大体积混凝土生产与浇筑施工质量控制

2020-10-31孙传孔

工程质量 2020年2期

关键词：矿粉减水剂测温

孙传孔

（淄博市建筑工程质量安全监督站，山东淄博 255000）

0 引言

大体积混凝土工程，由于厚度及整体浇筑量大，混凝土内部由于水泥水化放热形成较高温度，易导致较大的内外温差，且由于内部温度高，混凝土内水份消耗大，从而极易造成混凝土结构开裂。

因此，在达到混凝土设计要求的前提下，最大限度地降低水泥用量是降低混凝土内部温升及降低混凝土结构开裂风险的最有效技术途径。

本文针对大体积混凝土原材料要求、配合比设计及生产、浇筑施工采取了一系列控制措施，使大掺量矿粉、粉煤灰高性能混凝土在大体积混凝土工程中成功应用。

1 工程概况

淄博华润大厦，建筑高度 17 7 m，筏板基础 C40P6 混凝土总量 11 000 m3，最小厚度 3.1 m，其中核心筒部位厚 8.9 m。

2 原材料选择、质量控制与确定

选择使用合适原材料及对原材料进行严格的质量控制是保证混凝土配合比实现及混凝土质量的首要条件。

2.1 原材料选择与质量控制原则

该工程属大体积混凝土，技术要求高、混凝土浇筑量大，如混凝土出现质量问题将造成较大损失。因此，原材料选择与质量控制原则是在符合标准要求前提下，部分指标要高于国家标准。

1）水泥。选择常年正常使用，与减水剂有良好适应性、强度富余系数高、需水量低、具有熟料生产企业的P·O42.5 水泥。

2）矿渣粉。选择大型钢铁企业自行粉磨矿渣生产的矿渣粉，不宜选用购买矿渣进行粉磨加工的小型粉磨站矿粉。其比表面积、流动度比、活性指数应达到标准 S95 级要求。

3）粉煤灰。选择烧失量、细度、需水量比符合标准要求且尽量小的Ⅱ级粉煤灰。

4）砂。选择使用人工机制砂。淄博地区自 2006 年开始至 2010 年后基本使用人工机制砂，因其具有质量可控及与胶凝材料有更好啮合力，在高强、高性能混凝土中得到了很好的应用。主要控制 MB 值符合标准要求，且尽量小、稳定；2.5≤细度模数≤3.2；石粉含量≤7.0 %。

5）石子。选择使用 5～3.15 mm 碎石。粒形要好，针片状颗粒含量≤10 %，含泥量≤1.0 %。

6）减水剂。选择使用缓凝型聚羧酸高性能减水剂，与选用水泥及其它胶凝材料有良好适应性，缓凝组份适当加大。

2.2 原材料确定与实测结果

根据以上原材料选择原则，选择确定了用于该工程基础大体积混凝土的各种原材料，其主要技术指标检测结果如下。

1）水泥（P·O42.5 级）。3d 强度（M Pa）：抗压 25.6；抗折 6.3；28d强度（MPa）：抗压 52.7；抗折 10.8。

2）矿渣粉（S95 级）。比表面积 421 m2/kg；流动度比：98 %；活性指数：7d 86 %、28 d 103 %。

3）粉煤灰（Ⅱ级）。烧失量 2.7 %；细度 17.4 %；需水量比 99 %。

4）人工砂。细度模数 3.1；石粉含量 5.3 %；MB 值 0.85。

5）石子。5～31.5 mm 颗粒级配合格碎石；针片状颗粒含量7 %；含泥量 0.2 %。

6）缓凝型聚羧酸高性能减水剂。与选定水泥、矿粉、粉煤灰掺合使用，适应性良好；减水率 27 %；缓凝时间 5 h。

3 配合比确定

针对大体积混凝土，优化合理的配合比是控制混凝土内部最大绝热温升的关键。从降低混凝土水化热、减小收缩考虑，配合比设计掺用 20 % 矿粉、20 % 粉煤灰、8 % UEA 膨胀剂进行了多个试配试验。且依据 GB 50496－2018《大体积混凝土施工规范》，经过混凝土绝热温升、温差计算符合标准控制要求（混凝土浇筑体的里表温差不宜大于 25 ℃；混凝土浇筑体表面与大气温度差不宜大于20 ℃）［1］。最终确定混凝土配合比如表 1 所示，检测结果如表 2 所示。

