石屑砂配制大体积C40混凝土的生产与质量控制

杨文杰，郑卫东，韩健，邹小平

（1.泸州建中混凝土有限公司， 四川　泸州　646000；2.泸州精衡信建设工程检测有限公司，四川　泸州　646000）

石屑砂配制大体积C40混凝土的生产与质量控制

杨文杰1，郑卫东1，韩健1，邹小平2

（1.泸州建中混凝土有限公司， 四川泸州646000；2.泸州精衡信建设工程检测有限公司，四川泸州646000）

本文通过工程案例向大家介绍了利用石屑砂、大掺量矿物掺合料配制大体积混凝土的生产与施工质量控制经验。

石屑砂；大体积；生产；施工

0　前言

由于泸州地区天然中砂资源匮乏，主要采用当地从长江开采的卵石经破碎为卵碎石过程中产生的副产品-石屑砂为主要细骨料。该砂未经过整形处理，含有较多不规则棱角的细石颗粒和含量较高的石粉。石屑砂的细度模数一般在2.8 以上，达到了天然中砂细度标准。用此类砂代替天然中砂和粒形规则、级配良好的机制砂是本地建筑用砂的现状，但用于特殊性的混凝土中还需要进一步的试验、验证以及推广。

1　工程概况

格兰春天•首玺 B 区 1# 楼筏板基础位于205 地块，总层数 31 层（地下2 层，地面29 层），总高度 97.9m。筏板基础面积 860m2，厚度 1.6m，混凝土强度等级为 C40，混凝土一次性浇筑总方量 1400m3。筏板位于负 15.6m 的深坑内，低于负二层车库 6.5m。

2　原材料选用与配合比确定

2.1原材料

（1）水泥

为降低混凝土水化热，经过参建各方研究决定，本结构混凝土采用宜宾长宁红狮水泥有限公司生产的 P•O42.5R级普通硅酸盐水泥，该水泥 3d 水化热为216kJ/kg，7d 为255kJ/kg（见表 1）。

表1　水泥的基本性能

（2）粉煤灰

江北电厂Ⅰ级粉煤灰，见表2。

表2　粉煤灰的基本性能　　　　　　 %

（3）粗集料

采用优质长江破碎卵石，级配为 5～25mm 连续级配碎石，见表 3。

表3　粗集料的基本性能　　　　　　　　%

（4）细集料

混凝土用细骨料为卵石破碎为碎石过程中产生的石屑砂，石屑砂中含有棱角不规则的小石颗粒以及含量较高的石粉，石屑砂中不规则棱角的小碎石颗粒严重影响混凝土拌合物的和易性，给混凝土的性能带来了一定的难度，由于大量石粉用于混凝土中还存在争议，经处理降低了砂中石粉含量，根据 GB 14684-2011 《建设用砂》标准的要求对细骨料进行了检测，其技术指标检测结果见表 4。

表4　砂物理性能试验表

（5）外加剂

选用泸州盛世鑫汇建材有限公司 TQ-4 聚羧酸高性能缓凝高效减水剂，见表 5。

（6）矿渣粉

选用泸县矿粉厂生产的S95级矿渣粉，具体性能指标见表6。

（7）水

试验用水采用符合国家标准要求的饮用水。

表5　外加剂的基本性能

表6　矿渣粉的基本性能

2.2配合比

参建各方根据工程特点、设计要求及工程结构使用功能，对本结构大体积 C40 混凝土配合比进行了多番讨论研究，决定在混凝土中大掺量掺加粉煤灰和矿渣粉，既能降低混凝土的水化热和改善混凝土性能，又能提高混凝土后期强度，并进行了多番现场模拟验证试验，最终确定了合理的混凝土配合比，见表 7。

表7　混凝土配合比

3　混凝土生产与施工控制

为保证混凝土结构工程质量，混凝土生产厂家与施工单位进行了详细的研究，主要从混凝土的拌和、运输、浇筑、护理和养护等各个环节进行反复讨论和热工验算，最终提出了详尽的《筏板基础混凝土施工方案》。

3.1混凝土生产质量控制

（1）根据结构的特殊性，将混凝土凝结时间调整到30h，以满足浇筑施工节奏和周期要求，推迟混凝土凝结时间，延缓混凝土放热峰时，利于结构混凝土散热，保障混凝土结构质量。

（2）严格控制原材料进场质量，保证不合格材料不进场；严格控制入站水泥的进场温度不大于 60℃，有效降低混凝土出机和入模的温度。

（3）严格按配合比配料计量，各种原材料计量控制在规范要求的允许范围内，水泥、粉煤灰、矿渣粉、外加剂、水计量控制在 ±1.0% 内；砂、石计量控制在 ±2.0% 内。

