溫州巴菲特金融大廈一次性澆筑4300方C60高強(qiáng)高性能大體積混凝土的生產(chǎn)和施工技術(shù)

黃振興，曹養(yǎng)華，盧慧平，陳凱，陳雄

（1. 溫州華邦混凝土有限公司，浙江 溫州 325000；2. 新邦建設(shè)股份有限公司巴菲特項目部，浙江 溫州 312000）

0 項目概況

本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計地上主體 23 層、裙房 6 層、地下 2 層。此次澆筑的主樓及裙房地下室基礎(chǔ)底板是高強(qiáng)、高性能、大體積 C60P6 混凝土，需一次性澆筑4300m3。巴菲特金融大廈項目部計劃 2018 年 1月3日開始，在 48 小時內(nèi)一次性澆筑完成 4300m3混凝土，其中主樓地下室基礎(chǔ)底板深達(dá) 6m，多達(dá) 1600m3，裙房地下室基礎(chǔ)底板深達(dá)3m，多達(dá) 2700m3。大體積混凝土，尤其是高強(qiáng)大體積混凝土，水化熱非常大，而此時又正值冬季，環(huán)境氣溫很低（平均氣溫 6～8℃），要特別防止混凝土水化放熱過大、混凝土中心溫度過高引起與混凝土表層溫度差過大而產(chǎn)生溫差裂縫；同時 C60 高強(qiáng)混凝土泵送、澆筑施工難度非常大，在全國一次性澆筑這么大量的混凝土工程也很少見，在溫州地區(qū)更是首次，對混凝土生產(chǎn)和施工技術(shù)要求都非常高。因此，需要混凝土供應(yīng)商和施工單位都必須非常重視，密切配合，提前做好充分準(zhǔn)備工作。采取相應(yīng)正確的技術(shù)措施，才能保質(zhì)保量、順利地完成此次混凝土生產(chǎn)、供應(yīng)和施工任務(wù)。

1 環(huán)境氣候情況及混凝土特性

C60 大體積混凝土水化后中心溫度據(jù)推算將達(dá)到70～80℃，而此時已經(jīng)進(jìn)入冬季，環(huán)境最高溫度只有15℃ 左右、最低溫度 5℃ 以下，有時接近 0℃，晝夜溫差比較大，僅靠混凝土供應(yīng)商本身所采取的措施是不夠的，因為混凝土的水化和強(qiáng)度發(fā)展與溫度密切相關(guān)。混凝土中心溫度很高，強(qiáng)度就會發(fā)展很快，如果不采取有效的保溫措施，混凝土表面直接與溫度較低的環(huán)境接觸，其溫度就會逐漸降低，導(dǎo)致混凝土水化速度將變得緩慢，強(qiáng)度增長也變慢，混凝土內(nèi)外強(qiáng)度發(fā)展不一致，就會在內(nèi)外形成不同的應(yīng)力，當(dāng)這種應(yīng)力大于早期混凝土的抗拉強(qiáng)度時，就會形成溫差裂縫。混凝土澆筑完畢后，隨著逐漸進(jìn)入深冬，氣溫將進(jìn)一步下降，如果施工時不持續(xù)采取相應(yīng)的保溫措施，也有產(chǎn)生溫差裂縫的風(fēng)險。

另外，冬季大風(fēng)天氣比較多，很容易把混凝土表面吹干，白天也經(jīng)常有陽光充足而直接暴曬混凝土表面的情況，若不及時覆蓋塑料薄膜或蓄水保濕養(yǎng)護(hù)，就會在陽光暴曬及大風(fēng)的作用下造成新澆注混凝土表面 0.5cm左右厚度的混凝土失水，造成水灰比變小，強(qiáng)度發(fā)展與 0.5cm 以下混凝土不同步，混凝土表面因為失水而開裂，影響混凝土質(zhì)量。

因此，施工單位要充分了解此次澆筑高強(qiáng)、高性能、大體積 C60 混凝土的環(huán)境氣候條件、混凝土的特性及施工難度，采取相應(yīng)的措施，嚴(yán)格按照國家規(guī)范澆筑和養(yǎng)護(hù)；同時，混凝土供應(yīng)商也要根據(jù)混凝土技術(shù)要求、混凝土特性、氣候條件采取相應(yīng)措施，雙方密切配合，才能保證混凝土實體質(zhì)量。

2 混凝土的生產(chǎn)與供應(yīng)

