大體積混凝土配合比設計及工程應用

王瑞亮，吳海豐，周志剛

（北京城建建材工業有限公司，北京 101118）

1 工程概況

北京城市副中心某住房項目，位于通州區宋莊鎮，建筑面積54147.769 m2。地下1層為車庫，地上8層為住宅樓，高度23.9 m。本工程地下車庫屬于超長混凝土結構，南北向約150 m，東西向長約120 m，地下單層施工面積約1.04×104m2，且地下車庫的流水段數量較多，具備跳倉法施工的場地條件。經專家論證，本工程地下結構不設施工和沉降后澆帶，采用跳倉法施工。基礎筏板共25倉，其中，車庫12倉，住宅13倉，筏板厚1.5 m，強度等級C35，防滲等級P6，總計方量18000 m3，多倉同時澆筑時最大方量3500 m3[1]。

2 設計依據

1）JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設計規程》；

2）GB 50496—2018《大體積混凝土施工規范》；

3）T/CECS 640—2019《超長大體積混凝土結構跳倉法技術規程》；

4）GB/T 50081—2019《普通混凝土力學性能試驗方法》；

5）GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗方法》；

6）GB 50164—2011《混凝土質量控制標準》；

7）GB 50666—2011《混凝土結構工程施工規范》；

8）DB11/385—2011《預拌混凝土質量管理規程》。

3 大體積混凝土主要技術指標及要求

1）強度等級：C35（強度評定標準為60 d標養立方抗壓強度），60 d抗壓強度值宜不大于45.5 MPa。抗滲等級：P6。

2）混凝土澆筑坍落度為140～180 mm。坍落度經時損失：1 h損失控制在20 mm以內，2 h損失控制在30 mm以內。

3）混凝土初凝時間：8～10 h。終凝時間：10～12 h。

4）混凝土拌合物和易性良好，無離析泌水現象。

5）采用單摻粉煤灰。

6）大體積混凝土施工溫控指標符合規范要求。

4 原材料的選取

1）水泥。水泥選用承德金隅水泥有限責任公司生產的普通硅酸鹽水泥。其他性能指標符合GB 175—2007《通用硅酸鹽水泥》的規定且要質量穩定、與其他原材料適應性好。

2）粉煤灰。粉煤灰選用唐山市天路建材有限公司生產的F類Ⅱ級粉煤灰。該粉煤灰符合GB/T 1596—2017《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》的規定。

3）粗骨料。粗骨料選用興隆城泰建材有限公司生產的碎石。其性能指標符合JGJ 52—2006《普通混凝土用砂、石質量及檢測方法標準》、GB/T 14685—2011《建設用卵石、碎石》規定。

4）細骨料。細骨料選用興隆城泰建材有限公司生產的機制砂。其性能指標符合JGJ 52—2006和GB/T 14685—2011，具體性能指標見表1。

表1 細骨料的性能指標

5）外加劑。通過對外加劑減水效果、緩凝時間、坍落度損失、黏聚性、泌水性、可泵性等對混凝土性能方面的考慮。最終選用天津可言科技有限公司生產的聚羧酸高性能減水劑，其性能指標符合GB 8076—2008《混凝土外加劑》的規定。減水劑型號為KY-1，其主要性能指標見表2。

表2 KY-1高性能減水劑的性能指標

5 大體積混凝土配合比設計思路

綜合考慮耐久性、強度、降低水化升溫和體積穩定性及工作性等要求[2]，配合比設計思路為：（1）選用水化熱低的水泥，其水化速度慢，早期強度增長緩慢，可有效降低混凝土早期水化熱；（2）單摻粉煤灰，粉煤灰的加入可以改善混凝土的和易性、提高混凝土的耐久性和抗滲能力，減少收縮量，降低結構內部升溫，推遲溫度峰值時間，還有助于后期強度增長；（3）采用公稱粒徑為5～31.5 mm連續級配，孔隙率小的碎石，降低砂漿用量，減少自身收縮；（4）采用60 d齡期的抗壓強度作為配合比設計、強度評定及工程驗收的依據；（5）通過外加劑摻量調整，延緩混凝土凝結時間，推遲混凝土升溫峰值時間，同時，保證澆筑過程中前后澆筑的混凝土能夠正常搭接，不出現冷縫，保證結構的整體性。

6 大體積混凝土配合比的試驗、確定

根據相關規范，該工程大體積混凝土底板采用60 d齡期作為強度評定依據，在保證混凝土強度的前提下，配合比設計以控制溫度差為目標，通過水膠比、粉煤灰摻量的變化設計配合比（見表3）。通過試驗得到不同配合比的混凝土性能（見表4），最終優選本工程大體積混凝土使用的配合比（見表5）。

