大体积混凝土配合比及施工技术研究——以海茵广场写字楼A座底板施工为例

姜 平，夏伟庭

（长春昌驰环保科技有限公司，吉林 长春 130000）

0 引言

长春市海茵广场位于前进大街与星火路交汇处，广场占地面积43 846 m2，总体建筑面积534 267 m2，包含写字楼3栋、酒店2栋及地下室。海茵广场写字楼A座底板混凝土厚4 m，电梯井集水坑最深处为10.1 m，混凝土强度等级为C40P10。该工程大体积混凝土底板施工存在如下技术难点：①浇筑量大且时间紧迫，混凝土由长春昌驰环保科技有限公司（长春昌驰混凝土有限公司）独家供应，需求量17 500 m3，浇筑时间＜60 h，需避开周五晚高峰和周一早高峰拥堵时段,施工场地狭窄，不利于车辆调度安排，影响施工效率；②基础平面尺寸较大且超厚，混凝土裂缝控制难度大；③浇筑点位多，作业面大，由于正逢夏季施工，避免接茬面混凝土冷缝是施工关注重点；④混凝土采用溜管、车泵、地泵、地泵结合布料杆等不同的输送方式，混凝土拌合物的工作性能调整难度高；⑤浇筑期昼夜温差大，对混凝土保温养护带来不利影响。

1 浇筑方案

本研究将整体浇筑分成前期浇筑、中期浇筑及后期浇筑3个阶段，各阶段转换时间按现场实际浇筑情况而定。

1.1 浇筑方案的划分及安排

1.1.1 前期浇筑阶段

混凝土前期浇筑阶段共设5个浇筑点，采用3个溜管和2台泵车。每个溜槽浇筑预估150 m3/h，3个溜槽浇筑总计预估450 m3/h；2台泵车浇筑预估150 m3/h；5个浇筑点浇筑总计600 m3/h。

考虑搅拌站产能、运距、现场浇筑实际情况等因素，前期浇筑需2个搅拌站同时主供（每个搅拌站供料240 m3/h），1个搅拌站辅供（供料120 m3/h）。根据各站计划供应量、运距、早晚高峰时段等因素，运输车辆配备如下：朝阳搅拌站32台~40台、绿园搅拌站40台~50台、建工搅拌站20台~25台。

1.1.2 中期浇筑阶段

混凝土中期浇筑阶段设置5个浇筑点，采用2个溜管和3台泵车。

计划浇筑量300 m3/h~400 m3/h，由2个搅拌站同时主供，1个搅拌站辅供，运输产量可在前期供应基础上适当缩减。

1.1.3 后期浇筑阶段

混凝土后期浇筑阶段共设置5个浇筑点，采用泵车3台（3号位61 m泵、4号位62 m泵、5号位69 m泵），车载泵2台（7号位车载泵，5号位69 m泵东侧车载泵)。

浇筑量预计200 m3/h~300 m3/h，朝阳站主供，绿园站备用，运输产量可在中期供应基础上进一步缩减。

2 混凝土配合比设计及性能

2.1 配合比设计原则

水泥水化热会使混凝土温度升高，在浇筑体内产生温度应力，当温度应力大于拉应力时，混凝土就会开裂。所以，必须严格控制混凝土的水化温升。由于混凝土强度等级较高时胶凝材料总量较多，温升较高及其峰值出现时间较早[1]，因此需采取如下技术措施。

