沈李明

（武漢市盛興混凝土制品有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430111）

大體積混凝土工程中大摻量摻合料的應(yīng)用探析

沈李明

（武漢市盛興混凝土制品有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430111）

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)建筑工程的質(zhì)量要求也在不斷提高。為了滿足建筑工程各混凝土施工質(zhì)量要求，大摻量摻合料逐漸被應(yīng)用到混凝土工程之中。為了更好地控制大摻量摻合料在大體積混凝土中的應(yīng)用，本文以實(shí)際工程為例，對(duì)大體積混凝土施工質(zhì)量控制方法進(jìn)行了探討分析

大體積混凝土；摻合料；應(yīng)用

0　前言

在建筑施工設(shè)計(jì)以及施工工藝得到滿足的前提下，將水泥用量控制好，才是大體積混凝土絕熱升溫的控制關(guān)鍵所在。據(jù)資料顯示，每減少 10kg 的水泥用量，就會(huì)降低混凝土內(nèi)部 1℃ 的溫度。但是由于混凝土配制強(qiáng)度所產(chǎn)生的影響，以及相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范要求，摻合料摻量不宜過(guò)多。同時(shí)，在相同的水泥漿體體積以及相同的水膠比之下，摻合料摻量的不斷增加，會(huì)逐漸地降低混凝土的抗裂性能。因此，摻合料的使用需要注重適當(dāng)、適宜。

1　工程概況

本文選取武漢某國(guó)際大廈為研究案例，本案例大廈地上 48 層，標(biāo)高 201.55m，地下 -3 層，標(biāo)高 -13.1m；該大廈地下室底板為樁筏基礎(chǔ)，幾何尺寸：長(zhǎng) 50.5m ×寬 48.0m ×厚 3.3/3.6/7.9m。筏板最大深度為 7.9m。結(jié)構(gòu)型式為 B 級(jí)高度鋼筋混凝土，強(qiáng)度等級(jí)為 C50，抗?jié)B等級(jí)為 P8，總方量為12000m3，屬大體積抗?jié)B抗裂纖維混凝土[1]。

2　技術(shù)準(zhǔn)備與配合比設(shè)計(jì)

2.1重點(diǎn)解決的技術(shù)難題

為保證 C50P8 混凝土質(zhì)量，重點(diǎn)要預(yù)防和解決兩方面的技術(shù)難題：

（1）C50 強(qiáng)度等級(jí)較高，采用泵送配制大坍落度混凝土，水泥用量較高，加之混凝土超厚，使積聚在混凝土內(nèi)的熱量不易散發(fā)，從而導(dǎo)致混凝土溫升必然加大，必須要重點(diǎn)解決降溫、保濕、養(yǎng)護(hù)問(wèn)題。

（2）為保證底板的整體性和鋼度，在進(jìn)行一次性澆筑和水化熱釋放集中的情況下，預(yù)防升溫和降溫過(guò)程中里表溫差超過(guò) 25℃，重點(diǎn)要防止里表溫差所造成的裂縫產(chǎn)生。保障C50P8 大體積混凝土抗?jié)B抗裂保強(qiáng)之性能[2]。

2.2材料選用

水泥(C)：華新 P·O42.5 級(jí)水泥。其水化熱較高，需要采用?；郀t礦渣粉和粉煤灰，使水化熱降低到 378.9kJ/kg，極大降低混凝土內(nèi)部溫度。

?；郀t礦渣粉(KF)：武新 S95 級(jí)礦粉。大比例的摻用粒化高爐礦渣粉替代部分水泥，既可降低混凝土水化熱，又能增大混凝土的流動(dòng)性，改善混凝土的和易性。

粉煤灰(F)：陽(yáng)邏電廠 Ⅱ 級(jí)灰。適宜摻用粉煤灰替代部分水泥，降低混凝土水化熱，增大細(xì)粉量，改善和易性，克服混凝土泌水缺點(diǎn)，可使混凝土后期強(qiáng)度有所增長(zhǎng)。

膨脹抗裂劑：武漢三源公司 SY-G 膨脹抗裂劑，可有效提高混凝土抗裂性能和耐久性能。

聚丙烯纖維：武漢三源公司 SF-D 改性高純聚丙烯纖維，分散性好，抗裂效果佳，有效防止或減少混凝土塑性裂縫和硬化后的干縮裂縫。

外加劑：武漢蘇博公司 FDN-9000 高效減水劑。高效減水劑，終凝時(shí)間為 17 小時(shí)，推遲水化熱的峰值期。

砂(S)：麻城二區(qū)中砂，細(xì)度模數(shù)為 2.7～2.9，含泥量小于 3.0%，泥塊含量小于 1.0%。

碎石(G)：陽(yáng)新連續(xù)粒級(jí) 5～25mm 碎石，含泥量小于1.0%，泥塊含量小于 0.5%，壓碎指標(biāo)小于 12%。

拌合水(W)：使用地下水。經(jīng)檢驗(yàn)，拌合水符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.3C50P8混凝土配合比的確定

