万达国际大厦基础混凝土试验分析

刘　强　刘建兰

摘要：针对万达国际大厦基础大体积混凝土施工中存在的水化热高、收缩量大、容易开裂等技术问题，通过大量混凝土的试验研究，从原材料的选择、配合比的设计、物理力学性能试验、混凝土性能试验系统分析了各种混凝土配合比的试验结果，确定了混凝土的最佳配合比。对同类工程有一定的参考作用。

关键词：混凝土；凝结时间；坍落度；膨胀剂；试验分析

中图分类号：TU528文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2009）16-0178-02

一、概述

万达国际大厦位于东营市东城经济开发区，是集金融、大型会议、商场等综合设施于一体的商务办公楼，与市府大楼共同组成东营市标志性建筑群。其结构复杂，底板厚度很大且厚度不一，有许多变截面处，部分厚度超过 2m，混凝土等级为C40P8。为保证混凝土质量，我们按照设计和施工要求，进行了试验，并按照试验结果严格控制施工，保证了工程的结构安全，工程的质量达到了较高的水准。现对试验情况进行分析总结，积累经验利于以后检测试验工作。

二、试验室方案

（一）原材料的选择

1．水泥：使用山铝P.O42.5水泥 ，该水泥质量稳定，各项性能均达到规范要求，强度富裕系数较大，与外加剂、掺合料有比较好的适应性，见表1、表2：

2．膨胀剂：选用青岛润天牌膨胀剂 ，该膨胀剂与水泥适应性较好，见表3：

3．河砂：选用青州中砂，细度模数2.9，含泥量1.5%，泥块含量0.4%。

4．碎石：选用青州碎石，公称粒径5～31.5mm，压碎指标值5.0%，含泥量0.4%，泥块含量0.1%。

5．粉煤灰：选用山东华能Ⅰ级粉煤灰。细度10%，需水量比91%，烧失量3.7%。

6．泵送剂：选用省建科院FNC型泵送剂。减水率23%，净浆流动度210mm，比重1220kg/m3。

（二）混凝土配合比初步设计

为了确定混凝土的工作性能、强度、 膨胀率和 收缩率，我们设计了七个配合比进行对比试验见表4：

（三）混凝土物理力学性能试验

对于本工程混凝土的浇筑，建议混凝土现场坍落度定为180±15mm。

1．混凝土工作性能试验。

2．强度试验结果比较

（四）混凝土性能试验

1．混凝土限制膨胀率和限制收缩率试验。（1）试验目的：考察掺与不掺膨胀剂系列配合比混凝土的限制膨胀率及限制收缩率；（2）试验方法：遵循《补偿收缩混凝土的膨胀率及干缩率的测定方法》（GB50119-2003），试验步骤简要如下：当混凝土抗压强度达到3～5MPa时拆模（成型后12～16h），测量试件初始长度。成型日算龄期，在20±2℃水中测定3d、7d、14d的长度，然后转入室温为20±2℃，相对湿度为60±5%的恒温恒湿室内养护，分别测定28d、42d的长度；（3）试验配合比：混凝土强度等级C40，水胶比0.39，砂率45%；（4）试验结果及分析见表7：

试验表明，混凝土的限制膨胀率随着膨胀剂的掺量增大而增大（A6>A5>A4），掺加膨胀剂混凝土的限制膨胀率要高于不掺膨胀剂的混凝土；不掺加膨胀剂时，单掺粉煤灰混凝土（A3）的限制膨胀率高于双掺“矿粉+粉煤灰”配比（A1）；单掺粉煤灰时，取代量低时混凝土（A7）在早期3d还有收缩，到7d后限制膨胀率接近A1。

2．混凝土温升试验。（1）试验目的：考察A1、A3、A4三个配合比混凝土的温升，并以28d强度评定设计的配比进行对比试验；（2）试验要求：模仿现场条件，成型1m3混凝土，用聚苯板保温，每隔一定时间测定混凝土中心温度；（3）试验配合比见表8及曲线。

由混凝土温升曲线图可以看出，A1（双掺粉煤灰+矿粉）最高温升出现的最晚，80h左右A3（单掺粉煤灰）、A4（掺粉煤灰+膨胀剂）升温曲线非常相似，均在60h左右温升达到最高；而按28d强度评定设计的对比试样（掺粉煤灰+膨胀剂）在50h左右就达到最高温升。

（4）热工计算参数与实际测量参数对比表：

（五）实验结果分析

1．混凝土补偿收缩试验表明，该工程大体积混凝土的限制膨胀率随着膨胀剂的掺量增大而增大，掺膨胀剂混凝土的限制膨胀率高于不掺膨胀剂混凝土的，水泥量高的A7（粉煤灰+膨胀剂），混凝土早期3d有收缩。

2．A1、A3、A4三个配合比，从温升方面看均满足大体积混凝土的浇筑要求。A1（双掺矿粉+粉煤灰）绝热温升在80h左右达到最高，从温升方面效果最好；A3（单掺粉煤灰）、A4（掺粉煤灰+膨胀剂）升温曲线类似，均在60h左右达到最高绝热温升。

3．通过高掺粉煤灰，降低水泥用量，混凝土的浇筑温度控制可以放宽，入模温度控制在30℃以内，混凝土中心温度不超过70℃，适当的保温可以满足温差控制的要求。

三、结语

1．由“P.O42.5水泥+粉煤灰”方案配制的混凝土在降低水化热方面要优于“矿渣水泥”方案。因矿渣的水化热约为水泥的85％～90%，在降低水化热方面效果不大；粉煤灰早期不放热，可以有效地降低混凝土的水化热，减少混凝土内外温差，降低混凝土出现温差裂缝的危险，同时，后期发挥Ⅰ级粉煤灰的火山灰效应所带来的孔径细化作用以及未反应的粉煤灰颗粒的“内核作用”，使混凝土后期强度持续得到提高。

2．对膨胀剂的使用要考虑膨胀剂和水泥的适应性，并要控制膨胀剂的掺量，对于加入膨胀剂的混凝土养护条件要保证充分考虑了以上因素的影响，膨胀剂使用才能取得满意效果。

3．计算混凝土绝热温升时，必须采用水泥的实测水化热值，以保证计算值与实测值不产生过大误差。

4．民用或公用建筑的大体积混凝土一般达不到绝热状态，混凝土的最高温度常出现在浇筑后的2～4天，这种情况可能有以下两种原因：其一，混凝土的体积不够大；其二，混凝土的配筋率较高，散热作用明显。因此，这种情况下一些手册中计算大体积混凝土温升和裂缝控制计算就不太适用，因根据实际情况进行试验或加以调整。

5．对于浇筑大体积混凝土不仅要控制混凝土的内外温差，还要控制混凝土内部的绝对温度，防止混凝土内部温度过高对混凝土的耐久性造成危害。

参考文献

[1]叶林昌，沈义．大体积混凝土施工[M]．北京：中国建筑工业出版社．

[2]中国工程院土木水利与建筑学部，工程结构安全性与耐久性研究咨询项目组．混凝土结构耐久性设计与施工指南[M].北京：中国建筑工业出版社，2004.

[3]彭立海．大体积混凝土温控与防裂[M]．黄河水利出版社，2005．

作者简介：刘强，供职于东营市建筑工程质量检测站，研究方向：工程管理；刘建兰，供职于山东开元建设监理公司，研究方向：工程管理。