廣州白云國際機(jī)場T2航站樓大體積混凝土工程應(yīng)用技術(shù)交底

黃偉杰，潘亞波

（1.廣州達(dá)程混凝土有限公司，廣東 廣州 510800；2.深圳市水泥及制品協(xié)會，廣東 深圳 518000）

0 前言

大體積混凝土施工是現(xiàn)在工程中常用到的一種施工方式。但是，由于大體積混凝土在水化過程中會出現(xiàn)收縮和水化熱釋放等情況，導(dǎo)致大體積混凝土內(nèi)部溫度迅速升高，造成大體積混凝土里內(nèi)外溫差較大的情況，使大體積混凝土出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，嚴(yán)重影響工程的質(zhì)量和耐久性。為了有效解決大體積混凝土開裂的問題，我們在施工過程中經(jīng)過科學(xué)合理的設(shè)計(jì)混凝土配合比，并結(jié)合施工現(xiàn)場施工、養(yǎng)護(hù)工藝，有效控制大體積混凝土中心峰值溫度，避免了大體積混凝土內(nèi)外溫度差過大所造成的裂縫問題，充分保證了工程的質(zhì)量。本文主要結(jié)合廣州白云國際機(jī)場T2航站樓北進(jìn)場下穿隧道工程實(shí)際混凝土施工案例，從原材料優(yōu)選、配合比設(shè)計(jì)、施工養(yǎng)護(hù)過程控制等方面進(jìn)行大體積混凝土生產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)交底。

1 工程概況

廣州白云國際機(jī)場T2航站樓北進(jìn)場下穿隧道工程，位于新白云國際機(jī)場已建候機(jī)樓北側(cè)，是白云機(jī)場T2航站樓的重要配套設(shè)施，該建筑工程要滿足2020年旅客的吞吐量在4500萬人次以上，由中國建筑第八工程局承建施工。該工程總面積20.66萬m2，地下2層，地上3層，其中地面建筑面積113306m2，地下建筑面積93294m2，建筑基底層面積41952m2，建筑高度14.450m。北進(jìn)場路下穿隧道南段工程是由k1+004.527～k0+693.177組成，采用上、中、下三層跨矩形框架結(jié)構(gòu)，全長311.35m，寬33.2m。其中頂板的厚度在0.9m，中板厚度在0.8m，底板厚度在1.1m，承臺的厚度在1.5m，承臺、底板屬大體積混凝土結(jié)構(gòu)。

該工程建筑級別為特級，建筑設(shè)計(jì)使用年限為50年，建筑的主體工程采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，耐火等級為一級，抗震級別為六級?？紤]到工程結(jié)構(gòu)的特殊性和工程施工復(fù)雜性，涉及地鐵、城軌、停車樓以及北進(jìn)場地下隧道工程，采用大體積混凝土進(jìn)行施工澆筑。

2 大體積混凝土配合比設(shè)計(jì)方向

（1）混凝土工作性能各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到施工要求，60d齡期能滿足力學(xué)性能和抗?jié)B性能要求。

（2）滿足力學(xué)性能和耐久性的前提下，合理選用原材料，最大限度降低水泥用量，從而降低混凝土結(jié)構(gòu)中心水化時(shí)的溫升峰值。

（3）盡量使溫升曲線趨于平緩，減少結(jié)構(gòu)水化過程的體積變化，防止混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生。

3 原材料

（1）水泥：使用英德海螺水泥有限責(zé)任公司生產(chǎn)的P.O 42.5水泥，三氧化硫含量2.20%，堿含量2.11%，氯離子含量0.029%，水泥的相關(guān)性能指標(biāo)見表1。

（2）粉煤灰：使用韶關(guān)市曲江區(qū)烏石港有限公司生產(chǎn)的Ⅱ級粉煤灰，細(xì)度為22%，需水量比101%，燒失量3.5%，28天強(qiáng)度活性指數(shù)達(dá)77%。

（3）礦渣粉：選用廣東省韶關(guān)市曲江區(qū)韶鋼嘉羊公司S95級礦渣粉，燒失量0.5%，流動(dòng)度比101%，三氧化硫0.86%，比表面積418m2/kg，28d活性指數(shù)103%。

表1 水泥的相關(guān)性能指標(biāo)