2.1 原材料

2.1.1 原材料的選用

（1）水泥

考慮到此次澆筑的是 C60 混凝土，為了保證強(qiáng)度一般水泥用量大、膠材用量多，水化放熱很高，并且此次澆筑的基礎(chǔ)底板很厚，最深處 6m，其他部位 3m，混凝土又是熱的不良導(dǎo)體，水化熱不容易散發(fā)。因此，為了盡量減少水化放熱，配合比設(shè)計時的總體思路是：在保證混凝土強(qiáng)度的前提下盡量使用水化熱較低的水泥、盡量少用水泥、多用礦物摻合料。在這種思路下，選用了海螺 P·O42.5 水泥（沒有使用水化放熱較大的 P·O52.5水泥），該水泥質(zhì)量穩(wěn)定、強(qiáng)度高，在達(dá)到相同強(qiáng)度時，水泥用量少；同時水化熱又低，比較適宜此次混凝土的技術(shù)要求。

（2）礦物摻合料

由于溫州地區(qū)粉煤灰質(zhì)量較差，質(zhì)量波動很大，會造成混凝土質(zhì)量的波動，不利于混凝土質(zhì)量的控制。因此只選用了礦粉。礦粉粘性較低，可以有效降低混凝土黏度，大幅改善 C60 混凝土的泵送性能和施工性能；其次，使用大摻量礦粉取代水泥（此次 C60 配合比礦粉摻量高達(dá) 22%），可減少大體積混凝土的水化放熱；第三，礦粉水化較慢，水化放熱緩慢，這對于大體積、高強(qiáng)、高性能混凝土要求水化放熱盡量少、水化放熱盡量慢的技術(shù)要求是十分吻合的。礦粉使用的是山東日照產(chǎn)的 S95 級礦粉，質(zhì)量很穩(wěn)定。

（3）細(xì)骨料

細(xì)骨料選用的是市政橋梁專用精品河砂，細(xì)度為2.8～3.0 較粗的中砂。因為 C60 混凝土比較黏，如果砂較細(xì)，會增加混凝土黏度，影響混凝土施工性能；選用較粗的砂就可以有效降低混凝土黏度，大大改善 C60混凝土的泵送性能和施工性能。這種砂質(zhì)量很好，其它技術(shù)指標(biāo)都滿足 C60 以上混凝土用砂的規(guī)范要求。

（4）粗骨料

粗骨料選用的是市政橋梁專用精品人工碎石，并使用 5～25mm 和 5～16mm 兩種石子配合使用。使用雙級配石子首先能有效減少混凝土孔隙率，提高混凝土密實性，混凝土密實了，耐久性就得到了保障；其次，由于使用雙級配石子，減少了混凝土孔隙率，就可以減少總膠材用量，減少水化熱；第三，使用雙級配石子骨料級配連續(xù)性提高，提高了混凝土的泵送性能和施工性能。

這種石子質(zhì)量很好，其它技術(shù)指標(biāo)都滿足 C60 以上混凝土用人工碎石的規(guī)范要求。

（5）外加劑

外加劑選用了三種，第一種是聚羧酸高效減水劑，減水率高達(dá) 28%，在保證水膠比不變、不影響強(qiáng)度的前提下，能大幅減少用水量；水膠比不變，用水量大幅減少，就可以大量減少膠材用量，這對于大體積混凝土是十分有利的。另外，混凝土中殘余水化的自由水（約占用水量的 3/4）減少后，混凝土中自由水蒸發(fā)后形成的孔隙就大大減少，混凝土更加密實，提高了混凝土耐久性；同時，聚羧酸外加劑可以給混凝土中帶入許多微小的氣泡，這些氣室的形成也有利于減少收縮應(yīng)力，減少裂縫的產(chǎn)生，也有利于阻礙有害物質(zhì)的侵入，對混凝土耐久性非常有利。

第二種、第三種外加劑是聚丙腈纖維和膨脹劑，主要是增強(qiáng)混凝土的抗裂性能。

以上這些外加劑都是溫州新邦建材科技有限公司生產(chǎn)，質(zhì)量很穩(wěn)定。

2.1.2 原材料的儲備

俗話說：“兵馬未動糧草先行”。要想順利的完成此次 C60 高強(qiáng)、高性能、大體積混凝土澆筑，首先要備足混凝土生產(chǎn)所需的各種原材料，盡量保持原材料的穩(wěn)定，以便減少混凝土質(zhì)量和工作性的波動。所需原材料的數(shù)量如表 1。

