超大體積筏板混凝土的配合比設(shè)計及施工

(四川三合利源環(huán)保建材有限公司，成都，610000)

1 工程概況及特點

順江路333號綜合體項目位于成都市錦江區(qū)蓮桂西路39號，由成都惟尚建筑設(shè)計有限公司設(shè)計，成都門里望江置地有限公司承建，成都萬安建設(shè)項目管理有限公司監(jiān)理，總包單位為中國建筑第六工程局有限公司。該工程占地面積21844.71m2，總建筑面積共計297819.98m2。

項目基礎(chǔ)筏板工程分為A區(qū)Ⅰ段(916.2m2)、A區(qū)Ⅱ段(1873.5m2)、A區(qū)Ⅲ段(2107.1m2)，筏板厚度達(dá)到4.3m，混凝土總澆筑方量18539m3?；炷猎O(shè)計強度等級為C35、抗?jié)B等級為P10，并要求摻入膨脹劑、聚丙烯纖維，纖維摻量0.9kg/m3，屬于典型超厚超大體積混凝土。施工中具有水化熱高、收縮量大、各種內(nèi)外應(yīng)力交織復(fù)雜，從而產(chǎn)生溫度和收縮應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土施工后出現(xiàn)不同性質(zhì)裂縫。針對這些施工技術(shù)難點，我公司實驗、試配的技術(shù)思路是：在保證設(shè)計強度和抗?jié)B等級的前提下，采用適量加大粉煤灰摻量降低水化熱源，同時采用緩凝型外加劑遲緩混凝土內(nèi)水化熱峰值和釋放時間，從而將溫度應(yīng)力產(chǎn)生的不利影響減少，防止和降低裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。

2 原材料的選擇

2.1 水泥

水泥選用都江堰拉法基水泥有限公司生產(chǎn)的42.5普通硅酸鹽水泥，經(jīng)過我站大量水泥膠砂實驗數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)證實，該水泥質(zhì)量好、性能穩(wěn)定，強度波動小，具有良好的工作性能，相關(guān)技術(shù)指標(biāo)見表1。

表1 水泥技術(shù)參數(shù)

2.2 集料

集料的選擇必須從強度、級配、表面特征、顆粒形狀、雜質(zhì)的含量、吸水率等幾個方面嚴(yán)格控制。

2.2.1 粗集料

選用質(zhì)地堅硬、表面粗糙、級配良好的新津采石廠生產(chǎn)的5mm～31.5mm碎石，其技術(shù)指標(biāo)見表2。

表2 粗集料技術(shù)參數(shù)

2.2.2 細(xì)集料

選用級配良好的雙流產(chǎn)中砂，其技術(shù)指標(biāo)見表3。

表3 細(xì)集料技術(shù)參數(shù)

2.3 外加劑

外加劑選擇主要考慮其減水效果、緩凝時間、塌落度損失、粘聚性、泌水性、可泵性等對混凝土品質(zhì)、性能有調(diào)控作用的產(chǎn)品。我們使用吉龍外加劑廠生產(chǎn)的Lons-P(R)-L高效緩凝減水外加劑。其技術(shù)指標(biāo)如表4。

表4 外加劑技術(shù)參數(shù)

2.4 粉煤灰

粉煤灰宜采用品質(zhì)穩(wěn)定，與其它混凝土組合材料相容性好的產(chǎn)品。本工程采用的是神華巴蜀江油發(fā)電廠的Ⅰ級粉煤灰，其技術(shù)指標(biāo)如表5。

表5 粉煤灰技術(shù)參數(shù)

2.5 水

要采用不含油脂、有機(jī)質(zhì)和雜質(zhì)的純凈地下水，地下水技術(shù)指標(biāo)如表6。

表6 水的技術(shù)參數(shù)

2.6 膨脹劑

由于混凝土存在自身失水性收縮，會在澆注后的硬化過程中產(chǎn)生收縮應(yīng)變和應(yīng)力，所以必須采用膨脹劑進(jìn)行收縮補償。本工程采用的是彭山縣觀音化工建材有限公司的混凝土膨脹劑，其技術(shù)指標(biāo)如表7。

表7 膨脹劑技術(shù)參數(shù)

3配合比的設(shè)計、調(diào)整、確定和驗證

3.1 配合比的計算

3.1.1 試配強度確定

fcu，o≥fcu，k+1.645σ=35+1.645×5.0=43.2MPa

式中：fcu，o——混凝土配制強度(MPa)；

fcu，k——混凝土設(shè)計強度等級值(MPa)；

σ——混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)差(MPa)，此處σ=5.0MPa(依據(jù)JGJ 55-2011《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》表4.0.2)。

3.1.2 膠凝材料強度確定

通過實測膠凝材料強度為fb=37.5MPa。

3.1.3 混凝土水膠比計算

式中：W/B——混凝土水膠比；

aa，ab——回歸系數(shù)；本工程采用的原材料為碎石，依據(jù)JGJ 55-2011《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》表5.1.2，此處aa=0.53、ab=0.20；

fcu，o——混凝土配制強度(MPa)，由上述計算可知，fcu，o=43.2MPa；

fb——膠凝材料28d抗壓強度(MPa)，由試驗可知fb=37.5MPa。

3.1.4 混凝土用水計算

式中：mwo——計算配合比每立方米混凝土的用水量(kg/m3)；

β——外加劑的減水率(%)，根據(jù)表4，此處β=25%。

3.1.5 膠凝材料用量計算

mbo=mwo/W/B=420kg/m3
mfo=mbo×βf=168kg/m3
mpo=mbo×βp=34kg/m3
mco=mbo-mfo-mpo=218kg/m3

