大体积混凝土工程中大掺量掺合料的应用探析

沈李明

（武汉市盛兴混凝土制品有限责任公司，湖北 武汉 430111）

大体积混凝土工程中大掺量掺合料的应用探析

沈李明

（武汉市盛兴混凝土制品有限责任公司，湖北 武汉 430111）

随着社会的不断发展，人们对建筑工程的质量要求也在不断提高。为了满足建筑工程各混凝土施工质量要求，大掺量掺合料逐渐被应用到混凝土工程之中。为了更好地控制大掺量掺合料在大体积混凝土中的应用，本文以实际工程为例，对大体积混凝土施工质量控制方法进行了探讨分析

大体积混凝土；掺合料；应用

0　前言

在建筑施工设计以及施工工艺得到满足的前提下，将水泥用量控制好，才是大体积混凝土绝热升温的控制关键所在。据资料显示，每减少 10kg 的水泥用量，就会降低混凝土内部 1℃ 的温度。但是由于混凝土配制强度所产生的影响，以及相应的技术规范要求，掺合料掺量不宜过多。同时，在相同的水泥浆体体积以及相同的水胶比之下，掺合料掺量的不断增加，会逐渐地降低混凝土的抗裂性能。因此，掺合料的使用需要注重适当、适宜。

1　工程概况

本文选取武汉某国际大厦为研究案例，本案例大厦地上 48 层，标高 201.55m，地下 -3 层，标高 -13.1m；该大厦地下室底板为桩筏基础，几何尺寸：长 50.5m ×宽 48.0m ×厚 3.3/3.6/7.9m。筏板最大深度为 7.9m。结构型式为 B 级高度钢筋混凝土，强度等级为 C50，抗渗等级为 P8，总方量为12000m3，属大体积抗渗抗裂纤维混凝土[1]。

2　技术准备与配合比设计

2.1重点解决的技术难题

为保证 C50P8 混凝土质量，重点要预防和解决两方面的技术难题：

（1）C50 强度等级较高，采用泵送配制大坍落度混凝土，水泥用量较高，加之混凝土超厚，使积聚在混凝土内的热量不易散发，从而导致混凝土温升必然加大，必须要重点解决降温、保湿、养护问题。

（2）为保证底板的整体性和钢度，在进行一次性浇筑和水化热释放集中的情况下，预防升温和降温过程中里表温差超过 25℃，重点要防止里表温差所造成的裂缝产生。保障C50P8 大体积混凝土抗渗抗裂保强之性能[2]。

2.2材料选用

水泥(C)：华新 P·O42.5 级水泥。其水化热较高，需要采用粒化高炉矿渣粉和粉煤灰，使水化热降低到 378.9kJ/kg，极大降低混凝土内部温度。

粒化高炉矿渣粉(KF)：武新 S95 级矿粉。大比例的掺用粒化高炉矿渣粉替代部分水泥，既可降低混凝土水化热，又能增大混凝土的流动性，改善混凝土的和易性。

粉煤灰(F)：阳逻电厂 Ⅱ 级灰。适宜掺用粉煤灰替代部分水泥，降低混凝土水化热，增大细粉量，改善和易性，克服混凝土泌水缺点，可使混凝土后期强度有所增长。

膨胀抗裂剂：武汉三源公司 SY-G 膨胀抗裂剂，可有效提高混凝土抗裂性能和耐久性能。

聚丙烯纤维：武汉三源公司 SF-D 改性高纯聚丙烯纤维，分散性好，抗裂效果佳，有效防止或减少混凝土塑性裂缝和硬化后的干缩裂缝。

外加剂：武汉苏博公司 FDN-9000 高效减水剂。高效减水剂，终凝时间为 17 小时，推迟水化热的峰值期。

砂(S)：麻城二区中砂，细度模数为 2.7～2.9，含泥量小于 3.0%，泥块含量小于 1.0%。

碎石(G)：阳新连续粒级 5～25mm 碎石，含泥量小于1.0%，泥块含量小于 0.5%，压碎指标小于 12%。

拌合水(W)：使用地下水。经检验，拌合水符合饮用水标准要求。

2.3C50P8混凝土配合比的确定

遵照 JGJ/T 55—2011《普通混凝土配合比设计规程》标准规定的要求，选择不同掺量、不同水灰比、不同砂率，对C50P8 混凝土配合比进行系列设计和制配，并经过调整后，从中择优选取一种 C50P8 最佳配合比，其配合比如表 1 所示。

表1　C50P8 混凝土配合比确定 kg/m3

3　混凝土质量控制及施工

3.1质量控制与搅拌控制

通过配合比设计与试配，确定最终配合比，并且做好进场原材料的现场检验，确保生产材料能够满足施工质量提出的要求。具体而言：严格控制混凝土所使用的各种砂石质量，确保各项指标能够符合要求。在外加剂的使用中选择武汉苏博公司 FDN-9000 高效减水剂。该减水剂当中含有少量的缓凝成分，其初凝时间控制在 10～12h，终凝时间控制在15～17h，确保凝结的时间能够满足施工的实际要求。在使用搅拌机时，需确保搅拌时间的充分，出机的坍落度应当控制在 (20±2)cm 之间，温度则控制在 27℃ 左右。为了做好高效减水剂效率的控制、将坍落度所带来的损失降低，则可以利用高效减水剂后掺法[3]。首先将混凝土拌和好，一段时间之后掺入高效减水剂，与混凝土拌合物进行充分搅拌，这样才有利于高效减水剂利用率的提高。同时搅拌盘搅拌的时间不得低于 75s，需要搅拌均匀，才能避免混凝土强度受到影响。

