深圳宝能科技园南区大体积混凝土的设计与控制

田浩

【摘要】结合项目大体积混凝土的配合比设计试验以及施工技术，进行了配合比优化和施工部署研究，对混凝土的温度进行动态监测与控制，并做好养护，预防裂缝产生，确保混凝土的质量。

【关键词】大体积混凝土、配合比、温度监控、养护

1工程概况

宝能科技园南区一期工程位于深圳市龙岗区。占地面积约11.6万m2，总建筑面积约74.57万m2。底板为桩基础，厚度0.6-3m，底板总面积约10.18万m2，混凝土约12.8万m3。本文对大体积混凝土的配合比、温度监控、养护等进行研究。

2施工特点

⑴基础混凝土量大且厚，浇筑后释放大量水化热，内外温差大，易产生温度应力，控制不好会产生裂缝；

⑵单次浇筑混凝土量大，施工组织难度大；

⑶底板浇筑时间跨度大，标段开工时间不同，从10月初到1月均在浇筑。

3配合比设计

本工程底板为C35P10抗渗混凝土，本文以C35P10混凝土进行配合比设计。

3.1原材料

C35P10混凝土所用的原材料应符合规范《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011（以下简称规程）和《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009（以下简称规范）的材料、配合比、运输、养护的要求。

3.1.1水泥

选用质量稳定、强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥，应符合《通用硅酸盐水泥》GB175-2007的要求。选用水泥的比表面积350m2/kg，80um筛余0.4%，初凝/终凝时间170/218min，28天抗压/抗折强度53.8/ 8.7MPa。

3.1.2砂

选用东莞河砂，应符合《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52-2006的要求，选用砂为中砂，细度模数2.8，含泥量1.2%，氯离子0.005%。

3.1.3石

选用深圳碎石，应符合JGJ52-2006的要求，选用碎石Dmax为25mm，筛分连续级配2.5-25mm，含泥量0.2%，针片状含量4%。

3.1.4掺合料

掺合料为粉煤灰和矿渣粉，粉煤灰选用Ⅱ级粉煤灰（产地妈湾电厂），矿渣粉选用S95的矿渣粉（产地河北首钢）。

3.1.5外加剂

外加剂应符合《混凝土外加剂》GB8076-2008的要求。选用STH-J型聚羧酸缓凝高性能减水剂（液态，含90%水），减水率达25%；通过缓凝剂调整混凝土的凝结时间，增加施工时间，减少冷缝产生，延缓水化热释放，降低水化热峰值。

3.1.6水

选用符合国家标准的生活饮用水拌制，干净无污染。

3.2配合比初定

根据规程要求进行配合比初配，依据拌合站最近三个月的同品种同强度的60组强度计算得标准差σ为2.15MPa，即标准差取4.0MPa。

3.2.1配置强度确定

本工程底板的设计强度为C35，计划采用泵送，塌落度150mm；粗骨料为碎石（Dmax为25mm），且根据施工经验，初定粉煤灰掺量25%，矿渣粉0%，减水剂用量2%。

根据规程确定：水胶比0.4，粉煤灰掺量25%，外加剂掺量2%（含水7.4kg），砂率38.5%，假定密度2350kg/m3，用量如下：水157.6/水泥305.2/砂684.0/石1093.0/粉煤灰102.0/外加剂8.2（单位kg/m3）。

3.2.2抗渗及泵送要求

根据规程的抗渗及泵送混凝土原材料、胶凝材料用量、砂率、水胶比要求复核基准配合比，均满足要求。

3.3配合比的试配、调整与确定

保持基准配合比的用水量与水胶比不变，粉煤灰、矿渣粉掺量分别为20%/0%，25%/0%，15%/10%，20%/10%分四组进行试验，检查其塌落度、凝结时间、和易性、强度发展。

保持用水量和胶凝材料掺量不变，改变水胶比和砂率，水胶比为39%或41%，砂率为36%或41%，分四组进行试验，检查其塌落度、凝结时间、和易性、强度发展。

保持用水量、水胶比、胶凝材料掺量、砂率不变，增减外加剂含量0.5%，分两组进行试验，确定最佳外加剂添加量。

每组配合比制作一组试件，标准养护到60d，检查混凝土3d至60d抗压强度，10组平均抗压强度发展均符合设计要求，60d平均抗压强度40.4MPa。

根据10组试件试验情况对比，分析如下：

1、通过3组不同水胶比对比，水胶比39%的强度增长快，和易性好，确定水胶比为39%；

2、根据6组未增减外加剂用量和砂率情况，其塌落度平均为156mm，设计用水量减少1.6kg；

3、通过3组不同外加剂用量对比，2%的外加剂添加量比较经济合理；

4、通过4组不同胶凝材料掺合量对比，20%粉煤灰及无矿渣粉的塌落度合适，和易性好，凝结时间较为合适，抗压强度增长较理想，确定采用20%粉煤灰；

5、通過3组不同砂率对比，砂率为41%的和易性好、塌落度合适、便于泵送、抗压强度增长较快，确定采用41%砂率；

6、综合10组试块测得混凝土表观密度平均值为2345kg/m3。

经试配，塌落度满足要求，和易性好，抗压强度增长理想。依据规范计算3d、6d和9d温度指标，表里温差大于25度，计划在混凝土内埋设冷却管降温，保温覆盖层为双层麻袋加薄膜，并蓄水2cm保温养护。

