大體積混凝土工程中大摻量摻合料的應用探析

沈李明

（武漢市盛興混凝土制品有限責任公司，湖北 武漢 430111）

大體積混凝土工程中大摻量摻合料的應用探析

沈李明

（武漢市盛興混凝土制品有限責任公司，湖北 武漢 430111）

隨著社會的不斷發展，人們對建筑工程的質量要求也在不斷提高。為了滿足建筑工程各混凝土施工質量要求，大摻量摻合料逐漸被應用到混凝土工程之中。為了更好地控制大摻量摻合料在大體積混凝土中的應用，本文以實際工程為例，對大體積混凝土施工質量控制方法進行了探討分析

大體積混凝土；摻合料；應用

0　前言

在建筑施工設計以及施工工藝得到滿足的前提下，將水泥用量控制好，才是大體積混凝土絕熱升溫的控制關鍵所在。據資料顯示，每減少 10kg 的水泥用量，就會降低混凝土內部 1℃ 的溫度。但是由于混凝土配制強度所產生的影響，以及相應的技術規范要求，摻合料摻量不宜過多。同時，在相同的水泥漿體體積以及相同的水膠比之下，摻合料摻量的不斷增加，會逐漸地降低混凝土的抗裂性能。因此，摻合料的使用需要注重適當、適宜。

1　工程概況

本文選取武漢某國際大廈為研究案例，本案例大廈地上 48 層，標高 201.55m，地下 -3 層，標高 -13.1m；該大廈地下室底板為樁筏基礎，幾何尺寸：長 50.5m ×寬 48.0m ×厚 3.3/3.6/7.9m。筏板最大深度為 7.9m。結構型式為 B 級高度鋼筋混凝土，強度等級為 C50，抗滲等級為 P8，總方量為12000m3，屬大體積抗滲抗裂纖維混凝土[1]。

2　技術準備與配合比設計

2.1重點解決的技術難題

為保證 C50P8 混凝土質量，重點要預防和解決兩方面的技術難題：

（1）C50 強度等級較高，采用泵送配制大坍落度混凝土，水泥用量較高，加之混凝土超厚，使積聚在混凝土內的熱量不易散發，從而導致混凝土溫升必然加大，必須要重點解決降溫、保濕、養護問題。

（2）為保證底板的整體性和鋼度，在進行一次性澆筑和水化熱釋放集中的情況下，預防升溫和降溫過程中里表溫差超過 25℃，重點要防止里表溫差所造成的裂縫產生。保障C50P8 大體積混凝土抗滲抗裂保強之性能[2]。

