地铁工程超大体积底板混凝土质量控制技术

赵荣明 徐宝华

（北京住总商品混凝土中心）

前言

大体积混凝土，指混凝土结构物实体最小尺寸不小于1m的大体量混凝土，或可能预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。由于混凝土内部热量积聚，导致内外温差，容易产生裂缝，影响结构安全和正常使用。降低凝结硬化初期阶段的水化热及延缓温峰来临时间，对有效控制开裂，保障混凝土质量，是有必要的。

1 工程概况

北京地铁7号线14标焦化厂站位于朝阳区焦化厂村，北京原焦化厂厂区内，该标段工程量大，施工难度大，工期紧张。底板混凝土近4万m3，流水段划分见图1，底板浇筑分四段，属于大体积混凝土，第16段是混凝土浇筑量最大的一段，尺寸91m×37m×2.7m，普遍深2.7m，局部达到3.7m，强度等级C40P10，预计方量9500m3。浇筑期间预计气温25℃~35℃，采用汽车泵送，要求施工坍落度180mm，初凝时间10h~14h。混凝土的选材、配制、浇筑、养护等环节，均需按大体积混凝土的要求，控制水化热，降低内部温度，同时，做好混凝土结构外部的保温，控制内外温差不大于25℃。

2 材料选择

选用地铁专用P.O 42.5低碱水泥，Ⅰ级粉煤灰，S95级矿渣粉，减水率不低于25%的高性能聚羧酸缓凝减水剂。选用细度模数2.8左右的中砂，5mm~25mm碎石。

高性能缓凝减水剂，减少配合比用水量的同时可降低水泥用量，延缓混凝土初凝时间，从而延迟混凝土内部温峰来临时间；级配良好的砂石也可以减少用水量从而减少水泥用量。

3 配合比试配及确定

此底板供应方量大，供应集中，且浇筑期间的天气温度较高。在配合比设计方面，提高掺合料比例，从而达到降低水化热的目的。考虑到大体积混凝土的实体强度受水化热温升影响比较容易达到，且6月份，混凝土的早期强度发展比较快，经沟通后采用60天龄期评定。在抗渗要求方面，经过大量的试验验证，粉煤灰矿粉双掺配合比可以满足地下结构防水的要求，且如果加入CSA防腐抗裂剂（原设计要求），若养护不到位，反而会增加混凝土裂缝产生的风险。

按表1试配，实测混凝土坍落度210mm，和易性、坍落度损失、初凝时间及28d、60d抗压强度满足施工要求，确定该配合比为基准配合比。

图1 底板流水段划分

表1 混凝土配合比

图2 5台汽车泵同时浇筑

4 浇筑和生产控制

浇筑现场共采用5台汽车泵，配合自卸，如图2所示。底板先分层浇筑标高低的劲性钢柱砼基础、基础梁、承台梁，待浇筑到防水板板底标高时与底板同时浇筑，底板浇筑分层厚度≤450mm。混凝土浇筑时采用“分区定点，一个坡度，循序进行，一次到顶”的浇筑工艺。浇筑过程中需防止冷缝的产生，确保每层混凝土之间的浇筑间歇时间不超过混凝土的初凝时间，即在下一层混凝土初凝前完成上一层混凝土的浇筑。底板混凝土浇筑过程中，混凝土初凝前浇筑导墙混凝土。

浇筑混凝土采用插入式振捣器振捣密实，振捣器均匀分布，防止漏振，振捣混凝土时，振动器快插慢拔，插入下层混凝土10cm左右，每点振动时间10s~15s，以混凝土泛浆不再溢出气泡为准，不可过振。

底板混凝土浇筑应采用二次振捣，二次振捣是在混凝土初凝前进行，主要是防止混凝土因沉降产生裂缝，二次振捣的时间掌握能使运转着的振捣棒沉入混凝土中并在拔出振捣棒时，混凝土能依靠自身的流动性慢慢闭合为准。

混凝土浇筑连续进行，如必须间歇，其间歇时间应尽量缩短，并应在前层混凝土初凝之前，将此层混凝土浇筑完毕。

表面处理采用二次抹面的方法，控制混凝土施工质量。混凝土一次抹面是在混凝土二次振捣完成，主要是将混凝土中的脚窝、凹凸及因二次振捣产生的混凝土下陷补平，使混凝土表面平整；二次抹面是在混凝土终凝前进行，主要是将混凝土表面产生的明水及网格钢筋出现的下陷、裂纹抹平，达到控制混凝土裂缝的目的。

图3 测温点布局

图4 测温点分层布置（第一~五层分别为A、B、C、D、E点）

图5 底板混凝土温度监测曲线

5 大体积混凝土的养护

大体积混凝土必须进行保温保湿养护，在浇筑完毕后，派专人负责养护工作，并做好测温记录。保温养护持续时间不得少于14d，养护具体做法为成活后先在底板上层铺单层塑料薄膜，再于其上覆盖麻袋片或无纺布并加水湿润覆盖在塑料薄膜上。保温覆盖层应根据测温结果分层逐步拆除，当混凝土表面温度与环境温度最大温差小于20℃时，可全部拆除。

6 大体积混凝土的温度监控

为全面监测混凝土的水化热控制和温度增长情况，浇筑前我们在现场布置了12个测温点。分布如图3、图4所示。派专人进行混凝土内部及表面温度监测，绘制温度升降曲线，根据混凝土内外温差情况进行保温措施的及时调整，使混凝土内外温差控制在25℃之内。

测温采用预埋测温线的方法，前3d每2h测一次，之后每4h测温1次，温升达到最高值后，再监测温度下降情况，7d后停止测温。

加强底板混凝土外部保温的同时，重点做好72h混凝土内外温差监控，指导混凝土养护措施调整，确保混凝土内外温差在设计允许温差范围内，使混凝土内外温差尽量减小，避免温差裂缝的出现。

测温绘制20条有效曲线，以4测温点为例，如图5所示，上部、中部和下部观测点的温度曲线均呈现出浇筑后3d内温度急剧升高，3d以后缓慢下降。尤其是上部和中部测点更为明显。在浇筑后12d上部温度同保温层接近。下部观测点由于热量不易散发，因此温度曲线在3d后比较平缓，在12d后接近中部测点的温度。

我们根据温度监测情况，不断调整养护措施，确保了混凝土未出现裂缝等外观质量问题，保证了整体质量的稳定性。

总结

本段工程浇筑速度较快，38小时顺利供应9561m3混凝土，供应高峰时用车达80多辆，给混凝土的质量控制和供应保障提出挑战，需各部门和环节充分准备，密切配合。

大体积混凝土的浇筑施工需要从原材料选择、配合比设计、生产准备、浇筑、养护等各个环节进行严格控制。通过本工程施工及温控监测，对大体积混凝土温度的发展变化规律有了进一步认识，大体积混凝土浇筑后，水化热温升一般经2~3天达到峰值，此阶段的保温养护，控制混凝土内外温差在允许范围内至关重要。大体积混凝土基础内最高温升发生在中央或中央稍下部。大体积混凝土浇筑后采用蓄水养护，根据温差变化调整水温，对减少混凝土的内部温差和表面急剧热扩散，防止混凝土因温差过大引起的温度收缩应力导致出现有害裂缝具有重要作用。