大體積混凝土生產(chǎn)與澆筑施工質(zhì)量控制

孫傳孔

（淄博市建筑工程質(zhì)量安全監(jiān)督站，山東 淄博 255000）

0 引言

大體積混凝土工程，由于厚度及整體澆筑量大，混凝土內(nèi)部由于水泥水化放熱形成較高溫度，易導(dǎo)致較大的內(nèi)外溫差，且由于內(nèi)部溫度高，混凝土內(nèi)水份消耗大，從而極易造成混凝土結(jié)構(gòu)開裂。

因此，在達(dá)到混凝土設(shè)計(jì)要求的前提下，最大限度地降低水泥用量是降低混凝土內(nèi)部溫升及降低混凝土結(jié)構(gòu)開裂風(fēng)險的最有效技術(shù)途徑。

本文針對大體積混凝土原材料要求、配合比設(shè)計(jì)及生產(chǎn)、澆筑施工采取了一系列控制措施，使大摻量礦粉、粉煤灰高性能混凝土在大體積混凝土工程中成功應(yīng)用。

1 工程概況

淄博華潤大廈，建筑高度 17 7 m，筏板基礎(chǔ) C40P6 混凝土總量 11 000 m3，最小厚度 3.1 m，其中核心筒部位厚 8.9 m。

2 原材料選擇、質(zhì)量控制與確定

選擇使用合適原材料及對原材料進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制是保證混凝土配合比實(shí)現(xiàn)及混凝土質(zhì)量的首要條件。

2.1 原材料選擇與質(zhì)量控制原則

該工程屬大體積混凝土，技術(shù)要求高、混凝土澆筑量大，如混凝土出現(xiàn)質(zhì)量問題將造成較大損失。因此，原材料選擇與質(zhì)量控制原則是在符合標(biāo)準(zhǔn)要求前提下，部分指標(biāo)要高于國家標(biāo)準(zhǔn)。

1）水泥。選擇常年正常使用，與減水劑有良好適應(yīng)性、強(qiáng)度富余系數(shù)高、需水量低、具有熟料生產(chǎn)企業(yè)的P·O42.5 水泥。

2）礦渣粉。選擇大型鋼鐵企業(yè)自行粉磨礦渣生產(chǎn)的礦渣粉，不宜選用購買礦渣進(jìn)行粉磨加工的小型粉磨站礦粉。其比表面積、流動度比、活性指數(shù)應(yīng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn) S95 級要求。

3）粉煤灰。選擇燒失量、細(xì)度、需水量比符合標(biāo)準(zhǔn)要求且盡量小的Ⅱ級粉煤灰。

4）砂。選擇使用人工機(jī)制砂。淄博地區(qū)自 2006 年開始至 2010 年后基本使用人工機(jī)制砂，因其具有質(zhì)量可控及與膠凝材料有更好嚙合力，在高強(qiáng)、高性能混凝土中得到了很好的應(yīng)用。主要控制 MB 值符合標(biāo)準(zhǔn)要求，且盡量小、穩(wěn)定；2.5≤細(xì)度模數(shù)≤3.2；石粉含量≤7.0 %。

5）石子。選擇使用 5～3.15 mm 碎石。粒形要好，針片狀顆粒含量≤10 %，含泥量≤1.0 %。

6）減水劑。選擇使用緩凝型聚羧酸高性能減水劑，與選用水泥及其它膠凝材料有良好適應(yīng)性，緩凝組份適當(dāng)加大。

2.2 原材料確定與實(shí)測結(jié)果

根據(jù)以上原材料選擇原則，選擇確定了用于該工程基礎(chǔ)大體積混凝土的各種原材料，其主要技術(shù)指標(biāo)檢測結(jié)果如下。

1）水泥（P·O42.5 級）。3d 強(qiáng)度（M Pa）：抗壓 25.6；抗折 6.3；28d強(qiáng)度（MPa）：抗壓 52.7；抗折 10.8。