（4）严格按照规范与施工要求控制混凝土入泵坍落度T=T0±30mm，站内设专人控制出厂坍落度（T0为施工方要求坍落度）。

（5）为保证混凝土的连续浇筑，在混凝土浇筑前应备足本结构混凝土所需原材料，浇筑过程中根据浇筑速度合理安排供应节奏，保证现场不积料、不掉料。

3.2混凝土施工质量控制

3.2.1混凝土浇筑施工

混凝土浇筑时间在 10月22日，共浇筑混凝土 1400m3。

（1）混凝土浇筑前，在混凝土生产厂家协助下，编制了详尽的《筏板基础混凝土施工方案》，并以此成立了专项小组进行施工安排与质量控制。

（2）经建设、施工以及混凝土供应方共同讨论，在混凝土中心埋设循环冷却水管降低混凝土中心温度，降低混凝土内外温差，避免产生裂缝。同时，为了准确测量、监控混凝土内部的温度，指导混凝土的养护，确保大体积混凝土的施工质量，在筏板基础混凝土内合理布设温度测量装置，冷却管道安装示意图以及测温孔平面图见图 1。

（3） 现场设置专人对进场混凝土质量进行检验，并及时组织卸料、泵送、浇筑及振捣。

（4）严格按照规范和《筏板基础混凝土施工方案》进行浇筑施工作业，进行分段分层循环推进浇筑施工，以削减温度应力，混凝土浇筑 0.5～3h 左右，进行二次复振和板面碾压抹面。

图1　冷却管安装示意图

3.2.2混凝土结构养护

（1）当时正正值秋末时节，天气变化较大，昼夜温差较大，混凝土凝结后现场及时采用薄膜覆盖混凝土表面，以防止混凝土结构因温差过大出现裂缝。

（2）冷却水管被浇筑的混凝土覆盖并振捣完毕，即可在该层冷却水管内通水，冷却水的流量控制在 1.2～1.5m3/h。冷却管排出的水，在混凝土浇筑未完以前，排出基坑外。在筏板基础混凝土浇筑全部结束后，排至混凝土顶面，形成保温层，蓄水保温养护。

（3）此混凝土结构共设置 11 个测温点，并加强温度实测（11 个点的温度进行分析整理结果见表 8），混凝土中心温度最高高达 62.0℃，采用蓄水保温养护措施，有效地控制了混凝土结构内外温差，预防了裂缝的产生。

（4） 现场养护工作严格按规范与《筏板基础混凝土施工方案》要求执行，保证了结构混凝土养护周期不少于14d。

4　混凝土质量检验

（1）为了积累大掺量掺合料混凝土的原始数据，对混凝土抽样加大了力度，拟定了按每 100 方混凝土抽样两组，具体的混凝土28d 强度检验情况如表 9。

（2）所检测的数据，利用强度值-标准差控制图（如图2）的方法分析，可以得出对此大体积混凝土强度的质量控制比较严格，控制水平也比价高，都在目标控制范围内，且满足设计要求。

图2　强度代表值/标准差 X-S(MPa) 控制图

（3）利用强度频率直方控制图（如图 3）的方法分析，可以得出所测强度数据符合正太分布规律，控制水平达到了优良。

图3　强度频率直方图（正太分布图）

表8　温度检测综合记录表　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ℃

表9　混凝土强度检验统计表

5　结论

（1）大掺量矿物掺合料的掺入，有效的降低了混凝土的水化热，有效的控制了混凝土温度裂缝，为本地区推广大掺量矿物掺合料的特殊混凝土奠定了基础，积累了原始数据。（2）蓄水保温养护是防止混凝土产生有害裂缝的最佳措施。（3）本工程 C40 大体积混凝土在本地区是首次应用石屑砂配制，通过对混凝土配合比进行优化设计、试配和工程模拟试验，以及加强施工管理和控制，结构混凝土养护 14d 拆模后，未有任何宏观有害裂缝的出现，各项性能检验一次性通过了专家组的验收，取得成功，施工质量优良，受到了好评，取得了较好的技术经济效益，为今后在我地区进一步推广应用石屑砂混凝土打下了良好基础。

[1] GB 175-2007．通用硅酸盐水泥[S]．

[2] GB 1596-2005．用于水泥和混凝土中的粉煤灰[S]．

[3] GB/T 14685-2011．建设用卵石、碎石[S]．

[4] GB/T 14684-2011．建设用砂[S]．

[5] JG/T223-2007．聚羧酸系高性能减水剂[S]．

[6] GB/T 18046-2008．用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉[S]．

[7] GB 50496-2009．大体积混凝土施工规范[S]．

[8] GB 50107-2010．混凝土强度检验评定标准[S]．

[9] 高育欣，唐天明，林喜华，徐芬莲，徐国栋．C80 机制砂高强混凝土的研制及工程应用．混凝土．2011(09)：99-101．

[10] 张仁瑜，王征，孙盛佩．混凝土质量控制与检测技术．北京：化学工业出版社，2008．

［通讯地址］四川省泸州市江阳区泰安镇机械工业集中发展区 泸州建中混凝土有限公司

杨文杰（1981—），男，主要从事预拌混凝土生产、研究、管理工作。