（4）外加劑：選用廣東博眾建材科技發(fā)展有限公司SPC型緩凝高性能減水劑，含固量10.7%，混凝土減水率33%。

（5）碎石：選用廣州市順興石場有限公司5～25mm級配良好的花崗巖碎石，表觀密度2710kg/m3，含泥量小于1%，泥塊含量0.1%，碎石壓碎指標(biāo)8%。

（6）砂子：使用北江河沙，表觀密度2680kg/m3，細(xì)度模數(shù)2.8，含泥量0.6%，泥塊含量0.3%，級配良好，屬2區(qū)中砂。

（7）水：本試驗(yàn)中攪拌用水采用潔凈自來水。

4 技術(shù)準(zhǔn)備

4.1 配合比設(shè)計(jì)要求

廣州白云國際機(jī)場T2航站樓北進(jìn)場下穿隧道的大體積混凝土底板和承臺最大厚度為2.6m，混凝土的設(shè)計(jì)等級為C40P8。關(guān)于大體積混凝土配合比的設(shè)計(jì)，除了要符合《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)范（JGJ 55）》相關(guān)的規(guī)定之外，還應(yīng)符合《大體積混凝土施工標(biāo)準(zhǔn)（GB 50496）》的相關(guān)規(guī)定。

（1）混凝土選擇60d的強(qiáng)度值作為評定及工程驗(yàn)收的依據(jù)；

（2）混凝土澆筑體在入模溫度基礎(chǔ)上的溫升值不宜大于50℃；

（3）混凝土澆筑體里表溫差不宜大于25℃；

（4）混凝土澆筑體降溫速率不宜大于2℃/d；

（5）混凝土澆筑體表面與大氣溫差不應(yīng)大于20℃。

4.2 基本性能試驗(yàn)

通過前期大量的試配驗(yàn)證，保證混凝土既滿足工作性和力學(xué)性能，且具有合理經(jīng)濟(jì)前提下，優(yōu)化混凝土配合比，混凝土配合比設(shè)計(jì)及性能見表2所示。

表2 C40P8大體積混凝土配合比設(shè)計(jì)及性能

（1）摻入優(yōu)質(zhì)粉煤灰和礦渣粉，從而大幅降低水泥用量，以盡可能減小水泥水化的發(fā)熱量。

（2）選用緩凝型聚羧酸高性能減水劑，從而減小混凝土的收縮應(yīng)變。

（3）混凝土在滿足60d抗壓強(qiáng)度和抗?jié)B性再次進(jìn)行優(yōu)化驗(yàn)證，分析配合比除了滿足基本性能外，在試驗(yàn)室內(nèi)模擬測試混凝土溫升試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，最終結(jié)合溫度變化曲線確定最優(yōu)的混凝土，配合比見表3所示。

表3 混凝土配合比及性能

4.3 模擬測溫試驗(yàn)

模擬測溫試驗(yàn)工作步驟，見圖1所示。

（1）準(zhǔn)備工業(yè)測溫儀一臺、溫度傳感器3個(gè)、3.2L保溫瓶3個(gè)。

（2）分別試拌選定的3個(gè)配合比拌合物各50L，入模成型后，將剩下的混凝土拌合物用4.75mm的方孔篩濾出水泥砂漿約2.5L，裝入已預(yù)埋好溫度傳感器的保溫瓶中，蓋好蓋子，并涂抹凡士林在保溫瓶蓋四周密封。

（3）每間隔2h用工業(yè)測溫儀讀取、記錄一次各編號樣品的溫度變化。

圖1 模擬測溫試驗(yàn)

（4）72h以后結(jié)束試驗(yàn)，將3組混凝土配合比的溫度變化數(shù)據(jù)記錄繪制成曲線圖，見圖2所示。

另外，北冰洋新的變化是北冰洋堿性的海水會因?yàn)槲樟丝諝庵械亩趸级兂伤嵝?，由于冷水吸收二氧化碳的速度尤其迅速，因此北冰洋地區(qū)最容易受到影響。近年來夏季海洋冰川的減少又讓更多的北冰洋洋面暴露在大氣中的二氧化碳里。

圖2 溫度變化曲線

5 混凝土生產(chǎn)過程控制

（1）混凝土生產(chǎn)前2h，組織人員在材料堆場取樣進(jìn)行配合比試拌，檢測混凝土2h內(nèi)的性能指標(biāo)，主要包括混凝土的和易性、流動(dòng)性、坍落度經(jīng)時(shí)損失、拌合物出機(jī)溫度等。