2）礦渣粉（S95 級）。比表面積 421 m2/kg；流動度比：98 %；活性指數(shù)：7d 86 %、28 d 103 %。

3）粉煤灰（Ⅱ級）。燒失量 2.7 %；細(xì)度 17.4 %；需水量比 99 %。

4）人工砂。細(xì)度模數(shù) 3.1；石粉含量 5.3 %；MB 值 0.85。

5）石子。5～31.5 mm 顆粒級配合格碎石；針片狀顆粒含量7 %；含泥量 0.2 %。

6）緩凝型聚羧酸高性能減水劑。與選定水泥、礦粉、粉煤灰摻合使用，適應(yīng)性良好；減水率 27 %；緩凝時間 5 h。

3 配合比確定

針對大體積混凝土，優(yōu)化合理的配合比是控制混凝土內(nèi)部最大絕熱溫升的關(guān)鍵。從降低混凝土水化熱、減小收縮考慮，配合比設(shè)計(jì)摻用 20 % 礦粉、20 % 粉煤灰、8 % UEA 膨脹劑進(jìn)行了多個試配試驗(yàn)。且依據(jù) GB 50496－2018《大體積混凝土施工規(guī)范》，經(jīng)過混凝土絕熱溫升、溫差計(jì)算符合標(biāo)準(zhǔn)控制要求（混凝土澆筑體的里表溫差不宜大于 25 ℃；混凝土澆筑體表面與大氣溫度差不宜大于20 ℃）［1］。最終確定混凝土配合比如表 1 所示，檢測結(jié)果如表 2 所示。

表1 混凝土配合比 kg/m3

表2 混凝土性能檢測結(jié)果

4 混凝土生產(chǎn)、澆筑施工控制措施

針對以上分析大體積混凝土的特點(diǎn)及確定的原材料、配合比要求，最終都要通過對混凝土生產(chǎn)及施工澆筑，采取必要的控制措施，才能確保大體積混凝土澆筑質(zhì)量。

4.1 預(yù)拌混凝土企業(yè)需采取的技術(shù)措施

1）按混凝土試配確定原材料訂購，并嚴(yán)格進(jìn)場檢驗(yàn)，確保達(dá)到以上內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)要求。

2）提前備好充足原材料，尤其是水泥盡量不使用新進(jìn)場水泥，避免溫度高，加大混凝土水化溫度。

3）提前做好應(yīng)急預(yù)案，以應(yīng)對設(shè)備（如攪拌機(jī)、裝載機(jī)等）故障、停電等特殊情況發(fā)生，確?；炷吝B續(xù)生產(chǎn)。

4）充分考慮連續(xù)作業(yè)影響，合理安排運(yùn)輸車輛、人員作息，保證安全生產(chǎn)。根據(jù)情況，提前做好租用車輛準(zhǔn)備。

5）質(zhì)檢人員深入現(xiàn)場，及時與施工人員就混凝土澆筑性能、凝結(jié)時間等情況進(jìn)行溝通，確?；炷涟韬臀镔|(zhì)量滿足標(biāo)準(zhǔn)及施工現(xiàn)場要求。

4.2 施工企業(yè)需采取的控制措施

1）提前確定好澆筑順序。本工程采取先澆筑核心筒深基坑，然后分層整體澆筑至頂面。

2）內(nèi)部設(shè)置循環(huán)水管，利用工地地下水，在混凝土內(nèi)部循環(huán)帶出熱量，降低混凝土內(nèi)部溫度。

3）按要求提前在混凝土內(nèi)部上（頂面下 50 mm）、中、下（底面上 50 mm），不同深度部位預(yù)埋測溫導(dǎo)線，按規(guī)定時間測溫并認(rèn)真做好記錄。當(dāng)出現(xiàn)內(nèi)外溫差過大時，及時采取應(yīng)對措施。

4）泵送澆筑過程中，控制一次性澆筑厚度不可過大，一般 300～ 500 mm，在下層混凝土初凝前保證再澆筑一層新混凝土。

5）嚴(yán)禁混凝土澆筑過程中隨意加水。一是降低混凝土強(qiáng)度，二是可造成較大泌水，影響表面質(zhì)量。

6）大體積混凝土，沉降收縮較大，一定要進(jìn)行二次振搗，且混凝土保護(hù)層厚度適當(dāng)加大。因其表面水泥漿較厚，在混凝土澆筑后要認(rèn)真進(jìn)行抹面處理?；炷琳駬v完畢，待混凝土臨近初凝，即用抹面機(jī)將混凝土表面浮漿抹進(jìn)混凝土內(nèi)，然后用拋光機(jī)或人工抹壓整平，以提高混凝土表面密實(shí)度及強(qiáng)度。