4混凝土施工组织

4.1施工准备

因底板混凝土浇筑量大，单次最大浇筑量约6700方，施工组织难度大，应对混凝土的供应、场内外交通协调及运输、浇筑平面布置、浇筑设备与人员、入仓方法、温度监控与养护等精心组织。

以单次6700方浇筑为例，计划砼浇筑100-120m3/h，60h浇筑完成。

搅拌站对原材料应有足够储备或后续供应保障；配置35辆罐车，并提前确定最佳运输路线，并在场外设专职调度，负责场内外车辆协调。

搅拌站必须按配合比配制砼，初凝时间不得小于5h。浇筑前必须对砼的技术要求、需求量、施工部位、施工方法方向、泵车布置、场内车流、时间安排、交接班要求给施工员和班组交底，并知会搅拌站。

现场布置1台汽车泵和3台泵车，分四个区域浇筑，泵车直接布置在基坑内，其泵管沿地面铺管，泵管两端应垫方木或废旧轮胎。

养护用水及麻袋需提前准备好，浇筑前应对混凝土垫层先行湿润。

4.2混凝土浇筑

⑴塌落度控制：现场检查塌落度，每工作班至少检查四次，不合要求严禁入仓。

⑵泵送分层浇筑：泵送时应先浇筑基础深坑、斜向分层浇筑（每层不大于50cm）、布料均匀、一次到底、不应成堆浇筑，使混凝土充分散热。

⑶振捣控制：每个浇筑区布置6-10台振捣棒，为防止集中堆料，先振捣出料点，使之形成自然坡度，然后成行列式由下而上，再全面振捣。

插点均匀，疏密得当，振动器应均匀地插拨，且振捣时间合理，斜面底部和边角处要加强振捣，不得漏振。混凝土浇筑完2h后，在接近初凝之前进行二次振捣，然后按标高线用刮尺刮平并轻轻抹压。

⑷泌水处理：在浇筑及振捣过程中，会有水析出并沿着混凝土坡面流至坑底，泌水较多，容易影响强度，因此混凝土泵送时，优先供应基础深坑，使浇筑呈突弧形向前推进，以便使泌水随混凝土浇筑流向两侧，再用离心泵及时排出泌水。及时二次振捣，增加密实度，减小内部微裂和提高强度。

⑸表面处理：表面泌水应及时引导集中排除；初凝前应进行二次收光，以封闭表面微裂缝；因施工面积大，分段进行表面处理；混凝土硬化后的表面塑性收缩裂缝可灌注水泥素浆刮平。

5混凝土温度监控及养护

5.1温度监测

本项目采用数字温度传感器监测温度，在线监测各测点温度，采集好数据后可供技术人员进行分析。

温度监测预警值：10月平均气温为22-30℃，表面及大气温差控制在20℃以内，混凝土内外温差控制在25℃以内，内部温度不超过75℃。

每5-10米布置一个测温点，共布置10个测温点，每个点可测量混凝土上、中、下点及表面温度（即养护水温度）。

测温频率：第1～10天每6小时一次；第11天至28天每12小时一次。

5.2温度控制

⑴水泥拌制温度不能超过35℃，骨料场搭设防护棚，气温超30℃，拌制水加冰降温；

⑵缓凝性外加剂延缓水化热峰，浇筑时竖向分层、横向分段施工，减少蓄热；

⑶为防止内外温差过大导致温度应力超标，在基础内预埋5条Ф48钢管降温冷凝管作为应急措施。

5.3养护

养护主要是保温保湿，保温为了保持砼表面温度不至过快散失，减小砼表面的温度梯度，防止产生表面裂缝；保湿防止砼表面脱水而产生干缩裂缝，使水泥的水化热散发，提高砼的极限拉伸强度。

⑴底板浇筑完成后12h内须进行保温、保湿养护。

⑵底板采用覆盖双层麻袋加盖塑料薄膜，并蓄水2cm养护。

⑶养护时间不少于14天，前8天控制温差为主，降温速率不大于1.5℃/d。

5.4实际温度监控与养护情况

实际浇筑养护时，采用双层麻袋并蓄水2cm，第2天内外温差已经达到预警值，开始用冷凝管降温，进水平均温度27℃，出水平均温度49℃，用出水保温养护。浇筑时大气、表面及内部平均温度见表2，均未超过温度及温差预警值。

5.5收缩裂缝和抗压强度

本工程从开始浇筑底板到浇筑完成两个月，持续观察并检测，表面无明显裂缝，无结构贯穿裂缝，试块抗压强度均合格。

6结语

本工程大体积混凝土配合比经过多次设计及实验确定，成功浇筑底板12.8万方，泵送效果好，质量稳定。浇筑过程中，科学合理进行施工组织，浇筑后温度监控与养护到位，混凝土裂缝得到控制；后期抗压强度检测，完全符合设计要求；为今后大体积混凝土配合比设计及施工组织提供了参考与借鉴。

参考文献

[1]JGJ55-2011，普通混凝土配合比设计规程[S]；

[2]GB50496-2009，大体积混凝土施工规范[S]；

[3]GB50204-2002（2010年版），混凝土结构工程施工质量验收规范[S]；

[4]建筑施工手冊（第五版）[M]北京，中国建筑工业出版社，2013。