國家重大科學(xué)裝置大型地震工程項(xiàng)目大體積混凝土質(zhì)量控制措施*

丁路靜，羅作球，孟剛，張凱峰，李微，陳全濱，姜耿

（1.中建西部建設(shè)北方有限公司，陜西 西安 710100；2.中建西部建設(shè)（天津）有限公司，天津 300450）

1 工程概況

大型地震工程模擬研究設(shè)施國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目位于天津大學(xué)北洋園校區(qū)西南側(cè)，項(xiàng)目占地 10 萬平，建筑面積 7.6 萬平，包括仿真中心和實(shí)驗(yàn)中心，仿真中心地下 1 層，地上為鋼結(jié)構(gòu)，4 層，最大單體跨度 28.6m；實(shí)驗(yàn)中心包括大型振動(dòng)臺(tái)和水下振動(dòng)臺(tái)兩部分，地下 3 層，地上為鋼結(jié)構(gòu)，局部 2 層，最大高度35.85m，最大單體跨度 78m，基坑最大深度 18m。

2 大體積混凝土澆筑范疇

實(shí)驗(yàn)中心包括大型振動(dòng)臺(tái)和水下振動(dòng)臺(tái)兩部分，結(jié)構(gòu)尺寸 250m×121m，地下 3 層，地上單層，局部 2層，最大高度 35.85m，最大單體跨度 78m，基坑最大深度 18.4m，地上結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)，地下結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

實(shí)驗(yàn)中心——大型振動(dòng)臺(tái)。大型振動(dòng)臺(tái)區(qū)域分為：大型振動(dòng)臺(tái)實(shí)驗(yàn)廠房、大型振動(dòng)臺(tái)輔房、大型振動(dòng)臺(tái)地下工程。結(jié)構(gòu)尺寸 105m×94m，臺(tái)面尺寸20m×16m，臺(tái)體自重 800t，載重 1350t。大型振動(dòng)臺(tái)層高 3.7m、5.0m、4.5m，基底標(biāo)高 -15.2m（局部-17.8m）。

實(shí)驗(yàn)中心——水下振動(dòng)臺(tái)。水下振動(dòng)臺(tái)包括水下振動(dòng)臺(tái)實(shí)驗(yàn)廠房和水下振動(dòng)臺(tái)地下工程，尺寸145m×122m，臺(tái)面尺寸 6m×6m，臺(tái)體自重 75t，水池深度 4m，設(shè)計(jì)水深 3m。水下振動(dòng)臺(tái)地下工程部分為地下三層，各層層高 4m、3.95m、6.3m，-4.0m 水池底部樓板厚度為 1000mm，面積 2901m2，均為大體積混凝土。

3 質(zhì)量控制措施

3.1 質(zhì)量控制目標(biāo)

C30P8 混凝土 90 天強(qiáng)度評定符合設(shè)計(jì)要求，混凝土工作性能良好，現(xiàn)場坍落度 180～200mm；擴(kuò)展度控制在 500～600mm；入模溫度不高于 30℃；嚴(yán)禁混凝土離析。不發(fā)生質(zhì)量投訴，杜絕因質(zhì)量和生產(chǎn)問題造成的堵管，確保工程混凝土質(zhì)量。

3.2 質(zhì)量控制技術(shù)措施

3.2.1 原材料進(jìn)廠控制

（1）水泥

水泥技術(shù)指標(biāo)及要求如表 1 所示，同時(shí)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn) GB 175—2007《通用硅酸鹽水泥》。生產(chǎn)前，站點(diǎn)對庫存水泥進(jìn)行抽檢。進(jìn)場時(shí)，要求廠家提供出廠檢驗(yàn)單，每車快檢合格后沖罐，并按 500 噸批次進(jìn)行留樣與復(fù)驗(yàn)工作。

表1 水泥性能指標(biāo)要求

（2）礦粉

礦粉技術(shù)指標(biāo)及要求如表 2 所示，同時(shí)滿足 GB/T 18046—2017《用于水泥、砂漿和混凝土中的粒化高爐礦渣》要求。礦粉進(jìn)場時(shí)，要求廠家提供出廠檢驗(yàn)單，每車快檢合格后沖罐，并按 200 噸批次進(jìn)行留樣與檢測工作。

