溫州巴菲特金融大廈一次性澆筑4300方C60高強(qiáng)高性能大體積混凝土的生產(chǎn)和施工技術(shù)

黃振興，曹養(yǎng)華，盧慧平，陳凱，陳雄

（1. 溫州華邦混凝土有限公司，浙江 溫州 325000；2. 新邦建設(shè)股份有限公司巴菲特項(xiàng)目部，浙江 溫州 312000）

0 項(xiàng)目概況

本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)地上主體 23 層、裙房 6 層、地下 2 層。此次澆筑的主樓及裙房地下室基礎(chǔ)底板是高強(qiáng)、高性能、大體積 C60P6 混凝土，需一次性澆筑4300m3。巴菲特金融大廈項(xiàng)目部計(jì)劃 2018 年 1月3日開(kāi)始，在 48 小時(shí)內(nèi)一次性澆筑完成 4300m3混凝土，其中主樓地下室基礎(chǔ)底板深達(dá) 6m，多達(dá) 1600m3，裙房地下室基礎(chǔ)底板深達(dá)3m，多達(dá) 2700m3。大體積混凝土，尤其是高強(qiáng)大體積混凝土，水化熱非常大，而此時(shí)又正值冬季，環(huán)境氣溫很低（平均氣溫 6～8℃），要特別防止混凝土水化放熱過(guò)大、混凝土中心溫度過(guò)高引起與混凝土表層溫度差過(guò)大而產(chǎn)生溫差裂縫；同時(shí) C60 高強(qiáng)混凝土泵送、澆筑施工難度非常大，在全國(guó)一次性澆筑這么大量的混凝土工程也很少見(jiàn)，在溫州地區(qū)更是首次，對(duì)混凝土生產(chǎn)和施工技術(shù)要求都非常高。因此，需要混凝土供應(yīng)商和施工單位都必須非常重視，密切配合，提前做好充分準(zhǔn)備工作。采取相應(yīng)正確的技術(shù)措施，才能保質(zhì)保量、順利地完成此次混凝土生產(chǎn)、供應(yīng)和施工任務(wù)。

1 環(huán)境氣候情況及混凝土特性

C60 大體積混凝土水化后中心溫度據(jù)推算將達(dá)到70～80℃，而此時(shí)已經(jīng)進(jìn)入冬季，環(huán)境最高溫度只有15℃ 左右、最低溫度 5℃ 以下，有時(shí)接近 0℃，晝夜溫差比較大，僅靠混凝土供應(yīng)商本身所采取的措施是不夠的，因?yàn)榛炷恋乃蛷?qiáng)度發(fā)展與溫度密切相關(guān)。混凝土中心溫度很高，強(qiáng)度就會(huì)發(fā)展很快，如果不采取有效的保溫措施，混凝土表面直接與溫度較低的環(huán)境接觸，其溫度就會(huì)逐漸降低，導(dǎo)致混凝土水化速度將變得緩慢，強(qiáng)度增長(zhǎng)也變慢，混凝土內(nèi)外強(qiáng)度發(fā)展不一致，就會(huì)在內(nèi)外形成不同的應(yīng)力，當(dāng)這種應(yīng)力大于早期混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)形成溫差裂縫。混凝土澆筑完畢后，隨著逐漸進(jìn)入深冬，氣溫將進(jìn)一步下降，如果施工時(shí)不持續(xù)采取相應(yīng)的保溫措施，也有產(chǎn)生溫差裂縫的風(fēng)險(xiǎn)。

另外，冬季大風(fēng)天氣比較多，很容易把混凝土表面吹干，白天也經(jīng)常有陽(yáng)光充足而直接暴曬混凝土表面的情況，若不及時(shí)覆蓋塑料薄膜或蓄水保濕養(yǎng)護(hù)，就會(huì)在陽(yáng)光暴曬及大風(fēng)的作用下造成新澆注混凝土表面 0.5cm左右厚度的混凝土失水，造成水灰比變小，強(qiáng)度發(fā)展與 0.5cm 以下混凝土不同步，混凝土表面因?yàn)槭_(kāi)裂，影響混凝土質(zhì)量。

