石屑砂配制大體積C40混凝土的生產(chǎn)與質(zhì)量控制

楊文杰，鄭衛(wèi)東，韓健，鄒小平

（1.瀘州建中混凝土有限公司， 四川　瀘州　646000；2.瀘州精衡信建設(shè)工程檢測有限公司，四川　瀘州　646000）

石屑砂配制大體積C40混凝土的生產(chǎn)與質(zhì)量控制

楊文杰1，鄭衛(wèi)東1，韓健1，鄒小平2

（1.瀘州建中混凝土有限公司， 四川瀘州646000；2.瀘州精衡信建設(shè)工程檢測有限公司，四川瀘州646000）

本文通過工程案例向大家介紹了利用石屑砂、大摻量礦物摻合料配制大體積混凝土的生產(chǎn)與施工質(zhì)量控制經(jīng)驗(yàn)。

石屑砂；大體積；生產(chǎn)；施工

0　前言

由于瀘州地區(qū)天然中砂資源匱乏，主要采用當(dāng)?shù)貜拈L江開采的卵石經(jīng)破碎為卵碎石過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品-石屑砂為主要細(xì)骨料。該砂未經(jīng)過整形處理，含有較多不規(guī)則棱角的細(xì)石顆粒和含量較高的石粉。石屑砂的細(xì)度模數(shù)一般在2.8 以上，達(dá)到了天然中砂細(xì)度標(biāo)準(zhǔn)。用此類砂代替天然中砂和粒形規(guī)則、級配良好的機(jī)制砂是本地建筑用砂的現(xiàn)狀，但用于特殊性的混凝土中還需要進(jìn)一步的試驗(yàn)、驗(yàn)證以及推廣。

1　工程概況

格蘭春天?首璽 B 區(qū) 1# 樓筏板基礎(chǔ)位于205 地塊，總層數(shù) 31 層（地下2 層，地面29 層），總高度 97.9m。筏板基礎(chǔ)面積 860m2，厚度 1.6m，混凝土強(qiáng)度等級為 C40，混凝土一次性澆筑總方量 1400m3。筏板位于負(fù) 15.6m 的深坑內(nèi)，低于負(fù)二層車庫 6.5m。

2　原材料選用與配合比確定

2.1原材料

（1）水泥

為降低混凝土水化熱，經(jīng)過參建各方研究決定，本結(jié)構(gòu)混凝土采用宜賓長寧紅獅水泥有限公司生產(chǎn)的 P?O42.5R級普通硅酸鹽水泥，該水泥 3d 水化熱為216kJ/kg，7d 為255kJ/kg（見表 1）。

表1　水泥的基本性能

（2）粉煤灰

江北電廠Ⅰ級粉煤灰，見表2。

表2　粉煤灰的基本性能　　　　　　 %

（3）粗集料

采用優(yōu)質(zhì)長江破碎卵石，級配為 5～25mm 連續(xù)級配碎石，見表 3。

表3　粗集料的基本性能　　　　　　　　%

（4）細(xì)集料

混凝土用細(xì)骨料為卵石破碎為碎石過程中產(chǎn)生的石屑砂，石屑砂中含有棱角不規(guī)則的小石顆粒以及含量較高的石粉，石屑砂中不規(guī)則棱角的小碎石顆粒嚴(yán)重影響混凝土拌合物的和易性，給混凝土的性能帶來了一定的難度，由于大量石粉用于混凝土中還存在爭議，經(jīng)處理降低了砂中石粉含量，根據(jù) GB 14684-2011 《建設(shè)用砂》標(biāo)準(zhǔn)的要求對細(xì)骨料進(jìn)行了檢測，其技術(shù)指標(biāo)檢測結(jié)果見表 4。

表4　砂物理性能試驗(yàn)表

（5）外加劑

選用瀘州盛世鑫匯建材有限公司 TQ-4 聚羧酸高性能緩凝高效減水劑，見表 5。

（6）礦渣粉

選用瀘縣礦粉廠生產(chǎn)的S95級礦渣粉，具體性能指標(biāo)見表6。

（7）水

試驗(yàn)用水采用符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求的飲用水。

表5　外加劑的基本性能

表6　礦渣粉的基本性能

2.2配合比

參建各方根據(jù)工程特點(diǎn)、設(shè)計(jì)要求及工程結(jié)構(gòu)使用功能，對本結(jié)構(gòu)大體積 C40 混凝土配合比進(jìn)行了多番討論研究，決定在混凝土中大摻量摻加粉煤灰和礦渣粉，既能降低混凝土的水化熱和改善混凝土性能，又能提高混凝土后期強(qiáng)度，并進(jìn)行了多番現(xiàn)場模擬驗(yàn)證試驗(yàn)，最終確定了合理的混凝土配合比，見表 7。