7）隨混凝土抹壓整平隨粘貼塑料薄膜，待混凝土終凝后充分澆水保濕養(yǎng)護(hù)（可用工地地下水，大量實(shí)踐證明采用溫度低于混凝土表面溫度的地下水直接澆淋大體積混凝土表面，不會造成混凝土裂縫），不少于14 d。根據(jù)現(xiàn)場測溫情況，決定采取何種保溫措施。

5 實(shí)體澆筑及質(zhì)量驗(yàn)證

通過采取以上控制措施澆筑該工程大體積混凝土基礎(chǔ)，連續(xù)澆筑混凝土10 806m3，用時 60 h?；A(chǔ)大體積混凝土如圖 1～2 所示。

圖1 華潤大廈深 8.9 m 基礎(chǔ)

圖2 華潤大廈基礎(chǔ)混凝土澆筑

泵送澆筑采用了 2 臺汽泵、2 臺地泵及 23 輛混凝土運(yùn)輸車，現(xiàn)場配備車輛調(diào)度員及混凝土質(zhì)檢員，及時調(diào)配車輛及觀察混凝土拌和物狀態(tài)，保證了混凝土順利澆筑施工?；炷琳駬v完畢，臨近初凝及時進(jìn)行了抹面處理及覆蓋塑料薄膜、二層棉氈保溫保濕養(yǎng)護(hù)，混凝土終凝后表面采取了蓄水養(yǎng)護(hù)。

從開始澆筑 12 h 后開始測溫。從測溫記錄看，混凝土澆筑 24 h 后溫度開始顯著上升，56 h 后達(dá)到最高溫度57.2 ℃以后開始逐漸降低，14 d 后溫度趨于穩(wěn)定。

整個測溫過程中，混凝土內(nèi)部最高溫度與混凝土表面下 50 mm 處溫差在 22 ℃ 以下，混凝土表面下 50 mm 處溫度與環(huán)境溫差在 17 ℃ 以下。整個測溫期間至混凝土澆筑 1 月后觀察，未發(fā)現(xiàn)混凝土有明顯裂縫?；炷翗?biāo)養(yǎng)試塊 28 d 平均強(qiáng)度為 46.7 MPa；60 d 平均強(qiáng)度為 55.6 MPa?？?jié)B試驗(yàn)達(dá)到 1.2 MPa 未出現(xiàn)滲水現(xiàn)象。

以上結(jié)果證明，確定的混凝土配合比及采取的一系列控制措施在該工程大體積混凝土中應(yīng)用是成功的。

6 結(jié)論

通過合理摻用礦粉、粉煤灰及使用人工砂、聚羧酸高效減水劑配制的高性能混凝土在大體積混凝土中成功應(yīng)用，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)如下。

1）保證混凝土在規(guī)定齡期內(nèi)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求前提下，盡量多摻用礦粉、粉煤灰，最大限度地降低水泥用量，從而降低混凝土水化放熱量。另外，通過大摻量礦粉、粉煤灰的應(yīng)用，更有利于節(jié)能降耗，有利于混凝土的持續(xù)發(fā)展。

2）優(yōu)選配足充分的原材料，特別是水泥，提前進(jìn)滿儲存罐，使水泥提前降溫。保持出廠混凝土拌合物質(zhì)量均勻、穩(wěn)定。

3）做好各種突發(fā)情況下的應(yīng)急預(yù)案，確保混凝土的連續(xù)供應(yīng)。

4）針對大體積混凝土特點(diǎn)，適當(dāng)增加減水劑中緩凝組份摻量，使混凝土凝結(jié)時間比正?；炷裂娱L4～8 h。

5）大體積混凝土由于水化放熱量大，內(nèi)部溫度高，混凝土更易因失水干燥收縮而引起開裂。因此，混凝土澆筑后的充分保濕養(yǎng)護(hù)是至關(guān)重要的。