表3 C35混凝土配合比設計

表4 混凝土性能及強度

表5 大體積混凝土配合比選定

通過熱工計算，采用合理的配合比及養護措施，可以達到以下溫度要求：（1）混凝土澆筑體在入模溫度基礎上的溫升最高值＜50℃；（2）混凝土澆筑體里表溫差最高值＜25℃；（3）溫降速率小于2.0℃/d；（4）混凝土澆筑體表面與大氣溫差最高值＜20℃。

7 大體積混凝土生產過程質量控制

7.1 加強原材料控制

原材料質量按以下標準控制：（1）水泥：每輛水泥運輸車進場測溫，控制水泥進場溫度在60℃以下。（2）細骨料：嚴格控制砂石粉含量＜3%，細度模數控制在2.3～2.8。（3）粗骨料：碎石含泥量超過1%時必須退貨，質檢嚴格控制進場碎石質量。（4）粉煤灰：每車進場嚴格控制粉煤灰細度＜30%。（5）外加劑：每批外加劑進場檢測密度、減水率確保合格。

7.2 生產過程質量控制

生產過程質量控制措施：（1）對各個計量秤進行校準，確保混凝土各原材料計量準確。（2）根據大體積混凝土配合比進行試拌，確定施工配合比，配合比若有調整，確保在調整授權范圍內。（3）對混凝土做各項混凝土性能試驗。開盤后每盤混凝土質檢都通過卸灰口視頻監控混凝土質量，確保混凝土滿足其性能要求。（4）對出廠混凝土進行檢驗，確保出廠混凝土質量。

7.3 運輸過程的質量控制

運輸過程的質量控制措施：（1）運輸車在裝料前，罐內的積水應排除干凈；（2）通過衛星定位及卸料視頻等監控系統，隨時掌握混凝土運輸的動態信息；（3）運輸過程中出現混凝土損失需要使用外加劑進行調整時，攪拌運輸車應進行快速攪拌，攪拌時間不應少于120 s。

8 大體積混凝土施工的技術控制

8.1 采用跳倉法施工

本工程采用跳倉法施工，相鄰倉施工至少間隔7 d以上。用此方案施工既可避免一部分施工初期的激烈溫差及干縮作用，大量消減施工期間的溫度伸縮應力，有效控制裂縫，又能加快施工進度。

8.2 混凝土施工質量控制

混凝土施工質量控制措施包括：（1）施工過程隨時抽測混凝土坍落度，保證混凝土施工性；（2）澆筑底板混凝土，為防止出現施工冷縫，采取連續分層澆筑的方法，下層混凝土澆筑時間與上層混凝土澆筑的時間間隔不超過下層混凝土的初凝時間；（3）對混凝土表面處理。混凝土振搗完畢后，用2 m長的鋁合金刮杠按設計標高進行找平，并隨刮隨拍打使混凝土密實。然后用木抹子再反復搓抹找平，使混凝土面層進一步的密實，最后在混凝土初凝后終凝前再用鐵抹子抹壓收漿2遍，可避免因混凝土收縮而出現裂縫。

8.3 大體積混凝土的養護和溫度監控

溫度監控方面，指派專人負責測溫工作；混凝土養護過程中，根據熱工計算制定合理的控制措施，將混凝土內外之間的溫度差控制在25℃，以防止施工過程中出現裂縫。

9 工程質量情況

通過以上措施，本項目的質量控制結果為：（1）經過不同齡期基礎筏板混凝土表面的檢查，表面未出現裂縫和滲透情況，達到工程結構設計要求。（2）攪拌站通過基礎筏板198組試塊不同齡期的抗壓強度分析，7 d抗壓強度平均值達到設計強度的45%，28 d抗壓強度平均值達到設計強度值的96%。60 d抗壓強度平均值達到設計強度值的118%。抗滲試件4組，經檢驗抗滲等級達到P6要求。本批混凝土強度及抗滲等級達到工程結構設計要求。

10 結語

本工程在大體積混凝土配合比設計時優選原材料，通過大摻量粉煤灰、碎石采用5～31.5 mm連續級配及聚羧酸高性能減水劑進行配合比設計，降低了混凝土表面出現裂縫的可能性；采用跳倉法施工，嚴格按照跳倉法施工方案進行施工，并加強溫度監控和混凝土養護。工程所有基礎筏板表面未出現裂縫，受到甲方和施工單位的一致好評。