遵照 JGJ/T 55—2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求，選擇不同摻量、不同水灰比、不同砂率，對(duì)C50P8 混凝土配合比進(jìn)行系列設(shè)計(jì)和制配，并經(jīng)過(guò)調(diào)整后，從中擇優(yōu)選取一種 C50P8 最佳配合比，其配合比如表 1 所示。

表1　C50P8 混凝土配合比確定 kg/m3

3　混凝土質(zhì)量控制及施工

3.1質(zhì)量控制與攪拌控制

通過(guò)配合比設(shè)計(jì)與試配，確定最終配合比，并且做好進(jìn)場(chǎng)原材料的現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)，確保生產(chǎn)材料能夠滿足施工質(zhì)量提出的要求。具體而言：嚴(yán)格控制混凝土所使用的各種砂石質(zhì)量，確保各項(xiàng)指標(biāo)能夠符合要求。在外加劑的使用中選擇武漢蘇博公司 FDN-9000 高效減水劑。該減水劑當(dāng)中含有少量的緩凝成分，其初凝時(shí)間控制在 10～12h，終凝時(shí)間控制在15～17h，確保凝結(jié)的時(shí)間能夠滿足施工的實(shí)際要求。在使用攪拌機(jī)時(shí)，需確保攪拌時(shí)間的充分，出機(jī)的坍落度應(yīng)當(dāng)控制在 (20±2)cm 之間，溫度則控制在 27℃ 左右。為了做好高效減水劑效率的控制、將坍落度所帶來(lái)的損失降低，則可以利用高效減水劑后摻法[3]。首先將混凝土拌和好，一段時(shí)間之后摻入高效減水劑，與混凝土拌合物進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，這樣才有利于高效減水劑利用率的提高。同時(shí)攪拌盤攪拌的時(shí)間不得低于 75s，需要攪拌均勻，才能避免混凝土強(qiáng)度受到影響。

3.2混凝土澆筑方案

當(dāng)混凝土罐車運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)時(shí)，測(cè)出出罐的溫度控制在 27℃ 左右，配備三座攪拌樓臺(tái)、三臺(tái)混凝土泵、36 臺(tái)攪拌車，每小時(shí)泵送能力和運(yùn)輸能力 160m3，正常情況下 12000m3混凝土 67h 澆筑完畢，僅需 3 天夜?jié)仓r(shí)間。在混凝土澆筑中，選擇薄層澆筑、循序漸進(jìn)的方式確保一次到頂。一般來(lái)說(shuō)，底板按照每一次 500mm 左右的厚度一層的方式進(jìn)行澆筑，具體如圖 1 所示。在振搗分層混凝土?xí)r，需要利用插入式振搗器，利用快插慢拔的方式，做到插點(diǎn)的均勻分布，逐漸移動(dòng)，能夠按照順序，不得出現(xiàn)任何的漏振。一般，每一個(gè)點(diǎn)的振搗時(shí)間控制在 15～30s 左右，振搗以表面不再出現(xiàn)明顯的下沉，不再有氣泡出現(xiàn)，不再有灰漿泛出表面為準(zhǔn)。對(duì)于底板混凝土，需要利用平板振搗器進(jìn)行第二次振搗，并且排除表面較厚的浮漿，保證混凝土的密實(shí)度?；炷帘砻嫘枰媚灸ㄗ舆M(jìn)行拍實(shí)搓壓，然后使用鐵抹子將其壓光，確保表面的光潔度與密實(shí)度，減緩混凝土表面的失水率，防止表面龜裂的現(xiàn)象出現(xiàn)。等待表面壓光收水之后，再利用保溫材料進(jìn)行覆蓋處理。

圖1　分層澆筑示意圖

3.3混凝土養(yǎng)護(hù)與測(cè)溫

3.3.1混凝土養(yǎng)護(hù)

在混凝土養(yǎng)護(hù)中，選擇蓄熱法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，利用草簾將其覆蓋進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)?？紤]到本工程大體積混凝土的厚度大、面積大、內(nèi)部水化熱高、強(qiáng)度等級(jí)高，施工時(shí)混凝土性能不容易控制。因此通過(guò)測(cè)溫，可以對(duì)混凝土內(nèi)部溫度加以了解，并且根據(jù)實(shí)際的結(jié)果來(lái)對(duì)保溫保濕工作加以指導(dǎo)，可以避免出現(xiàn)較大的內(nèi)外部溫差，這樣也有利于混凝土裂縫的控制與質(zhì)量的保障[4]。

同時(shí)還需要注意，在施工中特別需要注意混凝土的早期養(yǎng)護(hù)處理，避免出現(xiàn)過(guò)早的拆?；蛘呤鞘┘雍奢d，讓混凝土受力，尤其是在混凝土初凝到終凝這一段時(shí)間內(nèi)，禁止人員在混凝土上面踩踏。