表7　混凝土配合比

3　混凝土生產(chǎn)與施工控制

為保證混凝土結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量，混凝土生產(chǎn)廠家與施工單位進(jìn)行了詳細(xì)的研究，主要從混凝土的拌和、運(yùn)輸、澆筑、護(hù)理和養(yǎng)護(hù)等各個環(huán)節(jié)進(jìn)行反復(fù)討論和熱工驗(yàn)算，最終提出了詳盡的《筏板基礎(chǔ)混凝土施工方案》。

3.1混凝土生產(chǎn)質(zhì)量控制

（1）根據(jù)結(jié)構(gòu)的特殊性，將混凝土凝結(jié)時間調(diào)整到30h，以滿足澆筑施工節(jié)奏和周期要求，推遲混凝土凝結(jié)時間，延緩混凝土放熱峰時，利于結(jié)構(gòu)混凝土散熱，保障混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

（2）嚴(yán)格控制原材料進(jìn)場質(zhì)量，保證不合格材料不進(jìn)場；嚴(yán)格控制入站水泥的進(jìn)場溫度不大于 60℃，有效降低混凝土出機(jī)和入模的溫度。

（3）嚴(yán)格按配合比配料計(jì)量，各種原材料計(jì)量控制在規(guī)范要求的允許范圍內(nèi)，水泥、粉煤灰、礦渣粉、外加劑、水計(jì)量控制在 ±1.0% 內(nèi)；砂、石計(jì)量控制在 ±2.0% 內(nèi)。

（4）嚴(yán)格按照規(guī)范與施工要求控制混凝土入泵坍落度T=T0±30mm，站內(nèi)設(shè)專人控制出廠坍落度（T0為施工方要求坍落度）。

（5）為保證混凝土的連續(xù)澆筑，在混凝土澆筑前應(yīng)備足本結(jié)構(gòu)混凝土所需原材料，澆筑過程中根據(jù)澆筑速度合理安排供應(yīng)節(jié)奏，保證現(xiàn)場不積料、不掉料。

3.2混凝土施工質(zhì)量控制

3.2.1混凝土澆筑施工

混凝土澆筑時間在 10月22日，共澆筑混凝土 1400m3。

（1）混凝土澆筑前，在混凝土生產(chǎn)廠家協(xié)助下，編制了詳盡的《筏板基礎(chǔ)混凝土施工方案》，并以此成立了專項(xiàng)小組進(jìn)行施工安排與質(zhì)量控制。

（2）經(jīng)建設(shè)、施工以及混凝土供應(yīng)方共同討論，在混凝土中心埋設(shè)循環(huán)冷卻水管降低混凝土中心溫度，降低混凝土內(nèi)外溫差，避免產(chǎn)生裂縫。同時，為了準(zhǔn)確測量、監(jiān)控混凝土內(nèi)部的溫度，指導(dǎo)混凝土的養(yǎng)護(hù)，確保大體積混凝土的施工質(zhì)量，在筏板基礎(chǔ)混凝土內(nèi)合理布設(shè)溫度測量裝置，冷卻管道安裝示意圖以及測溫孔平面圖見圖 1。

（3） 現(xiàn)場設(shè)置專人對進(jìn)場混凝土質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，并及時組織卸料、泵送、澆筑及振搗。

（4）嚴(yán)格按照規(guī)范和《筏板基礎(chǔ)混凝土施工方案》進(jìn)行澆筑施工作業(yè)，進(jìn)行分段分層循環(huán)推進(jìn)澆筑施工，以削減溫度應(yīng)力，混凝土澆筑 0.5～3h 左右，進(jìn)行二次復(fù)振和板面碾壓抹面。

圖1　冷卻管安裝示意圖

3.2.2混凝土結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)

（1）當(dāng)時正正值秋末時節(jié)，天氣變化較大，晝夜溫差較大，混凝土凝結(jié)后現(xiàn)場及時采用薄膜覆蓋混凝土表面，以防止混凝土結(jié)構(gòu)因溫差過大出現(xiàn)裂縫。