表2 礦粉性能指標(biāo)要求

（3）粉煤灰

不得使用顏色偏淺、需水量較大的粉煤灰及磨細(xì)粉煤灰[1]。粉煤灰技術(shù)指標(biāo)及要求如表 3 所示，同時(shí)滿足 GB/T 1596—2017《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》要求。粉煤灰進(jìn)場時(shí)，站點(diǎn)對每車進(jìn)行快檢，合格后沖罐，按 200 噸/次做好粉煤灰的留樣與檢測工作。

表3 粉煤灰性能指標(biāo)要求

（4）膨脹劑

膨脹劑技術(shù)指標(biāo)及要求如表 4 所示。混凝土膨脹劑應(yīng)滿足 GB/T 23439—2017《混凝土膨脹劑》以及 T/CECS 540—2018《混凝土用氧化鎂膨脹劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》相關(guān)要求。進(jìn)場時(shí)，要求廠家提供出廠檢驗(yàn)單，每車快檢合格后沖罐，并按 500 噸批次進(jìn)行留樣與復(fù)驗(yàn)工作。

表4 膨脹劑性能指標(biāo)要求

（5）細(xì)骨料

采用級配合理、質(zhì)地均勻堅(jiān)固的細(xì)骨料，要求含泥量和泥塊含量均≤1.0%，同時(shí)滿足 GB/T 14684—2011《建設(shè)用砂》要求。在生產(chǎn)過程中，按要求進(jìn)行骨料驗(yàn)收，保證細(xì)骨料質(zhì)量一致性。監(jiān)督與協(xié)調(diào)站內(nèi)砂的堆放，防止混料，保證生產(chǎn)中的質(zhì)量穩(wěn)定，按照批次做好取樣檢測工作。

（6）粗骨料

采用 5～25mm 連續(xù)級配的粗骨料，相關(guān)性能要求如表 5 所示，同時(shí)滿足 GB/T 14685—2001《建設(shè)用卵石、碎石》規(guī)定。在生產(chǎn)過程中，按要求對骨料驗(yàn)收，保證骨料質(zhì)量一致性。監(jiān)督與協(xié)調(diào)站內(nèi)粗骨料的堆放，防止混料，保證生產(chǎn)中的質(zhì)量穩(wěn)定，按照批次做好取樣檢測工作。粗骨料中嚴(yán)禁混入影響混凝土性能的有害物質(zhì)，不得混入粉煤灰、水泥和外加劑等粉狀材料[2]。

（7）外加劑

外加劑相關(guān)性能指標(biāo)要求如表 6 所示，同時(shí)滿足GB 80764—2008《混凝土外加劑》要求。且不得出現(xiàn)假凝、速凝、分層、離析或者結(jié)皮現(xiàn)象，應(yīng)適當(dāng)延長凝結(jié)時(shí)間。每批外加劑進(jìn)場后進(jìn)行試配復(fù)核，試配的混凝土各項(xiàng)性能符合要求方能對外加劑進(jìn)行驗(yàn)收。

表5 粗骨料的性能指標(biāo)要求

表6 外加劑性能指標(biāo)要求

3.2.2 確定生產(chǎn)配合比

根據(jù)砂石含水率、外加劑減水率等條件，對基準(zhǔn)配合比作出適當(dāng)調(diào)整后，滿足混凝土施工和易性的要求。

生產(chǎn)配合比調(diào)整：在生產(chǎn)過程中，由于某種原因造成混凝土拌合物不能滿足要求時(shí)，需對配合比進(jìn)行調(diào)整，配合比的調(diào)整需得到站總工審核，并簽字確認(rèn)。

調(diào)整原則：

（1）調(diào)整要有足夠的理由和依據(jù)，不得隨意調(diào)整。

（2）調(diào)整時(shí)，需保證計(jì)量系統(tǒng)正常穩(wěn)定。

（3）做好調(diào)整記錄。

（4）各種粉料的用量禁止調(diào)整。

3.2.3 混凝土溫度控制

（1）混凝土出機(jī)溫度不超過 25℃

水泥：通常水泥從磨機(jī)排出時(shí)的溫度是 90～150℃，用料罐儲(chǔ)存時(shí)溫度可以冷卻到 50～80℃，由于水泥的導(dǎo)熱率比較低，存儲(chǔ)罐內(nèi)散熱比較慢，大型儲(chǔ)備罐每月溫度降低 2～5℃[3]，因此在項(xiàng)目實(shí)施前，要求水泥供應(yīng)商儲(chǔ)存水泥，并且在攪拌站攪拌罐中也存儲(chǔ)水泥，其水泥的溫度不超過 60℃。