因此，施工單位要充分了解此次澆筑高強(qiáng)、高性能、大體積 C60 混凝土的環(huán)境氣候條件、混凝土的特性及施工難度，采取相應(yīng)的措施，嚴(yán)格按照國(guó)家規(guī)范澆筑和養(yǎng)護(hù)；同時(shí)，混凝土供應(yīng)商也要根據(jù)混凝土技術(shù)要求、混凝土特性、氣候條件采取相應(yīng)措施，雙方密切配合，才能保證混凝土實(shí)體質(zhì)量。

2 混凝土的生產(chǎn)與供應(yīng)

2.1 原材料

2.1.1 原材料的選用

（1）水泥

考慮到此次澆筑的是 C60 混凝土，為了保證強(qiáng)度一般水泥用量大、膠材用量多，水化放熱很高，并且此次澆筑的基礎(chǔ)底板很厚，最深處 6m，其他部位 3m，混凝土又是熱的不良導(dǎo)體，水化熱不容易散發(fā)。因此，為了盡量減少水化放熱，配合比設(shè)計(jì)時(shí)的總體思路是：在保證混凝土強(qiáng)度的前提下盡量使用水化熱較低的水泥、盡量少用水泥、多用礦物摻合料。在這種思路下，選用了海螺 P·O42.5 水泥（沒(méi)有使用水化放熱較大的 P·O52.5水泥），該水泥質(zhì)量穩(wěn)定、強(qiáng)度高，在達(dá)到相同強(qiáng)度時(shí)，水泥用量少；同時(shí)水化熱又低，比較適宜此次混凝土的技術(shù)要求。

（2）礦物摻合料

由于溫州地區(qū)粉煤灰質(zhì)量較差，質(zhì)量波動(dòng)很大，會(huì)造成混凝土質(zhì)量的波動(dòng)，不利于混凝土質(zhì)量的控制。因此只選用了礦粉。礦粉粘性較低，可以有效降低混凝土黏度，大幅改善 C60 混凝土的泵送性能和施工性能；其次，使用大摻量礦粉取代水泥（此次 C60 配合比礦粉摻量高達(dá) 22%），可減少大體積混凝土的水化放熱；第三，礦粉水化較慢，水化放熱緩慢，這對(duì)于大體積、高強(qiáng)、高性能混凝土要求水化放熱盡量少、水化放熱盡量慢的技術(shù)要求是十分吻合的。礦粉使用的是山東日照產(chǎn)的 S95 級(jí)礦粉，質(zhì)量很穩(wěn)定。

（3）細(xì)骨料

細(xì)骨料選用的是市政橋梁專(zhuān)用精品河砂，細(xì)度為2.8～3.0 較粗的中砂。因?yàn)?C60 混凝土比較黏，如果砂較細(xì)，會(huì)增加混凝土黏度，影響混凝土施工性能；選用較粗的砂就可以有效降低混凝土黏度，大大改善 C60混凝土的泵送性能和施工性能。這種砂質(zhì)量很好，其它技術(shù)指標(biāo)都滿足 C60 以上混凝土用砂的規(guī)范要求。

（4）粗骨料

粗骨料選用的是市政橋梁專(zhuān)用精品人工碎石，并使用 5～25mm 和 5～16mm 兩種石子配合使用。使用雙級(jí)配石子首先能有效減少混凝土孔隙率，提高混凝土密實(shí)性，混凝土密實(shí)了，耐久性就得到了保障；其次，由于使用雙級(jí)配石子，減少了混凝土孔隙率，就可以減少總膠材用量，減少水化熱；第三，使用雙級(jí)配石子骨料級(jí)配連續(xù)性提高，提高了混凝土的泵送性能和施工性能。

這種石子質(zhì)量很好，其它技術(shù)指標(biāo)都滿足 C60 以上混凝土用人工碎石的規(guī)范要求。

（5）外加劑

外加劑選用了三種，第一種是聚羧酸高效減水劑，減水率高達(dá) 28%，在保證水膠比不變、不影響強(qiáng)度的前提下，能大幅減少用水量；水膠比不變，用水量大幅減少，就可以大量減少膠材用量，這對(duì)于大體積混凝土是十分有利的。另外，混凝土中殘余水化的自由水（約占用水量的 3/4）減少后，混凝土中自由水蒸發(fā)后形成的孔隙就大大減少，混凝土更加密實(shí)，提高了混凝土耐久性；同時(shí)，聚羧酸外加劑可以給混凝土中帶入許多微小的氣泡，這些氣室的形成也有利于減少收縮應(yīng)力，減少裂縫的產(chǎn)生，也有利于阻礙有害物質(zhì)的侵入，對(duì)混凝土耐久性非常有利。

