大体积混凝土配合比设计及工程应用

王瑞亮，吴海丰，周志刚

（北京城建建材工业有限公司，北京 101118）

1 工程概况

北京城市副中心某住房项目，位于通州区宋庄镇，建筑面积54147.769 m2。地下1层为车库，地上8层为住宅楼，高度23.9 m。本工程地下车库属于超长混凝土结构，南北向约150 m，东西向长约120 m，地下单层施工面积约1.04×104m2，且地下车库的流水段数量较多，具备跳仓法施工的场地条件。经专家论证，本工程地下结构不设施工和沉降后浇带，采用跳仓法施工。基础筏板共25仓，其中，车库12仓，住宅13仓，筏板厚1.5 m，强度等级C35，防渗等级P6，总计方量18000 m3，多仓同时浇筑时最大方量3500 m3[1]。

2 设计依据

1）JGJ 55—2011《普通混凝土配合比设计规程》；

2）GB 50496—2018《大体积混凝土施工规范》；

3）T/CECS 640—2019《超长大体积混凝土结构跳仓法技术规程》；

4）GB/T 50081—2019《普通混凝土力学性能试验方法》；

5）GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能试验方法》；

6）GB 50164—2011《混凝土质量控制标准》；

7）GB 50666—2011《混凝土结构工程施工规范》；

8）DB11/385—2011《预拌混凝土质量管理规程》。

3 大体积混凝土主要技术指标及要求

1）强度等级：C35（强度评定标准为60 d标养立方抗压强度），60 d抗压强度值宜不大于45.5 MPa。抗渗等级：P6。

2）混凝土浇筑坍落度为140～180 mm。坍落度经时损失：1 h损失控制在20 mm以内，2 h损失控制在30 mm以内。

3）混凝土初凝时间：8～10 h。终凝时间：10～12 h。

4）混凝土拌合物和易性良好，无离析泌水现象。

5）采用单掺粉煤灰。

6）大体积混凝土施工温控指标符合规范要求。

4 原材料的选取

1）水泥。水泥选用承德金隅水泥有限责任公司生产的普通硅酸盐水泥。其他性能指标符合GB 175—2007《通用硅酸盐水泥》的规定且要质量稳定、与其他原材料适应性好。

2）粉煤灰。粉煤灰选用唐山市天路建材有限公司生产的F类Ⅱ级粉煤灰。该粉煤灰符合GB/T 1596—2017《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》的规定。

3）粗骨料。粗骨料选用兴隆城泰建材有限公司生产的碎石。其性能指标符合JGJ 52—2006《普通混凝土用砂、石质量及检测方法标准》、GB/T 14685—2011《建设用卵石、碎石》规定。

4）细骨料。细骨料选用兴隆城泰建材有限公司生产的机制砂。其性能指标符合JGJ 52—2006和GB/T 14685—2011，具体性能指标见表1。

表1 细骨料的性能指标

5）外加剂。通过对外加剂减水效果、缓凝时间、坍落度损失、黏聚性、泌水性、可泵性等对混凝土性能方面的考虑。最终选用天津可言科技有限公司生产的聚羧酸高性能减水剂，其性能指标符合GB 8076—2008《混凝土外加剂》的规定。减水剂型号为KY-1，其主要性能指标见表2。

表2 KY-1高性能减水剂的性能指标

5 大体积混凝土配合比设计思路

综合考虑耐久性、强度、降低水化升温和体积稳定性及工作性等要求[2]，配合比设计思路为：（1）选用水化热低的水泥，其水化速度慢，早期强度增长缓慢，可有效降低混凝土早期水化热；（2）单掺粉煤灰，粉煤灰的加入可以改善混凝土的和易性、提高混凝土的耐久性和抗渗能力，减少收缩量，降低结构内部升温，推迟温度峰值时间，还有助于后期强度增长；（3）采用公称粒径为5～31.5 mm连续级配，孔隙率小的碎石，降低砂浆用量，减少自身收缩；（4）采用60 d龄期的抗压强度作为配合比设计、强度评定及工程验收的依据；（5）通过外加剂掺量调整，延缓混凝土凝结时间，推迟混凝土升温峰值时间，同时，保证浇筑过程中前后浇筑的混凝土能够正常搭接，不出现冷缝，保证结构的整体性。