2.2材料選用

水泥(C)：華新 P·O42.5 級水泥。其水化熱較高，需要采用粒化高爐礦渣粉和粉煤灰，使水化熱降低到 378.9kJ/kg，極大降低混凝土內部溫度。

粒化高爐礦渣粉(KF)：武新 S95 級礦粉。大比例的摻用粒化高爐礦渣粉替代部分水泥，既可降低混凝土水化熱，又能增大混凝土的流動性，改善混凝土的和易性。

粉煤灰(F)：陽邏電廠 Ⅱ 級灰。適宜摻用粉煤灰替代部分水泥，降低混凝土水化熱，增大細粉量，改善和易性，克服混凝土泌水缺點，可使混凝土后期強度有所增長。

膨脹抗裂劑：武漢三源公司 SY-G 膨脹抗裂劑，可有效提高混凝土抗裂性能和耐久性能。

聚丙烯纖維：武漢三源公司 SF-D 改性高純聚丙烯纖維，分散性好，抗裂效果佳，有效防止或減少混凝土塑性裂縫和硬化后的干縮裂縫。

外加劑：武漢蘇博公司 FDN-9000 高效減水劑。高效減水劑，終凝時間為 17 小時，推遲水化熱的峰值期。

砂(S)：麻城二區中砂，細度模數為 2.7～2.9，含泥量小于 3.0%，泥塊含量小于 1.0%。

碎石(G)：陽新連續粒級 5～25mm 碎石，含泥量小于1.0%，泥塊含量小于 0.5%，壓碎指標小于 12%。

拌合水(W)：使用地下水。經檢驗，拌合水符合飲用水標準要求。

2.3C50P8混凝土配合比的確定

遵照 JGJ/T 55—2011《普通混凝土配合比設計規程》標準規定的要求，選擇不同摻量、不同水灰比、不同砂率，對C50P8 混凝土配合比進行系列設計和制配，并經過調整后，從中擇優選取一種 C50P8 最佳配合比，其配合比如表 1 所示。

表1　C50P8 混凝土配合比確定 kg/m3

3　混凝土質量控制及施工

3.1質量控制與攪拌控制

通過配合比設計與試配，確定最終配合比，并且做好進場原材料的現場檢驗，確保生產材料能夠滿足施工質量提出的要求。具體而言：嚴格控制混凝土所使用的各種砂石質量，確保各項指標能夠符合要求。在外加劑的使用中選擇武漢蘇博公司 FDN-9000 高效減水劑。該減水劑當中含有少量的緩凝成分，其初凝時間控制在 10～12h，終凝時間控制在15～17h，確保凝結的時間能夠滿足施工的實際要求。在使用攪拌機時，需確保攪拌時間的充分，出機的坍落度應當控制在 (20±2)cm 之間，溫度則控制在 27℃ 左右。為了做好高效減水劑效率的控制、將坍落度所帶來的損失降低，則可以利用高效減水劑后摻法[3]。首先將混凝土拌和好，一段時間之后摻入高效減水劑，與混凝土拌合物進行充分攪拌，這樣才有利于高效減水劑利用率的提高。同時攪拌盤攪拌的時間不得低于 75s，需要攪拌均勻，才能避免混凝土強度受到影響。

3.2混凝土澆筑方案

當混凝土罐車運輸到施工現場時，測出出罐的溫度控制在 27℃ 左右，配備三座攪拌樓臺、三臺混凝土泵、36 臺攪拌車，每小時泵送能力和運輸能力 160m3，正常情況下 12000m3混凝土 67h 澆筑完畢，僅需 3 天夜澆筑時間。在混凝土澆筑中，選擇薄層澆筑、循序漸進的方式確保一次到頂。一般來說，底板按照每一次 500mm 左右的厚度一層的方式進行澆筑，具體如圖 1 所示。在振搗分層混凝土時，需要利用插入式振搗器，利用快插慢拔的方式，做到插點的均勻分布，逐漸移動，能夠按照順序，不得出現任何的漏振。一般，每一個點的振搗時間控制在 15～30s 左右，振搗以表面不再出現明顯的下沉，不再有氣泡出現，不再有灰漿泛出表面為準。對于底板混凝土，需要利用平板振搗器進行第二次振搗，并且排除表面較厚的浮漿，保證混凝土的密實度。混凝土表面需要利用木抹子進行拍實搓壓，然后使用鐵抹子將其壓光，確保表面的光潔度與密實度，減緩混凝土表面的失水率，防止表面龜裂的現象出現。等待表面壓光收水之后，再利用保溫材料進行覆蓋處理。

圖1　分層澆筑示意圖

3.3混凝土養護與測溫

3.3.1混凝土養護

在混凝土養護中，選擇蓄熱法進行養護，利用草簾將其覆蓋進行保溫養護。考慮到本工程大體積混凝土的厚度大、面積大、內部水化熱高、強度等級高，施工時混凝土性能不容易控制。因此通過測溫，可以對混凝土內部溫度加以了解，并且根據實際的結果來對保溫保濕工作加以指導，可以避免出現較大的內外部溫差，這樣也有利于混凝土裂縫的控制與質量的保障[4]。

同時還需要注意，在施工中特別需要注意混凝土的早期養護處理，避免出現過早的拆模或者是施加荷載，讓混凝土受力，尤其是在混凝土初凝到終凝這一段時間內，禁止人員在混凝土上面踩踏。

