鋼國際廣場 C40P10 混凝土冬季施工的特點，原材料應(yīng)滿足以下需求：

（1）水泥：選用振興 P·O42.5 中熱水泥，符合 GB 175—2007《通用硅酸鹽水泥》的標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2）礦物摻合料：選用礦物摻合料改善混凝土的工作性能、降低絕熱溫升。粉煤灰采用滄州臨港的 F類Ⅰ級灰，控制燒失量小于 2.0%，需水量比和細(xì)度滿足標(biāo)準(zhǔn) GB/T 1596—2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》的要求。礦粉選用唐山典實的 S95 級礦粉，該廠家產(chǎn)品質(zhì)量最為穩(wěn)定，其生產(chǎn)、儲存和運輸能力均能滿足需求，控制各項性能滿足標(biāo)準(zhǔn) GB/T 18046—2008《用于水泥和混凝土中的?；郀t礦渣粉》的要求。

（3）骨料：控制混凝土所用骨料入場無冰、雪塊夾雜，雨雪天氣尤其加強(qiáng)把控。砂選用盧龍?zhí)烊虎騾^(qū)中砂，含泥不大于 3.0%，細(xì)度模數(shù)控制在 2.4～2.8 之間，其他技術(shù)指標(biāo)滿足 GB/T 14684—2011《建設(shè)用砂》的要求。石子選用 5～25mm 連續(xù)級配，控制含泥量≤1.0%，針片狀含量≤7%，壓碎指標(biāo)≤10%，其他技術(shù)指標(biāo)符合 GB/T 14685—2011《建設(shè)用碎石卵石》的要求。

（4）外加劑：選用北京金隅科技的聚羧酸防凍劑，防凍組分選用復(fù)合型，無氯鹽，其檢測項目及指標(biāo)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn) GB 50119—2013《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》和 JC 475—2004《混凝土防凍劑》要求。

（5）熱水：使用站內(nèi)購買儲存的 40℃ 左右熱水，保證冬施期間混凝土的出機(jī)和入模溫度。

（6）對進(jìn)場膠凝材料要求廠家隨車附帶產(chǎn)品合格證及廠家報告，按照標(biāo)準(zhǔn)要求檢驗頻次進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)不合格原材料堅決退場。對進(jìn)場骨料也按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行檢驗，并派專人進(jìn)行協(xié)調(diào)統(tǒng)一堆放，不混垛。

3 配合比設(shè)計原則和選定

3.1 混凝土配合比設(shè)計依據(jù)

GB/T 50496—2009《大體積混凝土施工規(guī)范》JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》JG 104—2011《建筑工程冬期施工規(guī)程》

3.2 配合比設(shè)計原則

根據(jù)工程特點，我方對設(shè)計配合比進(jìn)行試配、性能檢測，經(jīng)過綜合評比，最終確定表 1 為施工混凝土配合比，根據(jù)現(xiàn)場鋼筋綁扎間距及現(xiàn)有原材料性能，特制定底部 8 層筋部位使用表 2 混凝土配合比，兩種配合比只對碎石級配進(jìn)行微調(diào)，其混凝土拌合物狀態(tài)、工作性能、凝結(jié)時間、強(qiáng)度等均符合要求。兩個配合比設(shè)計的原則歸納如下：

（1）采用水化熱低的水泥，降低混凝土硬化過程中的水化熱。

（2）采用大摻量礦物摻合料，占總膠材的 46%，其中使用 F 類Ⅰ級粉煤灰，降低混凝土水泥用量和用水量，推遲水化溫峰[3]。

（3）在滿足施工的情況下，砂率選擇 40%，盡量控制坍落度和細(xì)骨料的粒徑，提高混凝土的體積穩(wěn)定性。

（4）由于是大體積混凝土，配合比在設(shè)計上首先考慮抗壓強(qiáng)度采用 60d 進(jìn)行評定，規(guī)定 60 天齡期強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的 115% 以上。

各生產(chǎn)站點執(zhí)行統(tǒng)一生產(chǎn)配合比，膠凝材料用量不得進(jìn)行調(diào)整，砂石用量根據(jù)砂含水、含石量和碎石含水率進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，其他材料用量按照我方制定的配合比調(diào)整權(quán)限進(jìn)行調(diào)整。對配合比作出的任何調(diào)整，各站技術(shù)人員及時做好記錄，超出調(diào)整權(quán)限時應(yīng)及時報告技術(shù)質(zhì)量總指揮提出解決方案，取試強(qiáng)度如表 3 所示?；炷涟韬衔餇顟B(tài)見圖 2和 3。