表1 各種原材料用量 t

2.2 設(shè)備

混凝土公司和項目部都認(rèn)識到此次高強(qiáng)、高性能、大體積混凝土澆筑難度非常大，都非常重視，都認(rèn)識到必須做好充分準(zhǔn)備工作才能保證順利的生產(chǎn)、供應(yīng)和澆筑。為此，雙方生產(chǎn)、技術(shù)、車隊、施工以及甲方和監(jiān)理兩次舉行相關(guān)人員現(xiàn)場技術(shù)交底，詳細(xì)交流了各自的生產(chǎn)、供應(yīng)和施工方案，取長補(bǔ)短，為完成此次混凝土澆筑任務(wù)打下了堅實的基礎(chǔ)。

根據(jù)充分溝通，混凝土公司在生產(chǎn)和供應(yīng)設(shè)備上做了以下工作：

（1）項目部計劃用兩臺象泵、一臺地泵澆筑，因此要求混凝土公司車隊要提前備好性能好的象泵和地泵，同時備用一臺外協(xié)象泵，檢修好所用象泵和地泵，泵管全部換上新的高壓泵管，保證無故障運(yùn)行。

（2）根據(jù)項目部每小時澆筑 100m3的澆筑速度，要求混凝土公司生產(chǎn)部要指定兩臺 180 機(jī)臺專門生產(chǎn)C60 混凝土。按我公司以往經(jīng)驗，180 機(jī)臺每小時實際產(chǎn)能不低于 70m3，兩個機(jī)臺產(chǎn)能不低于 140m3，大于每小時澆筑 100m3的澆筑速度，能滿足生產(chǎn)需求。同時，備用一條生產(chǎn)線，預(yù)防指定機(jī)臺出現(xiàn)意想不到的故障。并要求提前檢修好機(jī)臺，確保無故障運(yùn)行。

（3）根據(jù)項目部每小時澆筑 100m3的澆筑速度，以及單程運(yùn)輸時間 30 分鐘，裝料、卸料時間 20 分鐘，理論計算需要 22 輛車運(yùn)輸混凝土。混凝土公司車隊要根據(jù)當(dāng)日生產(chǎn)情況，提前安排好 22 部車輛。專門運(yùn)輸混凝土，同時備用 5 輛車，如果澆筑速度快，隨時增加車輛。由于 C60 混凝土水膠比很小，單方混凝土用水量很少，扣去砂、石中含水后，實際生產(chǎn)時單方混凝土用水量僅 80kg 左右，因此混凝土對水非常敏感，車內(nèi)余水或沖車水稍多，就會造成混凝土坍落度過大，影響泵送和澆筑，甚至影響混凝土質(zhì)量。因此要求混凝土公司車隊要叮囑司機(jī)裝車前反轉(zhuǎn)罐車，放凈罐車內(nèi)余水；裝好混凝土后，禁止沖洗后料斗；到工地卸完混凝土后再沖洗后料斗，沖洗完畢反轉(zhuǎn)罐體，放干凈洗車水。

2.3 生產(chǎn)過程質(zhì)量控制

（1）生產(chǎn)部要提前將其它生產(chǎn)任務(wù)前提或推后，不要與此次的生產(chǎn)任務(wù)發(fā)生沖突。調(diào)度接到該項目混凝土生產(chǎn)任務(wù)后、開始生產(chǎn)前，必須及時通知質(zhì)檢員、試驗室主任、罐車司機(jī)和泵車司機(jī)，提醒這些崗位重點跟蹤和關(guān)注。

（2）該項目材料部要根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)計劃提前備好料，生產(chǎn)前安排鏟車倒好倉。試驗室做好原材料進(jìn)廠檢驗，確保原材料達(dá)到此次混凝土的技術(shù)要求，并在生產(chǎn)前一天，監(jiān)督生產(chǎn)和材料部門倒好倉。

（3）操作員生產(chǎn)混凝土前，先空轉(zhuǎn)皮帶，放凈皮帶上和攪拌機(jī)內(nèi)水和雜物。

（4）試驗室要將此次 C60 大體積混凝土出機(jī)坍落度控制在 (200±20)mm，和易性和流動性要好，要便于施工。試驗室提前備好小桶外加劑（10kg 裝），以便在工地出現(xiàn)意外情況，坍落度變小時調(diào)整。試驗室要留置好混凝土試件，尤其要注意第一天帶模靜養(yǎng)時的養(yǎng)護(hù)溫度，必須保持在 20℃ 以上，避免試件養(yǎng)護(hù)溫度太低，導(dǎo)致混凝土試件強(qiáng)度低于實際強(qiáng)度，而產(chǎn)生糾紛。

