大體積混凝土配合比設(shè)計及工程應(yīng)用

王瑞亮，吳海豐，周志剛

（北京城建建材工業(yè)有限公司，北京 101118）

1 工程概況

北京城市副中心某住房項目，位于通州區(qū)宋莊鎮(zhèn)，建筑面積54147.769 m2。地下1層為車庫，地上8層為住宅樓，高度23.9 m。本工程地下車庫屬于超長混凝土結(jié)構(gòu)，南北向約150 m，東西向長約120 m，地下單層施工面積約1.04×104m2，且地下車庫的流水段數(shù)量較多，具備跳倉法施工的場地條件。經(jīng)專家論證，本工程地下結(jié)構(gòu)不設(shè)施工和沉降后澆帶，采用跳倉法施工。基礎(chǔ)筏板共25倉，其中，車庫12倉，住宅13倉，筏板厚1.5 m，強度等級C35，防滲等級P6，總計方量18000 m3，多倉同時澆筑時最大方量3500 m3[1]。

2 設(shè)計依據(jù)

1）JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》；

2）GB 50496—2018《大體積混凝土施工規(guī)范》；

3）T/CECS 640—2019《超長大體積混凝土結(jié)構(gòu)跳倉法技術(shù)規(guī)程》；

4）GB/T 50081—2019《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法》；

5）GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗方法》；

6）GB 50164—2011《混凝土質(zhì)量控制標準》；

7）GB 50666—2011《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》；

8）DB11/385—2011《預(yù)拌混凝土質(zhì)量管理規(guī)程》。

3 大體積混凝土主要技術(shù)指標及要求

1）強度等級：C35（強度評定標準為60 d標養(yǎng)立方抗壓強度），60 d抗壓強度值宜不大于45.5 MPa?？?jié)B等級：P6。

2）混凝土澆筑坍落度為140～180 mm。坍落度經(jīng)時損失：1 h損失控制在20 mm以內(nèi)，2 h損失控制在30 mm以內(nèi)。

3）混凝土初凝時間：8～10 h。終凝時間：10～12 h。

4）混凝土拌合物和易性良好，無離析泌水現(xiàn)象。

5）采用單摻粉煤灰。

6）大體積混凝土施工溫控指標符合規(guī)范要求。

4 原材料的選取

1）水泥。水泥選用承德金隅水泥有限責(zé)任公司生產(chǎn)的普通硅酸鹽水泥。其他性能指標符合GB 175—2007《通用硅酸鹽水泥》的規(guī)定且要質(zhì)量穩(wěn)定、與其他原材料適應(yīng)性好。

2）粉煤灰。粉煤灰選用唐山市天路建材有限公司生產(chǎn)的F類Ⅱ級粉煤灰。該粉煤灰符合GB/T 1596—2017《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》的規(guī)定。

3）粗骨料。粗骨料選用興隆城泰建材有限公司生產(chǎn)的碎石。其性能指標符合JGJ 52—2006《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢測方法標準》、GB/T 14685—2011《建設(shè)用卵石、碎石》規(guī)定。

4）細骨料。細骨料選用興隆城泰建材有限公司生產(chǎn)的機制砂。其性能指標符合JGJ 52—2006和GB/T 14685—2011，具體性能指標見表1。

表1 細骨料的性能指標

5）外加劑。通過對外加劑減水效果、緩凝時間、坍落度損失、黏聚性、泌水性、可泵性等對混凝土性能方面的考慮。最終選用天津可言科技有限公司生產(chǎn)的聚羧酸高性能減水劑，其性能指標符合GB 8076—2008《混凝土外加劑》的規(guī)定。減水劑型號為KY-1，其主要性能指標見表2。

表2 KY-1高性能減水劑的性能指標

5 大體積混凝土配合比設(shè)計思路

綜合考慮耐久性、強度、降低水化升溫和體積穩(wěn)定性及工作性等要求[2]，配合比設(shè)計思路為：（1）選用水化熱低的水泥，其水化速度慢，早期強度增長緩慢，可有效降低混凝土早期水化熱；（2）單摻粉煤灰，粉煤灰的加入可以改善混凝土的和易性、提高混凝土的耐久性和抗?jié)B能力，減少收縮量，降低結(jié)構(gòu)內(nèi)部升溫，推遲溫度峰值時間，還有助于后期強度增長；（3）采用公稱粒徑為5～31.5 mm連續(xù)級配，孔隙率小的碎石，降低砂漿用量，減少自身收縮；（4）采用60 d齡期的抗壓強度作為配合比設(shè)計、強度評定及工程驗收的依據(jù)；（5）通過外加劑摻量調(diào)整，延緩混凝土凝結(jié)時間，推遲混凝土升溫峰值時間，同時，保證澆筑過程中前后澆筑的混凝土能夠正常搭接，不出現(xiàn)冷縫，保證結(jié)構(gòu)的整體性。

6 大體積混凝土配合比的試驗、確定

根據(jù)相關(guān)規(guī)范，該工程大體積混凝土底板采用60 d齡期作為強度評定依據(jù)，在保證混凝土強度的前提下，配合比設(shè)計以控制溫度差為目標，通過水膠比、粉煤灰摻量的變化設(shè)計配合比（見表3）。通過試驗得到不同配合比的混凝土性能（見表4），最終優(yōu)選本工程大體積混凝土使用的配合比（見表5）。