3.3.2測(cè)溫控制與計(jì)算

在底板的測(cè)溫上，選擇電子測(cè)溫儀進(jìn)行測(cè)溫處理。當(dāng)混凝土強(qiáng)度超過(guò) 1MPa 后，對(duì)預(yù)埋測(cè)溫探頭進(jìn)行讀數(shù)。測(cè)溫頻率：

第一天：每 2 小時(shí)測(cè)一次；第二天至第四天：每 1 小時(shí)測(cè)一次；第五天至第七天：每 8 小時(shí)測(cè)一次；第七天至測(cè)溫結(jié)束：每 12 小時(shí)測(cè)一次。

具體的最高溫度計(jì)算如下：

（1）每 m3混凝土中的水泥折算用量

式中：

Wh——每 m3混凝土中的水泥折算用量，kg/m3；

Wc——每 m3混凝土中的水泥和膨脹劑的實(shí)際用量，kg/m3；

Wf——每 m3混凝土中的礦粉、粉煤灰的實(shí)際用量，kg/m3；

K——水化熱折算系數(shù)。

（2）混凝土出機(jī)溫度

式中：

T0——混凝土出機(jī)溫度，℃。

（3）混凝土澆筑溫度

式中：

Tj——混凝土澆筑溫度；

T0’——混凝土運(yùn)輸、泵送、澆筑時(shí)段的溫度補(bǔ)償，℃。

（4）混凝土內(nèi)部最大絕熱溫升值：

式中：

Tr——混凝土內(nèi)部最大絕熱溫升值，℃；

Wh——每 m3混凝土中的折算水泥用量，kg/m3；

Q0——每 kg 水泥水化熱總量，378.9kJ/kg；

C——混凝土的比熱，kJ/(kg·k)；

P——混凝土的密度，kg/m3。

（5）混凝土內(nèi)部最高溫度

式中：

Tmax——混凝土內(nèi)部最高溫度，℃；

S——水化熱齡期、結(jié)構(gòu)厚度、澆注溫度的有關(guān)系數(shù)，℃。

（6）混凝土表面溫度

混凝土表面溫度不能低于 75-25=50(℃)，當(dāng)表面溫度低于 50℃ 時(shí)，必須覆蓋一層塑料薄膜，二層棉織毯和一層泡沫塑料進(jìn)行保溫保濕養(yǎng)護(hù)。如遇大雨、暴雨等天氣突變、氣溫驟降時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取措施，加蓋保溫層，保持表里溫差始終不大于 25℃，嚴(yán)防混凝土裂縫[5]。

4　結(jié)論

（1）由于大體積混凝土工程中，如何控制好混凝土內(nèi)部的升溫是澆筑施工的技術(shù)難點(diǎn)，即對(duì)混凝土放熱量的有效控制，所以，混凝土配合比的優(yōu)化設(shè)計(jì)才是其核心所在。

（2）FDN-9000 高效減水劑由于其良好的減水率以及其與水泥、摻合料等具備良好的適應(yīng)性，使得大體積混凝土當(dāng)中大摻量復(fù)合摻合料的使用效果良好。通過(guò)這樣的方式，將混凝土中水泥使用量減少，同時(shí)也降低了混凝土水化熱，大大減少了泌水與離析現(xiàn)象。

總而言之，通過(guò)對(duì)大體積混凝土各種材料的檢測(cè)，證明在本工程當(dāng)中所使用的大摻量摻合料能夠滿足混凝土各項(xiàng)性能指標(biāo)的實(shí)際要求。

[1] 馮漢峰，李田，吳章懷，等．超大摻量粉煤灰在大體積底板混凝土中的研究應(yīng)用——深圳平安金融中心 4.5m 厚大體積底板[J]．商品混凝土，2012,10：44-47．

[2] 孫志強(qiáng)，李佳奇．C55 大體積混凝土中應(yīng)用復(fù)合礦物摻合料的配合比設(shè)計(jì)研究[J]．商品混凝土，2011,12：59-61.

[3] 李杰．大摻量粉煤灰混凝土彈性模量試驗(yàn)研究[D]．西北農(nóng)林科技大學(xué)，2010．

[4] 張宏飛．大粒徑卵石、高摻摻合料大體積混凝土配合比設(shè)計(jì)[J]．湖南水利水電，2013,01：29-33．

[5] 歐陽(yáng)煜，王瑞，張大力．摻合料大體積混凝土裂縫控制損傷研究[J]．混凝土，2014,08：98-100．

[通訊地址] 湖北省武漢市盛興混凝土制品有限責(zé)任公司（430111）

沈李明（1942—），男，工程師。籍貫湖北，在職研究生在讀，研究方向：預(yù)拌混凝土質(zhì)量控制。