（5）在澆筑高性能混凝土?xí)r，生產(chǎn)部要派專人在現(xiàn)場協(xié)調(diào)和指揮，保證高性能混凝土得到及時澆筑。

（6）此次混凝土從出廠到澆筑完畢不得超過 3 小時，如果工地出現(xiàn)意外情況，導(dǎo)致高性能混凝土到工地后超過 3 小時仍然不能澆筑時，立即通知工地降級使用或及時轉(zhuǎn)到其它工地降級使用。

3 混凝土的澆筑、施工和養(yǎng)護(hù)

3.1 混凝土的澆筑和施工

施工單位在施工前制訂了詳細(xì)施工方案，配備充足的施工人員及設(shè)備，防止了因人手不足或設(shè)備原因?qū)е禄炷猎诠さ氐却龝r間過長，坍落度損失過大而影響泵送和澆筑的情況發(fā)生。現(xiàn)場道路和出入口完全滿足重車行駛和保證通行能力的要求，出入口配備了交通指揮和簽收人員，夜間安裝了足夠的照明，保障了混凝土車輛順暢的進(jìn)出施工現(xiàn)場。供應(yīng)前施工單位還根據(jù)泵車布置圖準(zhǔn)備好施工場地，協(xié)助混凝土公司布置好泵車，在澆筑過程中與混凝土公司泵工密切配合，保障了順利地泵送、澆筑。

澆搗時，項目部嚴(yán)禁隨意加水，若發(fā)現(xiàn)混凝土到現(xiàn)場坍落度偏小，只允許用外加劑和少量水混合后調(diào)整，不允許單獨用水調(diào)整。因泵送混凝土漿體較多，坍落度較大，澆筑過程施工單位嚴(yán)格控制振搗時間，避免過振，防止了混凝土表面漿體過多產(chǎn)生塑性裂縫。由于本工程混凝土具有流動性大的特性，項目部及監(jiān)理將到場混凝土坍落度控制在 (200±20)mm，要求混凝土公司到達(dá)現(xiàn)場的混凝土和易性要好，不得泌水跑漿，避免浮漿過多和收縮過大產(chǎn)生裂縫。澆筑時嚴(yán)格分層連續(xù)澆筑，使混凝土均勻上升，避免產(chǎn)生冷縫，避免交界處混凝土凝結(jié)時間不一致而產(chǎn)生裂縫。按需要澆筑的混凝土數(shù)量和混凝土公司密切協(xié)商和配合，組織好泵車和罐車數(shù)量，控制好混凝土澆筑速度，保證在上一層混凝土初凝前完成下一層澆筑，避免了已凝固但還沒有強(qiáng)度的混凝土受到擾動而產(chǎn)生裂縫。混凝土的攤鋪厚度控制在不大于 50cm。混凝土澆筑到標(biāo)高、刮平時，項目部要求施工人員要刮除浮漿，避免浮漿過多導(dǎo)致混凝土表層收縮過大而產(chǎn)生裂縫。抹面時做到了掌握好抹面時機(jī)，先機(jī)器抹面，再用人工二次抹面，徹底消除混凝土凝固時產(chǎn)生的收縮裂縫，抹完面后立即覆蓋塑料薄膜，保濕養(yǎng)護(hù)。

3.2 混凝土的養(yǎng)護(hù)

項目部充分認(rèn)識到了大體積混凝土內(nèi)外溫差的問題，制定了詳細(xì)的混凝土內(nèi)部降溫，混凝土外部蓄水養(yǎng)護(hù)的有效養(yǎng)護(hù)措施，具體措施如下：

3.2.1 混凝土內(nèi)部布設(shè)冷卻水管

（1）冷卻水管的制作方法

項目部采用了內(nèi)徑φ50mm、管壁厚 2.5mm 鑄鐵管作冷卻水管，管端頭攻絲，并以彎管接頭和直管接頭連接。連接時接頭部位都纏好止水膠帶以防漏水，將冷卻水管與鋼筋用鐵絲固定在一起，防止混凝土澆注、振搗時受到影響斷開，造成失效。在冷凝管的進(jìn)、出水口各設(shè)置一道閥門，以控制進(jìn)水的方向和流量。

（2）冷卻水管的排列方式

冷卻水管的排列方式，采用了矩形排列方式，6m深的混凝土基礎(chǔ)底板布設(shè)兩層冷卻水管，層與層間距為2m，與基礎(chǔ)底板及頂板的間距也是 2m，冷卻水管布設(shè)在混凝土溫度最高的中心地帶；3m 深的裙樓混凝土基礎(chǔ)底板布設(shè)了一層冷卻水管，布設(shè)在混凝土溫度最高的中心地帶，與基礎(chǔ)底板及頂板的間距都是 1.5m；冷卻水管水平間距為 1.5m。6m 和 3m 深基礎(chǔ)底板冷卻水管布設(shè)示意圖分別見圖 1 和圖 2。

