大體積基礎(chǔ)底板C40P8混凝土設(shè)計(jì)方案及施工

高國(guó)成

（威海市長(zhǎng)峰建筑工程公司，山東 威海 264205）

0 前言

大體積混凝土設(shè)計(jì)思路重點(diǎn)要考慮的一個(gè)重要指標(biāo)是水化熱。大體積混凝土最小實(shí)體邊不小于 1m，或因膠凝材料水泥水化熱而導(dǎo)致有害裂縫產(chǎn)生。在混凝土配合比設(shè)計(jì)應(yīng)注意降低水化熱，使混凝土水化溫度控制在一定的范圍內(nèi)，以保證混凝土不會(huì)生產(chǎn)有害裂縫。采用低水化熱的材料或者能降低水化熱的材料，這是設(shè)計(jì)的立腳點(diǎn)。當(dāng)然，光從配合比設(shè)計(jì)的角度還是不能完全控制因水化熱生產(chǎn)的裂縫，也要用施工的管理手段同時(shí)調(diào)整。本文從實(shí)際成功的案例略談設(shè)計(jì)方案及施工手段。

1 人防底板工程基本情況

該人防工程圖紙?jiān)O(shè)計(jì)電梯井最厚部分為 4m，周邊為 2m，其余承臺(tái)和底板為 60～80cm，總預(yù)算混凝土澆筑量約為 4000m2，圖紙?jiān)O(shè)計(jì)混凝土等級(jí)為 C40，抗?jié)B等級(jí)為 0.8MPa，即 P8。為了防止裂縫，圖紙?jiān)O(shè)計(jì)需摻加聚丙烯 PP 纖維，摻加量為 0.9kg/m3，水膠比≯0.5，水泥用量≯300kg/m3。

2 配合比設(shè)計(jì)思路

（1）根據(jù)實(shí)際施工條件，滿足設(shè)計(jì)要求的設(shè)計(jì)強(qiáng)度和抗?jié)B要求。

（2）滿足設(shè)計(jì)要求外，把混凝土的抗裂縫設(shè)計(jì)作為設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，建議設(shè)計(jì)齡期為 90 天。

3 配合比設(shè)計(jì)原則

（1）合理選擇優(yōu)質(zhì)的混凝土原材料，凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)的水泥，選擇具有緩凝和減水雙重效果的外加劑。

（2）采用“雙摻”技術(shù)，大摻量摻加優(yōu)質(zhì)粉煤灰、礦渣粉，減少水泥用量帶來(lái)的水化熱。

（3）按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)要求摻加膨脹劑和聚丙烯 pp 纖維，增強(qiáng)抗裂性能；

（4）選擇干凈符合級(jí)配要求的骨料，細(xì)骨料采用泵送要求的中砂，含泥量≯2%，粗骨料要選用大粒徑，抑制水泥水化熱帶來(lái)的應(yīng)力過(guò)大造成的開(kāi)裂。

（5）提前 3～5 天儲(chǔ)存粉料，過(guò)程中提前與粉料供應(yīng)商溝通，預(yù)備低溫（≤60℃）的粉料，這樣可以降低出機(jī)溫度。

（6）提前 2～3 天，把攪拌用水抽滿，利用外界的環(huán)境溫度來(lái)降低攪拌用水溫度。

4 實(shí)際原材料的選用

（1）水泥采用煙臺(tái)三菱水泥廠生產(chǎn)的 P·I52.5 水泥，C3S≤5%。

（2）粉煤灰采用華能電廠Ⅰ級(jí)粉煤灰，需水量比為90%。

（3）礦渣粉采用唐山曹妃甸盾石 S95 級(jí)礦粉，28天活性指數(shù) 103%。

（4）膨脹劑采用壽光利飛生產(chǎn)的 U 型，摻量為10%。

（5）威海凱悅置業(yè)有限公司生產(chǎn)的 WKY 聚羧酸外加劑，減水率為 25%～30%。

（6）砂子采用乳山的河砂，含泥量≤2%。

5 配合比的確定

（1）根據(jù) GB 50496—2009《大體積混凝土施工規(guī)范》規(guī)定，到澆筑工作面的混凝土坍落度不宜大于160mm，根據(jù)實(shí)際工程運(yùn)距和坍落度損失情況，確定設(shè)計(jì)坍落度為 180～200mm，經(jīng)計(jì)算確定水膠比為 0.4，小于規(guī)范水膠比和設(shè)計(jì)（要求不大于 0.5）。根據(jù)減水率確定單方用水量為 175kg/m3。

（2）膠凝總量為 435kg/m3，雙摻摻合料比例為44%，小于規(guī)范要求的 50%。根據(jù)摻加膨脹劑的混凝土試驗(yàn)，抗?jié)B等級(jí)為 P8 時(shí)，摻量為 9%～10%，均符合要求。