摻合料：要求供應(yīng)商提前存儲(chǔ)礦粉、粉煤灰等，確保摻合料溫度不超過 50℃。

骨料：骨料儲(chǔ)備時(shí)，通常采用遮陽覆蓋、噴淋冷水、干冰噴灑等方式進(jìn)行溫度控制，并及時(shí)檢測骨料溫度。

拌合水：結(jié)合混凝土拌合物溫度和環(huán)境溫度，確定拌合水溫度，通過在水中添加冰塊或者干冰的方式降低水溫，達(dá)到降低混凝土出機(jī)溫度的效果，確保混凝土出機(jī)溫度不大于 25℃。

（2）入模溫度不超過 30℃

罐車運(yùn)輸采用保溫包裹，運(yùn)輸時(shí)間不超過 1 小時(shí)。

每次澆筑前，做好現(xiàn)場施工組織、攪拌站協(xié)調(diào)，避免罐車的等待時(shí)間超過 2 小時(shí)，盡快完成混凝土澆筑，避免等待過程中混凝土升溫。

混凝土泵送時(shí)泵管外側(cè)要包裹反光材料。

（3）溫度監(jiān)控措施

對出機(jī)混凝土、入模混凝土、水泥、砂、石原材料等溫度每 2 小時(shí)測量 1 次，并對測量溫度進(jìn)行記錄，以作為混凝土質(zhì)量控制的指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)。

大體積底板混凝土澆筑時(shí)設(shè)專人配合項(xiàng)目部預(yù)埋測溫管進(jìn)行溫度監(jiān)測，掌握混凝土水化熱溫升情況[4-5]。

混凝土的里表溫度差（不含混凝土收縮的當(dāng)量溫度）不得大于 25℃，預(yù)警溫度設(shè)為 20℃。

混凝土澆筑體表面與大氣溫差不得大于 20℃[6]。

3.3 施工過程質(zhì)量控制

3.3.1 質(zhì)量控制人員配置及職責(zé)

為確保大體積混凝土項(xiàng)目質(zhì)量平穩(wěn)可控，特成立質(zhì)量控制組，統(tǒng)一部署協(xié)調(diào)，設(shè)立原材料質(zhì)量控制小組、站內(nèi)質(zhì)量控制小組、現(xiàn)場質(zhì)量控制小組等。

現(xiàn)場質(zhì)量控制小組組長：總體策劃部署該抗震項(xiàng)目混凝土現(xiàn)場質(zhì)量控制方案，負(fù)責(zé)大體積混凝土施工期間現(xiàn)場質(zhì)量解釋。

現(xiàn)場質(zhì)量控制組副組長：質(zhì)量控制方案實(shí)施的協(xié)調(diào)監(jiān)督，按照方案時(shí)間要求檢查核實(shí)廠站質(zhì)量控制方案的準(zhǔn)備情況。

原材料質(zhì)量控制小組：每站每班安排 1 人，每站 2人，共計(jì) 3 人。負(fù)責(zé)站內(nèi)原材料的質(zhì)量預(yù)檢，及生產(chǎn)過程中進(jìn)廠原材料的檢測、堆放和使用協(xié)調(diào)。

站內(nèi)質(zhì)量控制小組：每站每班安排質(zhì)檢員 2 人、實(shí)驗(yàn)員 1 名，每站至少 6 人，共計(jì) 18 人。負(fù)責(zé)混凝土生產(chǎn)過程質(zhì)量控制，取樣留樣檢測，出站質(zhì)量控制。

現(xiàn)場質(zhì)量控制小組：按照施工方位，東、南、北三個(gè)方向，共計(jì) 8 臺(tái)地泵，10 人負(fù)責(zé)現(xiàn)場質(zhì)量控制及混凝土測溫，負(fù)責(zé)現(xiàn)場混凝土質(zhì)量檢查、站內(nèi)反饋、協(xié)助項(xiàng)目進(jìn)行混凝土坍落度檢測及測溫。

3.3.2 計(jì)量校核準(zhǔn)備

在供應(yīng)前供應(yīng)站點(diǎn)對所有攪拌設(shè)備進(jìn)行計(jì)量校核，做好校核記錄，確保設(shè)備計(jì)量準(zhǔn)確。

3.3.3 質(zhì)量控制方案交底

澆筑前站點(diǎn)以專題會(huì)議的形式完成對質(zhì)檢、材料、前后臺(tái)調(diào)度、司機(jī)、操作等各關(guān)鍵崗位的質(zhì)量控制方案交底。