表1 混凝土配合比 kg/m3

表2 混凝土性能检测结果

4 混凝土生产、浇筑施工控制措施

针对以上分析大体积混凝土的特点及确定的原材料、配合比要求，最终都要通过对混凝土生产及施工浇筑，采取必要的控制措施，才能确保大体积混凝土浇筑质量。

4.1 预拌混凝土企业需采取的技术措施

1）按混凝土试配确定原材料订购，并严格进场检验，确保达到以上内控标准要求。

2）提前备好充足原材料，尤其是水泥尽量不使用新进场水泥，避免温度高，加大混凝土水化温度。

3）提前做好应急预案，以应对设备（如搅拌机、装载机等）故障、停电等特殊情况发生，确保混凝土连续生产。

4）充分考虑连续作业影响，合理安排运输车辆、人员作息，保证安全生产。根据情况，提前做好租用车辆准备。

5）质检人员深入现场，及时与施工人员就混凝土浇筑性能、凝结时间等情况进行沟通，确保混凝土拌和物质量满足标准及施工现场要求。

4.2 施工企业需采取的控制措施

1）提前确定好浇筑顺序。本工程采取先浇筑核心筒深基坑，然后分层整体浇筑至顶面。

2）内部设置循环水管，利用工地地下水，在混凝土内部循环带出热量，降低混凝土内部温度。

3）按要求提前在混凝土内部上（顶面下 50 mm）、中、下（底面上 50 mm），不同深度部位预埋测温导线，按规定时间测温并认真做好记录。当出现内外温差过大时，及时采取应对措施。

4）泵送浇筑过程中，控制一次性浇筑厚度不可过大，一般 300～ 500 mm，在下层混凝土初凝前保证再浇筑一层新混凝土。

5）严禁混凝土浇筑过程中随意加水。一是降低混凝土强度，二是可造成较大泌水，影响表面质量。

6）大体积混凝土，沉降收缩较大，一定要进行二次振捣，且混凝土保护层厚度适当加大。因其表面水泥浆较厚，在混凝土浇筑后要认真进行抹面处理。混凝土振捣完毕，待混凝土临近初凝，即用抹面机将混凝土表面浮浆抹进混凝土内，然后用抛光机或人工抹压整平，以提高混凝土表面密实度及强度。

7）随混凝土抹压整平随粘贴塑料薄膜，待混凝土终凝后充分浇水保湿养护（可用工地地下水，大量实践证明采用温度低于混凝土表面温度的地下水直接浇淋大体积混凝土表面，不会造成混凝土裂缝），不少于14 d。根据现场测温情况，决定采取何种保温措施。

5 实体浇筑及质量验证

通过采取以上控制措施浇筑该工程大体积混凝土基础，连续浇筑混凝土10 806m3，用时 60 h。基础大体积混凝土如图 1～2 所示。

图1 华润大厦深 8.9 m 基础

图2 华润大厦基础混凝土浇筑

泵送浇筑采用了 2 台汽泵、2 台地泵及 23 辆混凝土运输车，现场配备车辆调度员及混凝土质检员，及时调配车辆及观察混凝土拌和物状态，保证了混凝土顺利浇筑施工。混凝土振捣完毕，临近初凝及时进行了抹面处理及覆盖塑料薄膜、二层棉毡保温保湿养护，混凝土终凝后表面采取了蓄水养护。

从开始浇筑 12 h 后开始测温。从测温记录看，混凝土浇筑 24 h 后温度开始显著上升，56 h 后达到最高温度57.2 ℃以后开始逐渐降低，14 d 后温度趋于稳定。

整个测温过程中，混凝土内部最高温度与混凝土表面下 50 mm 处温差在 22 ℃ 以下，混凝土表面下 50 mm 处温度与环境温差在 17 ℃ 以下。整个测温期间至混凝土浇筑 1 月后观察，未发现混凝土有明显裂缝。混凝土标养试块 28 d 平均强度为 46.7 MPa；60 d 平均强度为 55.6 MPa。抗渗试验达到 1.2 MPa 未出现渗水现象。

以上结果证明，确定的混凝土配合比及采取的一系列控制措施在该工程大体积混凝土中应用是成功的。