式中：mbo——每立方米混凝土膠凝材料用量(kg/m3)；

W/B——混凝土水膠比，由上述計算可知，W/B=0.41；

mwo—計算配合比每立方米混凝土的用水量(kg/m3)，由上述計算可知，mwo=172kg/m3；

mfo——每立方米混凝土粉煤灰用量(kg/m3)；

βf——粉煤灰摻合料摻量(%)，此處βf=0.4；

mpo——每立方米混凝土膨脹劑用量(kg/m3)；

βp——膨脹劑摻量(%)，此處βp=0.08；

mco——每立方米混凝土水泥用量(kg/m3)。

3.1.6 砂率計算

依據(jù)JGJ 55-2011《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》表5.4.2和實際生產(chǎn)經(jīng)驗，βs=42%。

3.1.7 按重量法計算粗、細(xì)骨料用量

mwo+mbo+mgo+mso+mao=mcp

βs=mso/(mgo+mso)×100%

式中：βs——砂率(%)，βs=42%；

mgo——每立方米混凝土粗骨料用量(kg/m3)；

mso——每立方米混凝土細(xì)骨料用量(kg/m3)；

mcp——每立方米混凝土拌合物假定質(zhì)量(kg/m3)，取2400kg/m3；

mao——每立方米混凝外加劑用量(kg/m3)，經(jīng)試驗可知，mao=6.3kg/m3；

mbo——每立方米混凝膠材用量(kg/m3)，由上述計算可知，mbo=420kg/m3；

mwo—每立方米混凝土的用水量(kg/m3)，由上述計算可知，mwo=172kg/m3。

經(jīng)計算，mso=757kg/m3，mgo=1045kg/m3。

3.1.8 確定基準(zhǔn)配合比

按計算配合比進(jìn)行試拌，檢驗混凝土拌合物的坍落度及粘聚性、保水性均符合施工規(guī)范要求。則基準(zhǔn)混凝土配合比見表8。

表8 基準(zhǔn)混凝土配合比

3.2 配合比的調(diào)整及確定

根據(jù)優(yōu)選的原材料，優(yōu)化配合比進(jìn)行試配，當(dāng)拌和物實測密度與計算值之差的絕對值不超過計算值2%時，可不調(diào)整；大于2%時按《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》規(guī)定進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，確保其穩(wěn)定性。設(shè)計實驗方案如表9。配合比水膠比分別選用0.41、0.46、0.36，粉煤灰取代量為40%，同時分別選用膨脹劑摻量8%進(jìn)行試驗，試驗配合比材料使用參數(shù)見表9。

表9 C35P10膨脹纖維超大體積混凝土

通過試驗各項指標(biāo)均能夠達(dá)到設(shè)計要求，最終確定配合比如表10。

表10 最終配合比

4 溫控及養(yǎng)護(hù)

4.1 冷管循環(huán)

在施工過程中，預(yù)先在結(jié)構(gòu)體內(nèi)水化熱量聚集區(qū)域布設(shè)預(yù)埋水循環(huán)冷卻管網(wǎng)，利用冷卻水的流動帶走混凝土內(nèi)部蓄積的水化熱量，降低混凝土內(nèi)部、外部溫差。削減混凝土水泥水化熱釋放峰值，減少水化熱引起的溫差應(yīng)變，從而降低由水化熱引起的溫度應(yīng)力，控制混凝土溫差應(yīng)變在允許范圍內(nèi)。

4.2 溫度控制

超大體積混凝土的溫控施工中，除應(yīng)進(jìn)行水泥水化熱的測定外，在混凝土澆筑過程中還應(yīng)進(jìn)行混凝土澆筑溫度的監(jiān)測；養(yǎng)護(hù)過程中也應(yīng)進(jìn)行混凝土澆筑構(gòu)件升降溫、內(nèi)外溫差、降溫速度及環(huán)境溫度等監(jiān)測。

4.3 蓄水養(yǎng)護(hù)

選用蓄水養(yǎng)護(hù)法來進(jìn)行混凝土的養(yǎng)護(hù)，這樣即方便施工現(xiàn)場管理，又能達(dá)到使混凝土表面吸熱、蓄熱、散熱、保溫、養(yǎng)護(hù)等兼顧的良好效果。

5 結(jié)語

針對超大體積混凝土施工中存在自身收縮大、水化熱高、混凝土內(nèi)外溫差大等缺點，筆者在選材、配合比設(shè)計，及混凝土澆筑的溫控和養(yǎng)護(hù)方面開展了大量的前期準(zhǔn)備工作。從而使混凝土澆筑構(gòu)件在施工中的內(nèi)外溫差、混凝土內(nèi)部實際溫升均符合《大體積混凝土施工規(guī)范》的相關(guān)要求。60d后對混凝土試件及實體進(jìn)行強度檢測，均能夠滿足設(shè)計要求，基本消除各種溫差應(yīng)變裂縫，取得了良好的工程施工效果。