6 大体积混凝土配合比的试验、确定

根据相关规范，该工程大体积混凝土底板采用60 d龄期作为强度评定依据，在保证混凝土强度的前提下，配合比设计以控制温度差为目标，通过水胶比、粉煤灰掺量的变化设计配合比（见表3）。通过试验得到不同配合比的混凝土性能（见表4），最终优选本工程大体积混凝土使用的配合比（见表5）。

表3 C35混凝土配合比设计

表4 混凝土性能及强度

表5 大体积混凝土配合比选定

通过热工计算，采用合理的配合比及养护措施，可以达到以下温度要求：（1）混凝土浇筑体在入模温度基础上的温升最高值＜50℃；（2）混凝土浇筑体里表温差最高值＜25℃；（3）温降速率小于2.0℃/d；（4）混凝土浇筑体表面与大气温差最高值＜20℃。

7 大体积混凝土生产过程质量控制

7.1 加强原材料控制

原材料质量按以下标准控制：（1）水泥：每辆水泥运输车进场测温，控制水泥进场温度在60℃以下。（2）细骨料：严格控制砂石粉含量＜3%，细度模数控制在2.3～2.8。（3）粗骨料：碎石含泥量超过1%时必须退货，质检严格控制进场碎石质量。（4）粉煤灰：每车进场严格控制粉煤灰细度＜30%。（5）外加剂：每批外加剂进场检测密度、减水率确保合格。

7.2 生产过程质量控制

生产过程质量控制措施：（1）对各个计量秤进行校准，确保混凝土各原材料计量准确。（2）根据大体积混凝土配合比进行试拌，确定施工配合比，配合比若有调整，确保在调整授权范围内。（3）对混凝土做各项混凝土性能试验。开盘后每盘混凝土质检都通过卸灰口视频监控混凝土质量，确保混凝土满足其性能要求。（4）对出厂混凝土进行检验，确保出厂混凝土质量。

7.3 运输过程的质量控制

运输过程的质量控制措施：（1）运输车在装料前，罐内的积水应排除干净；（2）通过卫星定位及卸料视频等监控系统，随时掌握混凝土运输的动态信息；（3）运输过程中出现混凝土损失需要使用外加剂进行调整时，搅拌运输车应进行快速搅拌，搅拌时间不应少于120 s。

8 大体积混凝土施工的技术控制

8.1 采用跳仓法施工

本工程采用跳仓法施工，相邻仓施工至少间隔7 d以上。用此方案施工既可避免一部分施工初期的激烈温差及干缩作用，大量消减施工期间的温度伸缩应力，有效控制裂缝，又能加快施工进度。

8.2 混凝土施工质量控制

混凝土施工质量控制措施包括：（1）施工过程随时抽测混凝土坍落度，保证混凝土施工性；（2）浇筑底板混凝土，为防止出现施工冷缝，采取连续分层浇筑的方法，下层混凝土浇筑时间与上层混凝土浇筑的时间间隔不超过下层混凝土的初凝时间；（3）对混凝土表面处理。混凝土振捣完毕后，用2 m长的铝合金刮杠按设计标高进行找平，并随刮随拍打使混凝土密实。然后用木抹子再反复搓抹找平，使混凝土面层进一步的密实，最后在混凝土初凝后终凝前再用铁抹子抹压收浆2遍，可避免因混凝土收缩而出现裂缝。

8.3 大体积混凝土的养护和温度监控

温度监控方面，指派专人负责测温工作；混凝土养护过程中，根据热工计算制定合理的控制措施，将混凝土内外之间的温度差控制在25℃，以防止施工过程中出现裂缝。

9 工程质量情况

通过以上措施，本项目的质量控制结果为：（1）经过不同龄期基础筏板混凝土表面的检查，表面未出现裂缝和渗透情况，达到工程结构设计要求。（2）搅拌站通过基础筏板198组试块不同龄期的抗压强度分析，7 d抗压强度平均值达到设计强度的45%，28 d抗压强度平均值达到设计强度值的96%。60 d抗压强度平均值达到设计强度值的118%。抗渗试件4组，经检验抗渗等级达到P6要求。本批混凝土强度及抗渗等级达到工程结构设计要求。

10 结语

本工程在大体积混凝土配合比设计时优选原材料，通过大掺量粉煤灰、碎石采用5～31.5 mm连续级配及聚羧酸高性能减水剂进行配合比设计，降低了混凝土表面出现裂缝的可能性；采用跳仓法施工，严格按照跳仓法施工方案进行施工，并加强温度监控和混凝土养护。工程所有基础筏板表面未出现裂缝，受到甲方和施工单位的一致好评。