第二種、第三種外加劑是聚丙腈纖維和膨脹劑，主要是增強(qiáng)混凝土的抗裂性能。

以上這些外加劑都是溫州新邦建材科技有限公司生產(chǎn)，質(zhì)量很穩(wěn)定。

2.1.2 原材料的儲(chǔ)備

俗話說(shuō)：“兵馬未動(dòng)糧草先行”。要想順利的完成此次 C60 高強(qiáng)、高性能、大體積混凝土澆筑，首先要備足混凝土生產(chǎn)所需的各種原材料，盡量保持原材料的穩(wěn)定，以便減少混凝土質(zhì)量和工作性的波動(dòng)。所需原材料的數(shù)量如表 1。

表1 各種原材料用量 t

2.2 設(shè)備

混凝土公司和項(xiàng)目部都認(rèn)識(shí)到此次高強(qiáng)、高性能、大體積混凝土澆筑難度非常大，都非常重視，都認(rèn)識(shí)到必須做好充分準(zhǔn)備工作才能保證順利的生產(chǎn)、供應(yīng)和澆筑。為此，雙方生產(chǎn)、技術(shù)、車(chē)隊(duì)、施工以及甲方和監(jiān)理兩次舉行相關(guān)人員現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)交底，詳細(xì)交流了各自的生產(chǎn)、供應(yīng)和施工方案，取長(zhǎng)補(bǔ)短，為完成此次混凝土澆筑任務(wù)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

根據(jù)充分溝通，混凝土公司在生產(chǎn)和供應(yīng)設(shè)備上做了以下工作：

（1）項(xiàng)目部計(jì)劃用兩臺(tái)象泵、一臺(tái)地泵澆筑，因此要求混凝土公司車(chē)隊(duì)要提前備好性能好的象泵和地泵，同時(shí)備用一臺(tái)外協(xié)象泵，檢修好所用象泵和地泵，泵管全部換上新的高壓泵管，保證無(wú)故障運(yùn)行。

（2）根據(jù)項(xiàng)目部每小時(shí)澆筑 100m3的澆筑速度，要求混凝土公司生產(chǎn)部要指定兩臺(tái) 180 機(jī)臺(tái)專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)C60 混凝土。按我公司以往經(jīng)驗(yàn)，180 機(jī)臺(tái)每小時(shí)實(shí)際產(chǎn)能不低于 70m3，兩個(gè)機(jī)臺(tái)產(chǎn)能不低于 140m3，大于每小時(shí)澆筑 100m3的澆筑速度，能滿足生產(chǎn)需求。同時(shí)，備用一條生產(chǎn)線，預(yù)防指定機(jī)臺(tái)出現(xiàn)意想不到的故障。并要求提前檢修好機(jī)臺(tái)，確保無(wú)故障運(yùn)行。

（3）根據(jù)項(xiàng)目部每小時(shí)澆筑 100m3的澆筑速度，以及單程運(yùn)輸時(shí)間 30 分鐘，裝料、卸料時(shí)間 20 分鐘，理論計(jì)算需要 22 輛車(chē)運(yùn)輸混凝土?；炷凉拒?chē)隊(duì)要根據(jù)當(dāng)日生產(chǎn)情況，提前安排好 22 部車(chē)輛。專(zhuān)門(mén)運(yùn)輸混凝土，同時(shí)備用 5 輛車(chē)，如果澆筑速度快，隨時(shí)增加車(chē)輛。由于 C60 混凝土水膠比很小，單方混凝土用水量很少，扣去砂、石中含水后，實(shí)際生產(chǎn)時(shí)單方混凝土用水量?jī)H 80kg 左右，因此混凝土對(duì)水非常敏感，車(chē)內(nèi)余水或沖車(chē)水稍多，就會(huì)造成混凝土坍落度過(guò)大，影響泵送和澆筑，甚至影響混凝土質(zhì)量。因此要求混凝土公司車(chē)隊(duì)要叮囑司機(jī)裝車(chē)前反轉(zhuǎn)罐車(chē)，放凈罐車(chē)內(nèi)余水；裝好混凝土后，禁止沖洗后料斗；到工地卸完混凝土后再?zèng)_洗后料斗，沖洗完畢反轉(zhuǎn)罐體，放干凈洗車(chē)水。