表 1 底板混凝土施工配合比 kg/m3

表 2 底板 8 層筋部位混凝土配合比 kg/m3

圖 2 入溜管混凝土狀態(tài)

圖 3 入模混凝土狀態(tài)

4 底板混凝土水化溫升

該工程基礎(chǔ)底板施工正值冬期，溫度低且溫差大，為了降低大體積混凝土總溫升和減少結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差，控制混凝土的出機(jī)溫度、澆筑溫度和結(jié)構(gòu)溫升尤為重要，因此采用理論計算和實際監(jiān)測相結(jié)合的方式控制和預(yù)防出現(xiàn)溫度裂縫[4-5]。

表 3 混凝土力學(xué)性能

（1）水泥水化熱計算

已知水泥齡期 3d 時的累積水化熱 Q3=220kJ/kg，7d 時的累積水化熱 Q7=270kJ/kg，得水泥水化熱總量Q0=325kJ/kg。

根據(jù)配合比礦物摻合料用量，選用水化熱調(diào)整系數(shù)k=0.86，得膠凝材料水化熱總量 Q=kQ0=286(kJ/kg)。

（2）混凝土絕熱溫升 T(t)

其中：

T(t)――齡期為 t 時，混凝土的絕熱溫升，℃；

W――單方混凝土的膠凝材料用量，kg/m3；

Q――膠凝材料水化熱總量，為 286kJ/kg；

C――混凝土比熱容，取 1.0[kJ/(kg·K)]；

ρ――混凝土的容重，為 2406kg/m3；

m――取 0.40。

部分齡期混凝土絕熱溫升值列表如表 4。

表 4 混凝土絕熱溫升 ℃

（3）齡期為 t 時，混凝土中心的實際最高溫度計算：

其中：

Tm(t)――各齡期混凝土內(nèi)部實際最高溫度，℃；

T0――混凝土的澆筑溫度，10℃；

ξ――降溫系數(shù)。

計算得到的混凝土內(nèi)部最高溫度見表 5 和圖 4。

圖 4 計算得出混凝土溫升曲線

表 5 混凝土中心最高溫度 ℃

5 生產(chǎn)過程控制

（1）原材料入場檢測和質(zhì)量控制：生產(chǎn)前一周，各生產(chǎn)站點按照站點原材料儲存能力提前進(jìn)行存料，并分區(qū)存放，標(biāo)識清楚，避免混堆和誤用。重點關(guān)注礦粉、粉煤灰的顏色，確保質(zhì)量穩(wěn)定；砂、石含泥量，泥塊含量目測不得超指定要求。

（2）因施工季節(jié)屬于冬季施工，各生產(chǎn)站點按照要求做好環(huán)境溫度、原材料溫度、水溫、混凝土溫度等記錄工作，控制混凝土的出廠溫度和入模溫度滿足大體積混凝土冬季施工的質(zhì)量要求。

（3）生產(chǎn)前用熱水對生產(chǎn)設(shè)備預(yù)熱一下，避免開盤混凝土因溫度影響性能把控；生產(chǎn)時水與骨料預(yù)拌后投入外加劑、膠凝材料正式攪拌，攪拌時間要充分，一般主機(jī)電流穩(wěn)定時攪拌完成。

（4）生產(chǎn)過程中各站質(zhì)量控制人員每班對砂、石含水率和砂含石檢測頻率不得少于 4 次，根據(jù)試驗結(jié)果及時調(diào)整生產(chǎn)配合比，并填寫配料單、檢驗記錄等書面記錄。

（5）開盤后生產(chǎn)的第一車混凝土重點取樣檢測混凝土的工作性能，包含混凝土溫度、坍落度和擴(kuò)展度，并留樣測量 4h 經(jīng)時損失，根據(jù)檢測結(jié)果對生產(chǎn)配合比進(jìn)行調(diào)整。

（6）混凝土出廠前各站點質(zhì)檢人員實測混凝土出廠坍落度、擴(kuò)展度，對前 5 車混凝土應(yīng)車檢上述指標(biāo)，待混凝土狀況穩(wěn)定后每 1 小時檢測一次，檢測結(jié)果滿足坍落度 (220±20)mm，擴(kuò)展度 (550±50)mm，控制混凝土出機(jī)溫度≥10℃ 且≤15℃等要求。

（7）試驗人員嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)要求的混凝土取樣頻率進(jìn)行留試，混凝土試塊留制數(shù)量應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定。

6 底板混凝土到場澆筑及養(yǎng)護(hù)