（2）混凝土開盤前，與生產(chǎn)各崗位的人員班前交底工作，責(zé)任到人。

（3）做好生產(chǎn)運(yùn)輸組織協(xié)調(diào)，提前考察交通路況，根據(jù)實(shí)時(shí)路況制定運(yùn)輸路線，確?；炷猎诔鰪S后40min內(nèi)到達(dá)施工現(xiàn)場。

（4）混凝土生產(chǎn)開盤后，根據(jù)運(yùn)輸路況及現(xiàn)場澆筑速度，合理控制發(fā)車節(jié)奏，保證混凝土供應(yīng)連續(xù)不間斷。

6 施工過程控制

（1）在施工過程中，要嚴(yán)格按照斜面分層施工方式，要求每一層的澆筑厚度在500mm左右。

（2）在澆筑過程中，對混凝土輸送泵有嚴(yán)格的要求，要求輸送泵要同時(shí)進(jìn)退、同步振搗、分層澆筑、循序漸進(jìn)的工藝。

（3）對于加深的部位，需要振搗2～3次，需要注意的是，要盡量避免振搗而影響混凝土質(zhì)量。

（4）在混凝土澆筑過程中，要從低向高，沿著長邊由一邊逐漸向另一邊施工，要最大限度減少分層澆筑的時(shí)間差。

（5）在振搗過程中，要控制好前后方向，也就是混凝土流動(dòng)的兩端，不能有遺漏的情況，除了鋼筋密集的地方采用斜向振搗之外，其他部位全部采用垂直振搗的技術(shù)，注意振搗的間距不大于350mm左右，振搗過程中要快慢有序，交叉進(jìn)行。

（6）在處理混凝土的表面時(shí)，要遵循“三壓三平”的原則，需要在振搗完成之后，對表面進(jìn)行正平處理，最后再進(jìn)行打磨，以此來防止混凝土表現(xiàn)出現(xiàn)表面塑性裂縫的情況。

7 養(yǎng)護(hù)過程的控制

養(yǎng)護(hù)是大體積混凝土施工過程中重要的組成部分，主要是通過控制混凝土內(nèi)外溫差的方式來降低大體積混凝土出現(xiàn)裂縫的情況。為了保證養(yǎng)護(hù)的質(zhì)量，該工程底板采用覆蓋薄膜后再覆蓋麻袋的保溫、保濕方式，養(yǎng)護(hù)時(shí)間視混凝土澆筑結(jié)構(gòu)中心溫度和表面溫度接而定。具體實(shí)施的養(yǎng)護(hù)方法如下：

（1）設(shè)養(yǎng)護(hù)監(jiān)測專員，按晝夜班輪值，把養(yǎng)護(hù)工作落實(shí)到位。

（2）在混凝土終凝之后，立即采用塑料薄膜和麻包袋將其覆蓋，并在上面進(jìn)行澆水，確保覆蓋層飽水狀態(tài)。

（3）每間隔2h，對已埋入溫度傳感器的混凝土結(jié)構(gòu)中心、表面和環(huán)境進(jìn)行溫度測量與記錄。

（4）若在養(yǎng)護(hù)期內(nèi)發(fā)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)體里表或表外溫差接近規(guī)定上限或降溫速率大于2℃/d時(shí)，可采取在面層蓄水等相應(yīng)措施來增強(qiáng)對結(jié)構(gòu)體的保溫能力。

（5）養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14d，且直至混凝土表面溫度與環(huán)境最大溫度小于20℃時(shí)，才能逐層拆除覆蓋層，結(jié)束養(yǎng)護(hù)。

（6）對大體積混凝土覆蓋養(yǎng)護(hù)的過程中，需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、混凝土的配比等因素，進(jìn)行科學(xué)的調(diào)整養(yǎng)護(hù)方法。

8 結(jié)論

（1）大體積混凝土配合比設(shè)計(jì)應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)摻合料替代水泥，盡可能地減小水泥水化的發(fā)熱量，降低水泥水化產(chǎn)生的熱量。

（2）通過試驗(yàn)室模擬測溫掌握混凝土溫度上升、溫度下降的速率和水化溫度峰值，能夠更加精準(zhǔn)地確定最佳的配合比。

（3）大體積混凝土澆筑施工過程中，分段分層澆筑能有效控制混凝土中心的溫度峰值，避免水泥水化熱集中、過大產(chǎn)生，從而降低水化熱高峰，便于散熱。

（4）大體積混凝土的充分養(yǎng)護(hù)能防止混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)溫差過大產(chǎn)生的裂縫。