圖2 3m 厚混凝土基礎(chǔ)冷卻水管排布三維示意圖

（3）冷卻水通水降溫時機(jī)及注意事項

項目部派專人負(fù)責(zé)冷卻水管的通水管理，混凝土澆筑完畢、表面初凝、抹好面、覆蓋好塑料薄膜后，立即開始通冷卻水（保證從進(jìn)水口進(jìn)入的水是冷水——常溫自來水），進(jìn)、出水口，每八小時交換一次，出水口出來的熱水直接放入混凝土表面，蓄水養(yǎng)護(hù)。使大體積混凝土內(nèi)部溫度比較均勻、一致地降低。

3.2.2 混凝土蓄水養(yǎng)護(hù)

覆蓋好塑料薄膜、施工完畢后，沿混凝土結(jié)構(gòu)邊緣用磚砌筑了 10cm 高擋水小壩，在混凝土終凝后，立即在混凝土表面灌滿從冷卻水管出來的熱水，使混凝土表面保持 8～10cm 水，這樣既壓住塑料薄膜，又能給正在不斷水化的混凝土補(bǔ)充水分，起到保濕養(yǎng)護(hù)的作用；同時由于水是熱的不良導(dǎo)體，可以起到隔熱保溫的效果。由于用于蓄水養(yǎng)護(hù)的水是熱水，溫度與混凝土表層溫度相近，這樣就把混凝土表層與溫度較低的環(huán)境有效的隔離開，把溫差降到了最小。

混凝土上、中、下各部位每隔 2 小時測量溫度一次，測量數(shù)據(jù)見表 2。

由表 2 可以清楚地看出，C60 大體積混凝土水化溫升還是非常高的，中心最高時溫度達(dá)到 80℃，而施工時的環(huán)境平均溫度只有 6～8℃，如果不采取有效措施，就極有可能出現(xiàn)溫差裂縫的質(zhì)量問題。

表2 混凝土上、中、下各部位測溫記錄

本項目前四天施工單位由于采取了有效的蓄水養(yǎng)護(hù)來保溫保濕的措施，很好地將混凝土表層溫度與混凝土中心溫度之差控制在國家規(guī)范規(guī)定的 25℃ 以內(nèi)，整個混凝土基礎(chǔ)底板沒有出現(xiàn)任何有害裂縫。四天后，由于工期緊，要馬上開展下一道工序，施工單位撤除了蓄水養(yǎng)護(hù)，改用濕毛氈覆蓋養(yǎng)護(hù)，也使基礎(chǔ)底板得到了較好的養(yǎng)護(hù)。

4 混凝土質(zhì)量

由于混凝土公司與項目部密切配合，混凝土供應(yīng)和澆筑連續(xù)、順暢，施工單位養(yǎng)護(hù)措施得當(dāng)，混凝土整體無任何有害裂縫。

4.1 混凝土強(qiáng)度及評定

（1）混凝土 28 天標(biāo)養(yǎng)強(qiáng)度見表 3。

表3 混凝土強(qiáng)度 MPa

（2）評定

根據(jù) GB/T 50107—2010 規(guī)范 λ1取 1.05；λ2取0.85；fcu,k為設(shè)計強(qiáng)度 60MPa。

則 fcu,k+λ1·Sfcu= 62.97；λ2·fcu,k= 51.0

滿足判定式要求：mfcu≥fcu,k+λ1·Sfcu；fcu,min≥λ2·fcu,k

4.2 混凝土質(zhì)量水平

混凝土質(zhì)量水平見表 4。

4.3 混凝土耐久性

此次 C60 高強(qiáng)、高性能、大體積基礎(chǔ)底板要求抗?jié)B等級為 P6，我公司抗?jié)B試件打壓到 1.2MPa（P10），所有試件無滲透，全部合格。

表4 混凝土質(zhì)量水平

5 結(jié)語

在混凝土公司和項目部密切配合下，在預(yù)定時間順利地、保質(zhì)保量完成了混凝土的生產(chǎn)、供應(yīng)和施工，混凝土施工方案、混凝土中心降溫措施及養(yǎng)護(hù)方式有效、得當(dāng)，混凝土無任何裂縫及其它質(zhì)量問題，得到了甲方和監(jiān)理單位一致好評。