筏板基础大体积混凝土“三掺技术”研究

□杨 林 □娄 皓 □陈鹏飞（惠金黄河河务局）

1 大体积混凝土“三掺技术”概述

1.1 高效减水剂

在混凝土中掺入高效减水剂，能降低水泥水化热温升峰值，推迟水化热温峰的出现，并且在保持坍落度条件下，能够大幅度减少拌合物水量，提高水泥拌合物的流动性。基础大体积混凝土使用的高效减水剂有：萘系减水剂FDN、JM—Ⅱ、UNF、AF等高效减水剂。

在大体积混凝土工程中使用减水剂应掺量适中，同时注意控制混凝土拌合物的坍落度损失，选择与水泥适应性良好的减水剂。

1.2 膨胀剂

膨胀剂是依靠自身或与水泥中某些成分反应，在水化期间产生一定的膨胀，以补偿混凝土收缩的外加剂。基础大体积混凝土中最常用的有硫铝酸钙膨胀剂（CSA）、明矾石膨胀剂（EA-L）、U型膨胀剂（UEA）等。文章案例中使用UEA混凝土膨胀剂，该膨胀剂以10%～12%（取代水泥率）内掺水泥中，可拌制成补偿收缩混凝土，限制膨胀率为0.02%～0.04%，在混凝土中产生0.20～0.70MPa的预压力，可大致抵消混凝土硬化过程中的收缩拉应力。

在大体积混凝土工程中使用膨胀剂时，需注意：①控制大体积混凝土内部温升，不宜超过60℃；②确保混凝土的保湿养护，保证膨胀剂反应充分；③膨胀剂与混凝土必须拌合均匀，且和水泥具有良好的相容性。

1.3 粉煤灰

以粉煤灰代替部分水泥，不仅可以改善混凝土的和易性，提高可泵性等性能，而且在基础中可以提高混凝土的抗渗性，减少水泥水化热。粉煤灰掺量一般控制在胶凝材料用量的40%以内，可采用超量取代法或等量取代法配混凝土。采用矿渣硅酸盐水泥配置大体积混凝土时，粉煤灰必须在水泥含量的25%以内。工程中多采用Ⅱ级粉煤灰，控制45μm筛余≤18%，需水量比≤105%，同时通过检验确保其性能稳定，满足配合比要求。

2 案例分析

2.1 工程概况

兰德国际中心高层商务综合办公楼位于郑州市区东北部，工程设计为地上30层，地下2层，局部3层，建筑高度为119.45m。总建筑面积约9.60万m2，地下基础面积为6500m2，主体为钢筋混凝土框筒结构。本工程主楼基础采用筏板基础，基础厚度有2m、2.40m两种，裙楼挡水板厚度为0.70m。具体情况见表1。

表1 兰德国际中心筏板基础施工量表

筏板基础混凝土强度等级为C40P8，采用商品混凝土浇筑。工期处于12月上旬至次年1月底，这里选取12月初浇筑块体进行分析，日均温度约为7～5℃，因此筏板基础大体积混凝土施工昼夜温差较大，裂缝预防措施较为重要。

2.2 混凝土“三掺技术”应用

按照工程要求，混凝土第一浇筑块体最终配合比见表2。

该工程采用预拌商品混凝土，筏板基础混凝土强度等级为C40，抗渗等级为P8，设计坍落度为180±20mm。

其中砂含水率为7.60%，石子含水率为1.40%，拌合物和易性、粘聚性和保水性良好，水灰比为0.31。标养7 d强度为41.50MPa，28 d强度为58.10MPa，拌合物坍落度为180±20mm，坍落度合格。

表2 每立方米混凝土用量表

由表2可知该工程混凝土减水剂含量为2.60%，减水率达19.80%，抗压强度比为135%；膨胀剂含量为10%，各项性能均符合规范要求，掺量经过试验确定，且具有良好的相容性。

水泥采用P.O42.5品种，批量500 t。安定性等指标检验合格。

细骨料采用Ⅱ区中砂，含泥量0.70%，泥块含量0.10%，细度模数为2.7，各项性能均评定合格。

粗骨料含泥量为0.40%，泥块含量为0.20%，压碎指标为3.90%，片状颗粒含量为1.50%，各项性能合格。

粉煤灰采用Ⅱ级磨细粉煤灰，烧失量低且性能稳定，可替代18%的水泥。所选粉煤灰理化性能见表3。

表3 粉煤灰的理化性能%表

2.3 工程施工及效果

2.3.1 混凝土搅拌运输

根据施工场地状况，选用两台泵车，每台输送量为40m3/h。经过规范计算，共需20辆搅拌车，运输过程中做好防风、防雨、防水措施，同时保证混凝土的和易性和流动性。

2.3.2 混凝土施工部署

根据后浇带的布置以及施工进度安排，将混凝土浇筑顺序依次分为1，2，3，4，5#共5个浇筑块。该大体积混凝土工程采用混凝土地泵浇筑，将混凝土输送地泵车布置在筏板基础北边，浇筑的顺序从西向东（或从东向西）浇筑混凝土。混凝土浇筑地泵先移到电梯基坑或集水坑处浇筑坑底板混凝土；待底板混凝土初凝前对电梯井四周均匀分层浇筑至筏板底，并在后浇筑混凝土初凝前连同筏板一起浇筑至筏板顶。

该基础筏板浇筑采用塔吊配合移动泵浇筑。浇筑前，地泵位置应根据浇筑区域设置，以保证施工的衔接顺畅。

2.3.3 混凝土浇筑振捣

施工要求准备2～3个浇筑小组，结合现场具体浇筑实际情况进行调动。混凝土搅拌至浇筑时间≤90min。

浇筑采用斜面分层浇筑法，并防止施工冷缝。振捣时，严格控制振捣棒移动的距离（400～500mm）、插入深度和振捣时间（15～30 s），避免各浇筑带交接处的漏振，并在20～30min后进行复振，振捣后采用“二次抹压法”。

2.3.4 混凝土温度监控

本工程在冬季进行施工，极易产生裂缝，施工方案严格按照国家标准《大体积混凝土温度测控技术规范》要求，对大体积混凝土实施温度监测。当混凝土内部与表面温度差超过25℃时，及时采取相应的保温措施。本工程所测混凝土内部温度在第6d时达到最高值，为47.60℃，同时，在温度监测中基础内外温差均＜25℃，符合温度计算的结果。

2.3.5 混凝土质量评定

本工程大体积混凝土施工整体质量较好，底板混凝土无有害裂缝产生，取得了预期的效果，混凝土检验批一次性验收合格，施工中C40P8混凝土留置试块平均强度均符合要求。

3 结论

工程实践研究证明，采用“三掺技术”配置大体积混凝土，不仅起到了补偿收缩作用，有效预防了裂缝产生，而且施工便捷，降低了成本。在使用“三掺技术”配置混凝土施工时需注意以下几点：第一，施工中应注意混凝土的早期保温养护；第二，施工应注意防止混凝土过振，否则将在表面产生明显的粉煤灰浮浆层，如气温骤降，易产生表面裂缝；第三，UEA、减水剂使用前后应与水泥做适应性试验，检验其与水泥的适应性；第四，在水泥中掺入UEA后，凝结时间缩短1～2h，坍落度损失有些增加，因此在对凝结时间和坍落度损失有特殊要求的工程中，可将UEA与缓凝型减水剂联合使用，以满足工程要求；第五，“三掺”混凝土质量好坏和能否顺利泵送关键在于外加剂、掺合料能否准确投放，能否及时调整施工配合比。

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