3.2混凝土浇筑方案

当混凝土罐车运输到施工现场时，测出出罐的温度控制在 27℃ 左右，配备三座搅拌楼台、三台混凝土泵、36 台搅拌车，每小时泵送能力和运输能力 160m3，正常情况下 12000m3混凝土 67h 浇筑完毕，仅需 3 天夜浇筑时间。在混凝土浇筑中，选择薄层浇筑、循序渐进的方式确保一次到顶。一般来说，底板按照每一次 500mm 左右的厚度一层的方式进行浇筑，具体如图 1 所示。在振捣分层混凝土时，需要利用插入式振捣器，利用快插慢拔的方式，做到插点的均匀分布，逐渐移动，能够按照顺序，不得出现任何的漏振。一般，每一个点的振捣时间控制在 15～30s 左右，振捣以表面不再出现明显的下沉，不再有气泡出现，不再有灰浆泛出表面为准。对于底板混凝土，需要利用平板振捣器进行第二次振捣，并且排除表面较厚的浮浆，保证混凝土的密实度。混凝土表面需要利用木抹子进行拍实搓压，然后使用铁抹子将其压光，确保表面的光洁度与密实度，减缓混凝土表面的失水率，防止表面龟裂的现象出现。等待表面压光收水之后，再利用保温材料进行覆盖处理。

图1　分层浇筑示意图

3.3混凝土养护与测温

3.3.1混凝土养护

在混凝土养护中，选择蓄热法进行养护，利用草帘将其覆盖进行保温养护。考虑到本工程大体积混凝土的厚度大、面积大、内部水化热高、强度等级高，施工时混凝土性能不容易控制。因此通过测温，可以对混凝土内部温度加以了解，并且根据实际的结果来对保温保湿工作加以指导，可以避免出现较大的内外部温差，这样也有利于混凝土裂缝的控制与质量的保障[4]。

同时还需要注意，在施工中特别需要注意混凝土的早期养护处理，避免出现过早的拆模或者是施加荷载，让混凝土受力，尤其是在混凝土初凝到终凝这一段时间内，禁止人员在混凝土上面踩踏。

3.3.2测温控制与计算

在底板的测温上，选择电子测温仪进行测温处理。当混凝土强度超过 1MPa 后，对预埋测温探头进行读数。测温频率：

第一天：每 2 小时测一次；第二天至第四天：每 1 小时测一次；第五天至第七天：每 8 小时测一次；第七天至测温结束：每 12 小时测一次。

具体的最高温度计算如下：

（1）每 m3混凝土中的水泥折算用量

式中：

Wh——每 m3混凝土中的水泥折算用量，kg/m3；

Wc——每 m3混凝土中的水泥和膨胀剂的实际用量，kg/m3；

Wf——每 m3混凝土中的矿粉、粉煤灰的实际用量，kg/m3；

K——水化热折算系数。

（2）混凝土出机温度

式中：

T0——混凝土出机温度，℃。

（3）混凝土浇筑温度

式中：

Tj——混凝土浇筑温度；

T0’——混凝土运输、泵送、浇筑时段的温度补偿，℃。

（4）混凝土内部最大绝热温升值：

式中：

Tr——混凝土内部最大绝热温升值，℃；

Wh——每 m3混凝土中的折算水泥用量，kg/m3；

Q0——每 kg 水泥水化热总量，378.9kJ/kg；

C——混凝土的比热，kJ/(kg·k)；

P——混凝土的密度，kg/m3。

（5）混凝土内部最高温度

式中：

Tmax——混凝土内部最高温度，℃；

S——水化热龄期、结构厚度、浇注温度的有关系数，℃。

（6）混凝土表面温度

混凝土表面温度不能低于 75-25=50(℃)，当表面温度低于 50℃ 时，必须覆盖一层塑料薄膜，二层棉织毯和一层泡沫塑料进行保温保湿养护。如遇大雨、暴雨等天气突变、气温骤降时，应及时采取措施，加盖保温层，保持表里温差始终不大于 25℃，严防混凝土裂缝[5]。

4　结论

（1）由于大体积混凝土工程中，如何控制好混凝土内部的升温是浇筑施工的技术难点，即对混凝土放热量的有效控制，所以，混凝土配合比的优化设计才是其核心所在。

（2）FDN-9000 高效减水剂由于其良好的减水率以及其与水泥、掺合料等具备良好的适应性，使得大体积混凝土当中大掺量复合掺合料的使用效果良好。通过这样的方式，将混凝土中水泥使用量减少，同时也降低了混凝土水化热，大大减少了泌水与离析现象。

总而言之，通过对大体积混凝土各种材料的检测，证明在本工程当中所使用的大掺量掺合料能够满足混凝土各项性能指标的实际要求。

[1] 冯汉峰，李田，吴章怀，等．超大掺量粉煤灰在大体积底板混凝土中的研究应用——深圳平安金融中心 4.5m 厚大体积底板[J]．商品混凝土，2012,10：44-47．

[2] 孙志强，李佳奇．C55 大体积混凝土中应用复合矿物掺合料的配合比设计研究[J]．商品混凝土，2011,12：59-61.

[3] 李杰．大掺量粉煤灰混凝土弹性模量试验研究[D]．西北农林科技大学，2010．

[4] 张宏飞．大粒径卵石、高掺掺合料大体积混凝土配合比设计[J]．湖南水利水电，2013,01：29-33．

[5] 欧阳煜，王瑞，张大力．掺合料大体积混凝土裂缝控制损伤研究[J]．混凝土，2014,08：98-100．

[通讯地址] 湖北省武汉市盛兴混凝土制品有限责任公司（430111）

沈李明（1942—），男，工程师。籍贯湖北，在职研究生在读，研究方向：预拌混凝土质量控制。