3.3.4 站內(nèi)混凝土質(zhì)量控制要求

站內(nèi)混凝土控制質(zhì)量小組負(fù)責(zé)站內(nèi)質(zhì)量控制工作，具體職責(zé)如下：

（1）落實(shí)專人按不少于 4 小時(shí)/次進(jìn)行砂石含水的檢測工作，確保用水量符合配合比設(shè)計(jì)要求，并做好記錄。

（2）對供應(yīng)混凝土進(jìn)行開盤鑒定，重點(diǎn)檢查混凝土坍落度、擴(kuò)展度、出機(jī)溫度等性能指標(biāo)，確定外加劑合適摻量，各項(xiàng)指標(biāo)滿足要求后方可繼續(xù)生產(chǎn)。

（3）要求開盤前提前錄入生產(chǎn)配合比。

（4）通過非接觸式自收縮及平板開裂試驗(yàn)驗(yàn)證混凝土體積穩(wěn)定性能。

（5）混凝土出廠性能要求：

坍落度 180～200mm，擴(kuò)展度 500～600mm，出機(jī)溫度 ≤25℃。

（6）對每車混凝土進(jìn)行目測，質(zhì)量符合要求后方可出站。每 100 方對混凝土進(jìn)行取樣留樣檢測。每工作班進(jìn)行一次 2h 混凝土坍落度經(jīng)時(shí)損失檢測，并做好檢測記錄。每車混凝土檢測出機(jī)溫度。

（7）每天不得少于一次對混凝土凝結(jié)時(shí)間的檢測，并做好檢測記錄。

（8）與現(xiàn)場積極溝通，根據(jù)現(xiàn)場澆筑速度做好站內(nèi)質(zhì)量調(diào)整。

3.3.5 現(xiàn)場質(zhì)量控制要求

現(xiàn)場質(zhì)量控制小組負(fù)責(zé)現(xiàn)場質(zhì)量控制相關(guān)事宜，具體如下：

（1）人員配置

按照項(xiàng)目施工方位，及泵車臺(tái)數(shù)，確定現(xiàn)場質(zhì)量控制負(fù)責(zé)人數(shù)，至少每臺(tái)泵車 1 名負(fù)責(zé)人，并配合項(xiàng)目進(jìn)行溫度監(jiān)測。

（2）工作內(nèi)容

責(zé)任人對每車上泵的混凝土工作性進(jìn)行檢查，要求所有車輛上泵前質(zhì)檢提前爬罐觀測混凝土性能，避免上泵混凝土因性能達(dá)不到要求而影響施工連續(xù)性，確保混凝土不離析、不泌水，滿足施工要求。

1）出現(xiàn)混凝土狀態(tài)不佳、難以調(diào)整時(shí)，負(fù)責(zé)人須主動(dòng)上報(bào)質(zhì)量控制組組長，由組長酌情協(xié)調(diào)處理或上報(bào)組長。

2）及時(shí)向站內(nèi)質(zhì)量控制小組匯報(bào)現(xiàn)場混凝土質(zhì)量與施工情況，并隨時(shí)調(diào)整，滿足現(xiàn)場混凝土施工要求：坍落度 180～200mm，擴(kuò)展度 500～600mm，出機(jī)溫度≤30℃。

3）質(zhì)量異常情況處理

對于現(xiàn)場離析混凝土，立即退回，并及時(shí)上報(bào)現(xiàn)場質(zhì)量控制小組組長。

對于現(xiàn)場坍落度小于 180mm 的混凝土，可以加適量的外加劑進(jìn)行調(diào)整（每方不超過 2kg），但嚴(yán)格禁止加水。仍舊不符合要求的退回站內(nèi)處理。

4 結(jié)論

大型地震工程模擬研究設(shè)施國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目的建設(shè)可望對中國工程科技進(jìn)步做出重要貢獻(xiàn)，為確保重大工程安全發(fā)揮重要作用。本文為確保項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)中心底板混凝土控制目標(biāo)，制定并采取了一系列行之有效的質(zhì)量控制措施。施工后混凝土工作性能良好，質(zhì)量穩(wěn)定，澆筑溫度滿足設(shè)計(jì)要求，施工效率高，能夠?yàn)榻窈箢愃乒こ痰氖┕ぬ峁┛山梃b經(jīng)驗(yàn)。