表3 C35混凝土配合比設(shè)計

表4 混凝土性能及強度

表5 大體積混凝土配合比選定

通過熱工計算，采用合理的配合比及養(yǎng)護措施，可以達到以下溫度要求：（1）混凝土澆筑體在入模溫度基礎(chǔ)上的溫升最高值＜50℃；（2）混凝土澆筑體里表溫差最高值＜25℃；（3）溫降速率小于2.0℃/d；（4）混凝土澆筑體表面與大氣溫差最高值＜20℃。

7 大體積混凝土生產(chǎn)過程質(zhì)量控制

7.1 加強原材料控制

原材料質(zhì)量按以下標準控制：（1）水泥：每輛水泥運輸車進場測溫，控制水泥進場溫度在60℃以下。（2）細骨料：嚴格控制砂石粉含量＜3%，細度模數(shù)控制在2.3～2.8。（3）粗骨料：碎石含泥量超過1%時必須退貨，質(zhì)檢嚴格控制進場碎石質(zhì)量。（4）粉煤灰：每車進場嚴格控制粉煤灰細度＜30%。（5）外加劑：每批外加劑進場檢測密度、減水率確保合格。

7.2 生產(chǎn)過程質(zhì)量控制

生產(chǎn)過程質(zhì)量控制措施：（1）對各個計量秤進行校準，確?；炷粮髟牧嫌嬃繙蚀_。（2）根據(jù)大體積混凝土配合比進行試拌，確定施工配合比，配合比若有調(diào)整，確保在調(diào)整授權(quán)范圍內(nèi)。（3）對混凝土做各項混凝土性能試驗。開盤后每盤混凝土質(zhì)檢都通過卸灰口視頻監(jiān)控混凝土質(zhì)量，確?；炷翝M足其性能要求。（4）對出廠混凝土進行檢驗，確保出廠混凝土質(zhì)量。

7.3 運輸過程的質(zhì)量控制

運輸過程的質(zhì)量控制措施：（1）運輸車在裝料前，罐內(nèi)的積水應(yīng)排除干凈；（2）通過衛(wèi)星定位及卸料視頻等監(jiān)控系統(tǒng)，隨時掌握混凝土運輸?shù)膭討B(tài)信息；（3）運輸過程中出現(xiàn)混凝土損失需要使用外加劑進行調(diào)整時，攪拌運輸車應(yīng)進行快速攪拌，攪拌時間不應(yīng)少于120 s。

8 大體積混凝土施工的技術(shù)控制

8.1 采用跳倉法施工

本工程采用跳倉法施工，相鄰倉施工至少間隔7 d以上。用此方案施工既可避免一部分施工初期的激烈溫差及干縮作用，大量消減施工期間的溫度伸縮應(yīng)力，有效控制裂縫，又能加快施工進度。

8.2 混凝土施工質(zhì)量控制

混凝土施工質(zhì)量控制措施包括：（1）施工過程隨時抽測混凝土坍落度，保證混凝土施工性；（2）澆筑底板混凝土，為防止出現(xiàn)施工冷縫，采取連續(xù)分層澆筑的方法，下層混凝土澆筑時間與上層混凝土澆筑的時間間隔不超過下層混凝土的初凝時間；（3）對混凝土表面處理?；炷琳駬v完畢后，用2 m長的鋁合金刮杠按設(shè)計標高進行找平，并隨刮隨拍打使混凝土密實。然后用木抹子再反復(fù)搓抹找平，使混凝土面層進一步的密實，最后在混凝土初凝后終凝前再用鐵抹子抹壓收漿2遍，可避免因混凝土收縮而出現(xiàn)裂縫。

8.3 大體積混凝土的養(yǎng)護和溫度監(jiān)控

溫度監(jiān)控方面，指派專人負責(zé)測溫工作；混凝土養(yǎng)護過程中，根據(jù)熱工計算制定合理的控制措施，將混凝土內(nèi)外之間的溫度差控制在25℃，以防止施工過程中出現(xiàn)裂縫。

9 工程質(zhì)量情況

通過以上措施，本項目的質(zhì)量控制結(jié)果為：（1）經(jīng)過不同齡期基礎(chǔ)筏板混凝土表面的檢查，表面未出現(xiàn)裂縫和滲透情況，達到工程結(jié)構(gòu)設(shè)計要求。（2）攪拌站通過基礎(chǔ)筏板198組試塊不同齡期的抗壓強度分析，7 d抗壓強度平均值達到設(shè)計強度的45%，28 d抗壓強度平均值達到設(shè)計強度值的96%。60 d抗壓強度平均值達到設(shè)計強度值的118%?？?jié)B試件4組，經(jīng)檢驗抗?jié)B等級達到P6要求。本批混凝土強度及抗?jié)B等級達到工程結(jié)構(gòu)設(shè)計要求。

10 結(jié)語

本工程在大體積混凝土配合比設(shè)計時優(yōu)選原材料，通過大摻量粉煤灰、碎石采用5～31.5 mm連續(xù)級配及聚羧酸高性能減水劑進行配合比設(shè)計，降低了混凝土表面出現(xiàn)裂縫的可能性；采用跳倉法施工，嚴格按照跳倉法施工方案進行施工，并加強溫度監(jiān)控和混凝土養(yǎng)護。工程所有基礎(chǔ)筏板表面未出現(xiàn)裂縫，受到甲方和施工單位的一致好評。