2.3 生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量控制

（1）生產(chǎn)部要提前將其它生產(chǎn)任務(wù)前提或推后，不要與此次的生產(chǎn)任務(wù)發(fā)生沖突。調(diào)度接到該項(xiàng)目混凝土生產(chǎn)任務(wù)后、開(kāi)始生產(chǎn)前，必須及時(shí)通知質(zhì)檢員、試驗(yàn)室主任、罐車(chē)司機(jī)和泵車(chē)司機(jī)，提醒這些崗位重點(diǎn)跟蹤和關(guān)注。

（2）該項(xiàng)目材料部要根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)計(jì)劃提前備好料，生產(chǎn)前安排鏟車(chē)倒好倉(cāng)。試驗(yàn)室做好原材料進(jìn)廠檢驗(yàn)，確保原材料達(dá)到此次混凝土的技術(shù)要求，并在生產(chǎn)前一天，監(jiān)督生產(chǎn)和材料部門(mén)倒好倉(cāng)。

（3）操作員生產(chǎn)混凝土前，先空轉(zhuǎn)皮帶，放凈皮帶上和攪拌機(jī)內(nèi)水和雜物。

（4）試驗(yàn)室要將此次 C60 大體積混凝土出機(jī)坍落度控制在 (200±20)mm，和易性和流動(dòng)性要好，要便于施工。試驗(yàn)室提前備好小桶外加劑（10kg 裝），以便在工地出現(xiàn)意外情況，坍落度變小時(shí)調(diào)整。試驗(yàn)室要留置好混凝土試件，尤其要注意第一天帶模靜養(yǎng)時(shí)的養(yǎng)護(hù)溫度，必須保持在 20℃ 以上，避免試件養(yǎng)護(hù)溫度太低，導(dǎo)致混凝土試件強(qiáng)度低于實(shí)際強(qiáng)度，而產(chǎn)生糾紛。

（5）在澆筑高性能混凝土?xí)r，生產(chǎn)部要派專(zhuān)人在現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)和指揮，保證高性能混凝土得到及時(shí)澆筑。

（6）此次混凝土從出廠到澆筑完畢不得超過(guò) 3 小時(shí)，如果工地出現(xiàn)意外情況，導(dǎo)致高性能混凝土到工地后超過(guò) 3 小時(shí)仍然不能澆筑時(shí)，立即通知工地降級(jí)使用或及時(shí)轉(zhuǎn)到其它工地降級(jí)使用。

3 混凝土的澆筑、施工和養(yǎng)護(hù)

3.1 混凝土的澆筑和施工

施工單位在施工前制訂了詳細(xì)施工方案，配備充足的施工人員及設(shè)備，防止了因人手不足或設(shè)備原因?qū)е禄炷猎诠さ氐却龝r(shí)間過(guò)長(zhǎng)，坍落度損失過(guò)大而影響泵送和澆筑的情況發(fā)生?，F(xiàn)場(chǎng)道路和出入口完全滿足重車(chē)行駛和保證通行能力的要求，出入口配備了交通指揮和簽收人員，夜間安裝了足夠的照明，保障了混凝土車(chē)輛順暢的進(jìn)出施工現(xiàn)場(chǎng)。供應(yīng)前施工單位還根據(jù)泵車(chē)布置圖準(zhǔn)備好施工場(chǎng)地，協(xié)助混凝土公司布置好泵車(chē)，在澆筑過(guò)程中與混凝土公司泵工密切配合，保障了順利地泵送、澆筑。