（2）冷卻水管被澆筑的混凝土覆蓋并振搗完畢，即可在該層冷卻水管內(nèi)通水，冷卻水的流量控制在 1.2～1.5m3/h。冷卻管排出的水，在混凝土澆筑未完以前，排出基坑外。在筏板基礎(chǔ)混凝土澆筑全部結(jié)束后，排至混凝土頂面，形成保溫層，蓄水保溫養(yǎng)護(hù)。

（3）此混凝土結(jié)構(gòu)共設(shè)置 11 個測溫點(diǎn)，并加強(qiáng)溫度實(shí)測（11 個點(diǎn)的溫度進(jìn)行分析整理結(jié)果見表 8），混凝土中心溫度最高高達(dá) 62.0℃，采用蓄水保溫養(yǎng)護(hù)措施，有效地控制了混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差，預(yù)防了裂縫的產(chǎn)生。

（4） 現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)工作嚴(yán)格按規(guī)范與《筏板基礎(chǔ)混凝土施工方案》要求執(zhí)行，保證了結(jié)構(gòu)混凝土養(yǎng)護(hù)周期不少于14d。

4　混凝土質(zhì)量檢驗(yàn)

（1）為了積累大摻量摻合料混凝土的原始數(shù)據(jù)，對混凝土抽樣加大了力度，擬定了按每 100 方混凝土抽樣兩組，具體的混凝土28d 強(qiáng)度檢驗(yàn)情況如表 9。

（2）所檢測的數(shù)據(jù)，利用強(qiáng)度值-標(biāo)準(zhǔn)差控制圖（如圖2）的方法分析，可以得出對此大體積混凝土強(qiáng)度的質(zhì)量控制比較嚴(yán)格，控制水平也比價高，都在目標(biāo)控制范圍內(nèi)，且滿足設(shè)計(jì)要求。

圖2　強(qiáng)度代表值/標(biāo)準(zhǔn)差 X-S(MPa) 控制圖

（3）利用強(qiáng)度頻率直方控制圖（如圖 3）的方法分析，可以得出所測強(qiáng)度數(shù)據(jù)符合正太分布規(guī)律，控制水平達(dá)到了優(yōu)良。

圖3　強(qiáng)度頻率直方圖（正太分布圖）

表8　溫度檢測綜合記錄表　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ℃

表9　混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)表

5　結(jié)論

（1）大摻量礦物摻合料的摻入，有效的降低了混凝土的水化熱，有效的控制了混凝土溫度裂縫，為本地區(qū)推廣大摻量礦物摻合料的特殊混凝土奠定了基礎(chǔ)，積累了原始數(shù)據(jù)。（2）蓄水保溫養(yǎng)護(hù)是防止混凝土產(chǎn)生有害裂縫的最佳措施。（3）本工程 C40 大體積混凝土在本地區(qū)是首次應(yīng)用石屑砂配制，通過對混凝土配合比進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)、試配和工程模擬試驗(yàn)，以及加強(qiáng)施工管理和控制，結(jié)構(gòu)混凝土養(yǎng)護(hù) 14d 拆模后，未有任何宏觀有害裂縫的出現(xiàn)，各項(xiàng)性能檢驗(yàn)一次性通過了專家組的驗(yàn)收，取得成功，施工質(zhì)量優(yōu)良，受到了好評，取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，為今后在我地區(qū)進(jìn)一步推廣應(yīng)用石屑砂混凝土打下了良好基礎(chǔ)。

[1] GB 175-2007．通用硅酸鹽水泥[S]．

[2] GB 1596-2005．用于水泥和混凝土中的粉煤灰[S]．

[3] GB/T 14685-2011．建設(shè)用卵石、碎石[S]．

[4] GB/T 14684-2011．建設(shè)用砂[S]．

[5] JG/T223-2007．聚羧酸系高性能減水劑[S]．

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

[7] GB 50496-2009．大體積混凝土施工規(guī)范[S]．

[8] GB 50107-2010．混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)[S]．

[9] 高育欣，唐天明，林喜華，徐芬蓮，徐國棟．C80 機(jī)制砂高強(qiáng)混凝土的研制及工程應(yīng)用．混凝土．2011(09)：99-101．

[10] 張仁瑜，王征，孫盛佩．混凝土質(zhì)量控制與檢測技術(shù)．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008．

［通訊地址］四川省瀘州市江陽區(qū)泰安鎮(zhèn)機(jī)械工業(yè)集中發(fā)展區(qū) 瀘州建中混凝土有限公司

楊文杰（1981—），男，主要從事預(yù)拌混凝土生產(chǎn)、研究、管理工作。