3.3.2測溫控制與計算

在底板的測溫上，選擇電子測溫儀進行測溫處理。當混凝土強度超過 1MPa 后，對預埋測溫探頭進行讀數。測溫頻率：

第一天：每 2 小時測一次；第二天至第四天：每 1 小時測一次；第五天至第七天：每 8 小時測一次；第七天至測溫結束：每 12 小時測一次。

具體的最高溫度計算如下：

（1）每 m3混凝土中的水泥折算用量

式中：

Wh——每 m3混凝土中的水泥折算用量，kg/m3；

Wc——每 m3混凝土中的水泥和膨脹劑的實際用量，kg/m3；

Wf——每 m3混凝土中的礦粉、粉煤灰的實際用量，kg/m3；

K——水化熱折算系數。

（2）混凝土出機溫度

式中：

T0——混凝土出機溫度，℃。

（3）混凝土澆筑溫度

式中：

Tj——混凝土澆筑溫度；

T0’——混凝土運輸、泵送、澆筑時段的溫度補償，℃。

（4）混凝土內部最大絕熱溫升值：

式中：

Tr——混凝土內部最大絕熱溫升值，℃；

Wh——每 m3混凝土中的折算水泥用量，kg/m3；

Q0——每 kg 水泥水化熱總量，378.9kJ/kg；

C——混凝土的比熱，kJ/(kg·k)；

P——混凝土的密度，kg/m3。

（5）混凝土內部最高溫度

式中：

Tmax——混凝土內部最高溫度，℃；

S——水化熱齡期、結構厚度、澆注溫度的有關系數，℃。

（6）混凝土表面溫度

混凝土表面溫度不能低于 75-25=50(℃)，當表面溫度低于 50℃ 時，必須覆蓋一層塑料薄膜，二層棉織毯和一層泡沫塑料進行保溫保濕養護。如遇大雨、暴雨等天氣突變、氣溫驟降時，應及時采取措施，加蓋保溫層，保持表里溫差始終不大于 25℃，嚴防混凝土裂縫[5]。

4　結論

（1）由于大體積混凝土工程中，如何控制好混凝土內部的升溫是澆筑施工的技術難點，即對混凝土放熱量的有效控制，所以，混凝土配合比的優化設計才是其核心所在。

（2）FDN-9000 高效減水劑由于其良好的減水率以及其與水泥、摻合料等具備良好的適應性，使得大體積混凝土當中大摻量復合摻合料的使用效果良好。通過這樣的方式，將混凝土中水泥使用量減少，同時也降低了混凝土水化熱，大大減少了泌水與離析現象。

總而言之，通過對大體積混凝土各種材料的檢測，證明在本工程當中所使用的大摻量摻合料能夠滿足混凝土各項性能指標的實際要求。

[1] 馮漢峰，李田，吳章懷，等．超大摻量粉煤灰在大體積底板混凝土中的研究應用——深圳平安金融中心 4.5m 厚大體積底板[J]．商品混凝土，2012,10：44-47．

[2] 孫志強，李佳奇．C55 大體積混凝土中應用復合礦物摻合料的配合比設計研究[J]．商品混凝土，2011,12：59-61.

[3] 李杰．大摻量粉煤灰混凝土彈性模量試驗研究[D]．西北農林科技大學，2010．

[4] 張宏飛．大粒徑卵石、高摻摻合料大體積混凝土配合比設計[J]．湖南水利水電，2013,01：29-33．

[5] 歐陽煜，王瑞，張大力．摻合料大體積混凝土裂縫控制損傷研究[J]．混凝土，2014,08：98-100．

[通訊地址] 湖北省武漢市盛興混凝土制品有限責任公司（430111）

沈李明（1942—），男，工程師。籍貫湖北，在職研究生在讀，研究方向：預拌混凝土質量控制。