澆搗時(shí)，項(xiàng)目部嚴(yán)禁隨意加水，若發(fā)現(xiàn)混凝土到現(xiàn)場(chǎng)坍落度偏小，只允許用外加劑和少量水混合后調(diào)整，不允許單獨(dú)用水調(diào)整。因泵送混凝土漿體較多，坍落度較大，澆筑過(guò)程施工單位嚴(yán)格控制振搗時(shí)間，避免過(guò)振，防止了混凝土表面漿體過(guò)多產(chǎn)生塑性裂縫。由于本工程混凝土具有流動(dòng)性大的特性，項(xiàng)目部及監(jiān)理將到場(chǎng)混凝土坍落度控制在 (200±20)mm，要求混凝土公司到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)的混凝土和易性要好，不得泌水跑漿，避免浮漿過(guò)多和收縮過(guò)大產(chǎn)生裂縫。澆筑時(shí)嚴(yán)格分層連續(xù)澆筑，使混凝土均勻上升，避免產(chǎn)生冷縫，避免交界處混凝土凝結(jié)時(shí)間不一致而產(chǎn)生裂縫。按需要澆筑的混凝土數(shù)量和混凝土公司密切協(xié)商和配合，組織好泵車(chē)和罐車(chē)數(shù)量，控制好混凝土澆筑速度，保證在上一層混凝土初凝前完成下一層澆筑，避免了已凝固但還沒(méi)有強(qiáng)度的混凝土受到擾動(dòng)而產(chǎn)生裂縫?；炷恋臄備伜穸瓤刂圃诓淮笥?50cm?；炷翝仓綐?biāo)高、刮平時(shí)，項(xiàng)目部要求施工人員要刮除浮漿，避免浮漿過(guò)多導(dǎo)致混凝土表層收縮過(guò)大而產(chǎn)生裂縫。抹面時(shí)做到了掌握好抹面時(shí)機(jī)，先機(jī)器抹面，再用人工二次抹面，徹底消除混凝土凝固時(shí)產(chǎn)生的收縮裂縫，抹完面后立即覆蓋塑料薄膜，保濕養(yǎng)護(hù)。

3.2 混凝土的養(yǎng)護(hù)

項(xiàng)目部充分認(rèn)識(shí)到了大體積混凝土內(nèi)外溫差的問(wèn)題，制定了詳細(xì)的混凝土內(nèi)部降溫，混凝土外部蓄水養(yǎng)護(hù)的有效養(yǎng)護(hù)措施，具體措施如下：

3.2.1 混凝土內(nèi)部布設(shè)冷卻水管

（1）冷卻水管的制作方法

項(xiàng)目部采用了內(nèi)徑φ50mm、管壁厚 2.5mm 鑄鐵管作冷卻水管，管端頭攻絲，并以彎管接頭和直管接頭連接。連接時(shí)接頭部位都纏好止水膠帶以防漏水，將冷卻水管與鋼筋用鐵絲固定在一起，防止混凝土澆注、振搗時(shí)受到影響斷開(kāi)，造成失效。在冷凝管的進(jìn)、出水口各設(shè)置一道閥門(mén)，以控制進(jìn)水的方向和流量。

（2）冷卻水管的排列方式

冷卻水管的排列方式，采用了矩形排列方式，6m深的混凝土基礎(chǔ)底板布設(shè)兩層冷卻水管，層與層間距為2m，與基礎(chǔ)底板及頂板的間距也是 2m，冷卻水管布設(shè)在混凝土溫度最高的中心地帶；3m 深的裙樓混凝土基礎(chǔ)底板布設(shè)了一層冷卻水管，布設(shè)在混凝土溫度最高的中心地帶，與基礎(chǔ)底板及頂板的間距都是 1.5m；冷卻水管水平間距為 1.5m。6m 和 3m 深基礎(chǔ)底板冷卻水管布設(shè)示意圖分別見(jiàn)圖 1 和圖 2。

圖2 3m 厚混凝土基礎(chǔ)冷卻水管排布三維示意圖

（3）冷卻水通水降溫時(shí)機(jī)及注意事項(xiàng)

項(xiàng)目部派專(zhuān)人負(fù)責(zé)冷卻水管的通水管理，混凝土澆筑完畢、表面初凝、抹好面、覆蓋好塑料薄膜后，立即開(kāi)始通冷卻水（保證從進(jìn)水口進(jìn)入的水是冷水——常溫自來(lái)水），進(jìn)、出水口，每八小時(shí)交換一次，出水口出來(lái)的熱水直接放入混凝土表面，蓄水養(yǎng)護(hù)。使大體積混凝土內(nèi)部溫度比較均勻、一致地降低。