（1）天津中鋼國際廣場基礎(chǔ)底板冬期施工混凝土性能設(shè)計指標(biāo)如表 6 所示。

表 6 底板冬施期間技術(shù)控制指標(biāo)

（2）混凝土澆筑前，清除干凈模板和鋼筋上的冰雪和污垢，尤其積水。

（3）運輸車輛到達(dá)車輛等候區(qū)，在該處的技術(shù)人員負(fù)責(zé)對車內(nèi)混凝土的狀況進(jìn)行目測，查看混凝土是否有離析情況，坍落度是否符合施工要求，檢測合格方可進(jìn)入施工現(xiàn)場?；炷劣须x析情況應(yīng)退回所供站點處理；坍落度不符合澆筑要求時，可使用外加劑進(jìn)行微調(diào)，外加劑調(diào)整量按照不超過配比摻量的 0.3% 執(zhí)行。

（4）泵送混凝土在澆筑前應(yīng)對泵管進(jìn)行保溫，并應(yīng)采用與施工混凝土同配合比砂漿進(jìn)行預(yù)熱。

（5）對出面混凝土的養(yǎng)護(hù)，應(yīng)邊澆筑邊覆蓋，盡快采用塑料薄膜和棉氈覆蓋進(jìn)行保濕保溫養(yǎng)護(hù)，減少熱量散失，促進(jìn)混凝土強(qiáng)度增長，并控制混凝土內(nèi)外溫差，防止裂縫產(chǎn)生[6]。

（6）在保溫養(yǎng)護(hù)過程中，應(yīng)對混凝土澆筑體里表溫差和降溫速率進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測，如圖 5 所示，實測溫度與理論計算基本一致，最高 49.4℃。當(dāng)實測結(jié)果不滿足溫控指標(biāo)的要求時，應(yīng)及時調(diào)整保溫養(yǎng)護(hù)措施。

7 結(jié)論

（1）天津中鋼國際廣場基礎(chǔ)底板施工時間為 2016年1月，施工方式為溜槽和長距離泵送，在 -10℃ 以上極端環(huán)境下，連續(xù)澆筑 45 小時，一次性連續(xù)澆筑方量2.5 萬方，平均每小時澆筑方量 550 方。

（2）通過采用熱水?dāng)嚢琛⒃牧蟽Υ婧瓦\輸過程保溫、泵送管道保溫及混凝土保溫養(yǎng)護(hù)等多種措施，保障高層泵送混凝土的入模溫度不小于 10℃，混凝土從出機(jī)到入泵、入模的全過程基本無熱量損失。

（3）采用塑料薄膜和保溫棉對澆筑后的基礎(chǔ)底板進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)，混凝土強(qiáng)度正常發(fā)展，滿足技術(shù)要求。

圖 5 中鋼底板實測溫度曲線

[1] 鄭家全．大體積混凝土施工質(zhì)量控制措施[J]．江西建材，2016(03)∶ 60．

[2] 鐘財貿(mào)．大體積混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用[J]．科技展望，2016(09)∶ 15-16．

[3] 牛興亮．大體積混凝土冬期施工技術(shù)研究[J]．建材技術(shù)與應(yīng)用，2014(03)∶ 35-37．

[4] 趙新華．大體積混凝土冬期施工技術(shù)應(yīng)用[J]．施工技術(shù)，2010(S2)∶ 192-194．

[5] 馬少雄，劉超群，符敏．大體積混凝土施工溫度控制研究[J]．鐵道建筑，2011(04)∶ 40-41．

[6] 周雅彤．對大體積混凝土施工技術(shù)的探討[J]．山西建筑，2008(06)∶ 173-175．

［通訊地址］天津市東麗區(qū)一經(jīng)路 6 號（東麗區(qū)水務(wù)局后） 天津金隅混凝土有限公司（300300）

Construction of C40P10 massive concrete of Tianjin International Steel Plaza in winter

Deng Xia, LiuLei, Zhang Jingjing, Chen Junlian
(Tianjin Jinyu Concrete Ltd., Tianjin 300300)

It is easy to be frozen and produce temperature cracks in the process of massive concrete construction in winter. It’s effective to guarantee construction quality and provide reference for massive concrete construction in the north area in winter through strictly controlling the quality of raw materials, concrete mix design in the winter, production and supply process control, calculation and test of hydration temperature rise as well as moisturizing insulation conservation measures.

massive concrete; winter construction; temperature calculation

鄧霞，女，工程師，主要從事混凝土技術(shù)研究。

陳軍亮，男，高級工程師，技術(shù)總工。