（3）按照攪拌站的骨料級(jí)配，砂率應(yīng)為 40%～42%，然后根據(jù)設(shè)計(jì)要求摻加 0.9kg/m3聚丙烯 pp纖維。

表 1 試驗(yàn)室配合比

經(jīng)試拌優(yōu)化后試驗(yàn)室配合比見(jiàn)表 1。

6 大體積溫度計(jì)算

混凝土拌合物出機(jī)溫度理論計(jì)算表見(jiàn)表 2。

表 2 混凝土拌合物出機(jī)溫度理論計(jì)算表

（1）由表 2 可得出混凝土拌合物的出機(jī)溫度為：

（2）混凝土澆筑溫度為：

（3）混凝土絕熱溫升值：

（4）查規(guī)范，可求出不同齡期的水化熱溫升（＜規(guī)范 50℃）：

3 天（4m），溫度為 41.4×0.74＝30.6(℃)；

3 天（2m），溫度為 41.4×0.63＝26(℃)；

6 天（4m），溫度為 41.4×0.73＝30.2(℃)；

6 天（2m），溫度為 41.4×0.61＝25(℃)；

9 天（4m），溫度為 41.4×0.72＝29.8(℃)；

9 天（2m），溫度為 41.4×0.59＝24.4(℃)。（5）內(nèi)部溫度預(yù)測(cè)值為：

3 天（4m），溫度為 30.6+19.5＝50.1(℃)；

3 天（2m），溫度為 26+19.5＝45.5(℃)

6 天（4m），溫度為 30.2+19.5＝49.7(℃)；

6 天（2m），溫度為 25+19.5＝44.5(℃)；

9 天（4m），溫度為 29.8+19.5＝49.3(℃)；

9 天（2m），溫度為 24+19.5＝43.5(℃)。

（6）施工覆蓋保溫溫度

根據(jù)規(guī)范規(guī)定混凝土澆筑體里表溫差不宜大于25℃，否則混凝土容易開(kāi)裂，因此結(jié)合當(dāng)天澆筑的溫度，應(yīng)保障混凝土的表面溫度為 20～35℃。

7 生產(chǎn)準(zhǔn)備保障

（1）提前 1～2 天的時(shí)間停止其他一切工地混凝土的供應(yīng)，攪拌站維修維護(hù)人員全面檢查攪拌站、攪拌車、汽車泵、鏟車等工作性能是否正常，是否需要進(jìn)行保養(yǎng)和維護(hù)。

（2）材料科提前把所有的材料備齊，尤其是水泥、粉煤灰、礦渣粉提前備滿，把攪拌站用水提前抽滿，與材料供應(yīng)商聯(lián)系保證 4000m3混凝土的各個(gè)原材料用量。

（3）生產(chǎn)經(jīng)理及時(shí)協(xié)調(diào)好道路運(yùn)輸工作和司機(jī)、攪拌車數(shù)量和各個(gè)崗位的替班工作。

（4）技術(shù)部做好試塊的制作、出場(chǎng)混凝土的質(zhì)量控制和現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)質(zhì)檢服務(wù)、資料的準(zhǔn)備。

8 現(xiàn)場(chǎng)混凝土施工管理

（1）對(duì)于 4m 厚的基礎(chǔ)底板，應(yīng)分層澆筑，建議分四層澆筑，每層預(yù)留間接時(shí)間為 2 個(gè)小時(shí)（初凝時(shí)間為 2.5 個(gè)小時(shí)），2m 厚基礎(chǔ)底板分兩層澆筑，其余的可以推移式連續(xù)澆筑。

（2）因是大體積混凝土，使用大摻量摻合料，現(xiàn)場(chǎng)試塊的制作要嚴(yán)格按照規(guī)范要求制作，并注重早期的養(yǎng)護(hù)條件，因此做好試塊盡量直接搬進(jìn)養(yǎng)護(hù)室進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

（3）混凝土澆筑面處理建議用平板振動(dòng)器在終凝前進(jìn)行抹壓處理。

（4）根據(jù)當(dāng)時(shí)威海的天氣情況，大體積澆筑應(yīng)注重保溫的養(yǎng)護(hù)，除了及時(shí)鋪貼黑色的保溫保濕地膜外，還應(yīng)準(zhǔn)備麻袋或者草簾子作為保溫養(yǎng)護(hù)措施。

（5）現(xiàn)場(chǎng)滿足條件的情況下，設(shè)置內(nèi)部循環(huán)水，降低內(nèi)部溫升，同時(shí)也要設(shè)置專人進(jìn)行溫控測(cè)量，當(dāng)實(shí)測(cè)偏差過(guò)大時(shí)，及時(shí)調(diào)整保溫養(yǎng)護(hù)措施。

（6）保溫保濕養(yǎng)護(hù)最少不低于 14 天，并應(yīng)經(jīng)常檢查保溫保濕的材料的完整性。保持混凝土表面處在濕潤(rùn)狀態(tài)中。

（7）混凝土澆筑后 7～14 天偏保溫養(yǎng)護(hù)，14 天以后偏保濕養(yǎng)護(hù)。前者保證水泥水化熱帶來(lái)的有害裂縫和強(qiáng)度的發(fā)展，后期主要為混凝土摻合料二次效應(yīng)的發(fā)揮提供有力條件。

9 結(jié)論

（1）大體積設(shè)計(jì)要采用復(fù)摻摻合料，盡最大程度降低水泥的用量，同時(shí)采用緩凝大的外加劑降低水化熱的進(jìn)程，讓水泥水化熱緩慢釋放熱量。同時(shí)也可以添加抗裂纖維，增強(qiáng)混凝土在塑性階段或者凝結(jié)硬化階段開(kāi)裂的概率。

（2）大體積混凝土施工合理措施和方法也是有效地解決混凝土水化熱開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)。攪拌站技術(shù)人員應(yīng)和施工方進(jìn)行有效溝通，應(yīng)把施工措施提到影響水化熱開(kāi)裂的重要因素。

[1] GB 50496—2012．大體積混凝土施工規(guī)范[S]．

[2] 馮乃謙．高性能與超高性能混凝土技術(shù)[M]．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2015．

[3] 胡紅梅，馬保國(guó)．混凝土礦物摻合料[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2016．