大體積混凝土模擬施工性能檢測

李丹丹，婁躍恒，王松亮

（徐州中聯混凝土有限公司，江蘇 徐州 221100）

0 前言

隨著建設行業的不斷發展，具有超高層、超大體積、超長跨距等特點的建筑工程屢見不鮮?，F代混凝土結構的復雜性和多樣性對混凝土質量控制的要求越來越高，同時建筑物規模的不斷增大使得大體積混凝土構件越來越多。大體積混凝土構件澆筑時混凝土用量大，其中的水泥水化會產生大量水化熱；而混凝土熱傳導性差、散熱慢，積聚的水化熱不能及時散發，使得混凝土內部溫度顯著升高。混凝土內部與表面形成較大的溫度梯度時，混凝土易產生溫度裂縫，影響混凝土結構安全性和使用壽命[1-3]。

徐州榮盛城泉盛美家安置項目共計建設 10 棟住宅樓，5 個地下車庫；其中基礎筏板厚度 1m，所用混凝土總方量為 14500m3，每個基礎筏板均為一次澆筑成型，屬于大體積混凝土構件。經過施工現場調研、試驗室試配及現場模擬施工，配制出了溫控指標符合要求，工作性能和力學性能良好的混凝土。

1 原材料

（1）水泥：淮海中聯 P·O42.5 水泥，標準稠度需水量為 28.2%，28d 抗壓強度 56.2MPa。

（2）粉煤灰：國華Ⅰ級灰，45μm 方孔篩篩余6.3%，28d 活性指數 77%。

（3）礦粉：徐鋼 S95 級礦粉，流動度比 99%，28d活性指數 107%。

（4）天然河砂：Ⅱ區中砂，含泥量 1.5%，細度模數 2.6。

（5）碎石：公稱粒徑 5～31.5mm 碎石，含泥量0.8%，針片狀顆粒含量 1.5%。

（6）水：市政自來水。

（7）外加劑：蘇博特 PCA-1 減水劑，減水率18.4%。

2 試驗方法

根據工程要求及施工現場情況設計配合比并進行試配，檢測混凝土性能。混凝土工作性能、力學性能、耐久性能檢測分別按照 GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》、GB/T 50081—2016《普通混凝土力學性能試驗方法標準》和 GB/T 50082—2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》的相關規定執行。

根據配合比進行試生產，現場澆筑 5m×5m×1m立方體混凝土構件。通過埋入混凝土內的溫度傳感器，采集混凝土溫度變化數據。

3 混凝土理論配合比試配結果

3.1 混凝土理論配合比

根據工程要求及施工現場情況，設計強度等級C35、抗滲等級 P8 的大體積混凝土配合比。具體配合比如表 1 所示，1# 為普通 C35P8 配合比，2# 為 C35P8大體積混凝土配合比。

表 1 試驗用 C35 理論配合比 kg/m3

考慮到大體積混凝土的表面系數比較小，水泥水化熱不宜散發，應適當控制膠凝材料中水泥用量。配制混凝土時，粉煤灰和礦粉的摻入都能降低膠凝材料的水化熱總量，且效果隨粉煤灰和礦粉摻量的增加而增加[3]。因此設計配合比時在保證混凝土強度基礎上，適當增加了粉煤灰和礦粉的摻量。

3.2 混凝土性能檢測結果

按照表 1 理論配合比進行試配，檢測混凝土的各項相關性能，結果如表 2、表 3 所示。

表 2 試配混凝土工作性能檢測結果

表 3 試配混凝土力學性能、耐久性能檢測結果

表 2 的結果表明：增加粉煤灰和礦粉摻量后，混凝土拌合物坍落度與擴展度無明顯變化，出機溫度及溫度增長速度有所降低。溫度是大體積混凝土質量控制的重要因素，較低的出機溫度及溫度增長速度有利于混凝土的溫度控制，防止混凝土早期開裂。

表 3 試驗結果表明，硬化混凝土的早期強度有所降低，后期強度增長較大，齡期達到 90d 時，兩配合比強度基本相當；因此可采用混凝土的 60d 或 90d 強度作指標，作為大體積混凝土配合比的設計依據。

4 混凝土試生產結果

4.1 混凝土工作性能、力學性能和耐久性能

按照理論配合比 2 進行試生產，檢測混凝土的相關性能，結果如表 4 所示。

表 4 試生產混凝土性能檢測結果

從表 4 可以看出，試生產混凝土的各項性能檢測結果與試配結果基本相當，工作性能良好，力學性能和耐久性能達到設計要求。

4.2 混凝土的溫度變化

施工現場澆筑 5m×5m×1m 混凝土構件，澆筑完成后表面覆蓋塑料薄膜及保溫卷材作為保溫保濕初始。澆筑時在構件內埋入溫度傳感器，位置如表 5 所示，傳感器接入相關設備檢測混凝土的溫升情況，檢測結果如圖 1 所示。

從圖 1 可以看出，混凝土構件澆筑后，隨著水泥水化反應產生的水化熱使構件的溫度逐漸升高，約 48h 時達到最高溫度；之后構件溫度開始逐漸下降，14d 時構件溫度基本趨于一致；混凝土構件中心位置溫度最高，越靠近構件表面，溫度越容易受環境溫度影響；適當采取保溫措施可以減小環境對混凝土構件溫度的影響，降低混凝土構件內外溫差。

表 5 溫度傳感器位置說明

圖 1 混凝土構件溫度變化

5 結論

（1）摻加粉煤灰和礦粉可以降低膠凝材料的水化熱總量，有利于控制大體積混凝土構件的內外溫差，防止混凝土早期開裂。

（2）增加粉煤灰和礦粉的摻量將降低混凝土的早期強度，設計配合比可采用混凝土的 60d 或 90d 強度作為指標，但注意保證混凝土的早期強度達到要求。

（3）大體積混凝土施工后應采取適當的保溫措施并加強養護，降低環境對混凝土構件溫度的影響，減小構件的內外溫差。