1）在保证混凝土强度的前提下尽可能降低水泥用量，控制其用量≤300 kg/m3。

2）掺入优质矿物掺合料，降低混凝土水泥用量和用水量，控制用水量≤150 kg/m3。

3）掺入保塑剂与缓凝剂，控制初凝时间≥12 h。

4）掺加聚羧酸减水剂，根据不同的混凝土输送方式，控制混凝土拌合物坍落度180 mm~230 mm。

5）掺加混凝土膨胀剂，用于补偿混凝土早期收缩，减少有害裂缝的产生。

2.2 原材料的选择

为满足混凝土内部性质的同一均衡性，各搅拌站必须使用相同的水泥、掺合料、外加剂和骨料。

1）水泥：采用北方万厦P·O 42.5级，其技术指标见表1。

表1 P·O 42.5级水泥性能指标

2）粉煤灰：采用吉林热电厂I级粉煤灰，其技术指标见表2。

表2 粉煤灰性能指标 %

3）膨胀剂:采用武汉三源SY-G高性能膨胀抗裂剂。

4）砂：采用吉星矿业机制砂，其技术指标见表3。

表3 机制砂性能指标

5）碎石：采用吉星矿业5 mm~25 mm碎石，其技术指标见表4。

6）水：采用饮用水。

2.3 混凝土配合比及性能

经过混凝土试配试验，混凝土配合比见表5。经过测试，混凝土拌合物性能、不同龄期的强度和抗渗性能试验结果见表6。

表5 混凝土配合比 kg

表6 混凝土拌合物性能及混凝土强度试验结果

3 混凝土施工质量控制

3.1 过程控制

1）混凝土搅拌站采用封闭料场堆存骨料，避免骨料在阳光下暴晒，以降低砂石温度，从而达到控制混凝土入模温度的目的。

2）混凝土搅拌提前2 d~3 d通知水泥厂贮备水泥，确保水泥温度≤60℃，避免水泥温度高带来拌合物坍落度损失加快和入模温度高的弊端。

3）在混凝土浇筑方案确定后，采取合理的分段分层方式，尽量加大混凝土的散热面和最大散热时间。底板混凝土的散热面主要是顶面，其散热时间为自浇筑后起至下一浇筑层混凝土覆盖为止，因此应尽量压缩浇筑层厚度，保证每一浇筑层的散热。

4）现场浇筑混凝土时，浇筑高度应尽量降低，避免高位落差导致混凝土产生骨料与浆体分离现象，从而导致混凝土不匀质[2]。

5）混凝土浇筑后，表面应抹平压实，如混凝土表面出现石料下沉，表面浮浆过多的现象，应适当添加粗骨料于表面，并用木抹板拍实。

6）混凝土浇筑过程中及混凝土浇筑完毕后，密切注意混凝土表面裂缝情况，如混凝土表面在终凝之前出现龟裂现象，应立即组织人力对裂缝部位进行搓平，直至裂缝完全消失，使混凝土硬化过程初期产生的收缩裂缝在塑性阶段就予以封闭填补，以控制混凝土表面龟裂[3]。

7）对混凝土结构进行温度检测，在底板混凝土截面上、中、下分别布设测温点，密切观察混凝土温度变化。每天派专人负责温度监控，混凝土浇筑成型第1天每小时测温1次，第2天间隔2 h测温1次，第3天至第5天间隔3 h测温1次，5天后间隔8 h测温1次[4]。

8）混凝土表面用塑料薄膜覆盖以保水，外加两层麻袋或无纺布覆盖保温。由专人负责，加强表面观察和浇水养护，保温养护的持续时间≥14 d。

9）随时注意外界气温的较大变化对初龄期混凝土的影响，如遇气温骤降，应提前做好混凝土的保温工作[5]。

3.2 工程现场浇筑情况

本工程底板于2020年8月21日18时开始浇筑，到8月23日20时浇筑完成，历时50 h,浇筑混凝土总量17 518 m3，最高浇筑量达687 m3/h，混凝土施工现场见图1。

图1 混凝土浇筑现场（图片来源：作者自摄）

混凝土搅拌站共制取混凝土抗压试件88组，经检测60 d强度平均值47.6 MPa,最小值41.2 MPa，抗渗等级P12，混凝土抗压及抗渗结果均达到设计要求。

4 结论与展望

1）通过优选原材料，掺加适量矿物掺合料和缓凝型高性能外加剂，利用粉煤灰火山灰活性和微集料填充效应及减水剂的塑化、缓凝作用，不仅提高了混凝土工作性能的保持能力，而且降低了水化热作用，在不影响混凝土后期强度条件下，有效控制大体积超长混凝土结构裂缝产生。

2）通过优化混凝土配合比，在减少水泥用量的基础上适当增加粉煤灰掺量，同时掺加高性能膨胀剂，可以提高混凝土结构的整体抗渗防水性能，有效降低混凝土早期水化热和早期强度增长速度，减少温度裂缝的产生。

3）在胶材总量保持不变的基础上，通过聚羧酸外加剂掺量上的适度调整，制得坍落度不同、粘度适宜的混凝土拌合物，可满足溜管、车泵、地泵、地泵结合布料杆等不同的输送方式，为不同施工阶段的转化和布料方式的灵活选择创造了条件。

4）采用溜管自卸与泵送相结合的施工方案，大幅提高了混凝土浇筑及转换速度，而且溜管制作搭设简单，无堵管风险。

5）通过对大体积混凝土的连续测温工作，混凝土浇筑体里表温差满足＜25℃、表面与大气温差＜25℃的要求。在后续开展的测温工作中，中心温度缓降速率基本保持均匀，平均每天降1.5℃，混凝土中心最高温度出现在浇筑完毕后的第4天，与计算结果基本一致。

6）通过组织严密的供应保障措施，严格落实混凝土的施工流程和各工序注意事项，顺利完成了此次混凝土浇筑任务。混凝土最高浇筑量达687 m3/h，单体1次浇筑量17 518 m3。混凝土硬化后未见可见裂缝，混凝土强度和抗渗等级满足设计要求。

随着城市的快速发展，城区建设大体积混凝土浇筑工程会越来越多，科学的配合比、精心的策划施工组织设计仍然是一个值得深入研究的课题，通过本次浇筑施工，笔者认为今后在类似工程中，如果采用90 d龄期评定混凝土强度，配合比中可进一步压减水泥用量，以提高大体积底板混凝土的体积稳定性。