3.2.2 混凝土蓄水養(yǎng)護(hù)

覆蓋好塑料薄膜、施工完畢后，沿混凝土結(jié)構(gòu)邊緣用磚砌筑了 10cm 高擋水小壩，在混凝土終凝后，立即在混凝土表面灌滿從冷卻水管出來(lái)的熱水，使混凝土表面保持 8～10cm 水，這樣既壓住塑料薄膜，又能給正在不斷水化的混凝土補(bǔ)充水分，起到保濕養(yǎng)護(hù)的作用；同時(shí)由于水是熱的不良導(dǎo)體，可以起到隔熱保溫的效果。由于用于蓄水養(yǎng)護(hù)的水是熱水，溫度與混凝土表層溫度相近，這樣就把混凝土表層與溫度較低的環(huán)境有效的隔離開(kāi)，把溫差降到了最小。

混凝土上、中、下各部位每隔 2 小時(shí)測(cè)量溫度一次，測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表 2。

由表 2 可以清楚地看出，C60 大體積混凝土水化溫升還是非常高的，中心最高時(shí)溫度達(dá)到 80℃，而施工時(shí)的環(huán)境平均溫度只有 6～8℃，如果不采取有效措施，就極有可能出現(xiàn)溫差裂縫的質(zhì)量問(wèn)題。

表2 混凝土上、中、下各部位測(cè)溫記錄

本項(xiàng)目前四天施工單位由于采取了有效的蓄水養(yǎng)護(hù)來(lái)保溫保濕的措施，很好地將混凝土表層溫度與混凝土中心溫度之差控制在國(guó)家規(guī)范規(guī)定的 25℃ 以?xún)?nèi)，整個(gè)混凝土基礎(chǔ)底板沒(méi)有出現(xiàn)任何有害裂縫。四天后，由于工期緊，要馬上開(kāi)展下一道工序，施工單位撤除了蓄水養(yǎng)護(hù)，改用濕毛氈覆蓋養(yǎng)護(hù)，也使基礎(chǔ)底板得到了較好的養(yǎng)護(hù)。

4 混凝土質(zhì)量

由于混凝土公司與項(xiàng)目部密切配合，混凝土供應(yīng)和澆筑連續(xù)、順暢，施工單位養(yǎng)護(hù)措施得當(dāng)，混凝土整體無(wú)任何有害裂縫。

4.1 混凝土強(qiáng)度及評(píng)定

（1）混凝土 28 天標(biāo)養(yǎng)強(qiáng)度見(jiàn)表 3。

表3 混凝土強(qiáng)度 MPa

（2）評(píng)定

根據(jù) GB/T 50107—2010 規(guī)范 λ1取 1.05；λ2取0.85；fcu,k為設(shè)計(jì)強(qiáng)度 60MPa。

則 fcu,k+λ1·Sfcu= 62.97；λ2·fcu,k= 51.0

滿足判定式要求：mfcu≥fcu,k+λ1·Sfcu；fcu,min≥λ2·fcu,k

4.2 混凝土質(zhì)量水平

混凝土質(zhì)量水平見(jiàn)表 4。

4.3 混凝土耐久性

此次 C60 高強(qiáng)、高性能、大體積基礎(chǔ)底板要求抗?jié)B等級(jí)為 P6，我公司抗?jié)B試件打壓到 1.2MPa（P10），所有試件無(wú)滲透，全部合格。

表4 混凝土質(zhì)量水平

5 結(jié)語(yǔ)

在混凝土公司和項(xiàng)目部密切配合下，在預(yù)定時(shí)間順利地、保質(zhì)保量完成了混凝土的生產(chǎn)、供應(yīng)和施工，混凝土施工方案、混凝土中心降溫措施及養(yǎng)護(hù)方式有效、得當(dāng)，混凝土無(wú)任何裂縫及其它質(zhì)量問(wèn)題，得到了甲方和監(jiān)理單位一致好評(píng)。