太钢 4350 m3高炉基础大体积混凝土的设计与施工

梁建军

（山西钢建鼎元混凝土制品有限公司，山西 太原 030008）

太钢 4350 m3高炉基础大体积混凝土的设计与施工

梁建军

（山西钢建鼎元混凝土制品有限公司，山西 太原 030008）

高炉本体混凝土具有截面尺寸大、结构厚、体形大、钢筋密、混凝土数量大、工程条件复杂和施工技术要求高的特点，除了必须满足普通混凝土的强度、耐久性等要求外，主要就是如何控制有害裂缝的产生，而导致有害裂缝产生的主要原因是，在混凝土硬化期间，水泥水化产生的温度变化和混凝土自身收缩，以及外界条件作用产生的温度应力。因此，要设法降低混凝土内部的最高温度，减少其内外温差。

大体积混凝土；温度应力；保温保湿

1 工程概况

太钢新 4350m3高炉基础，位于太钢三高炉东南面原烧结厂区，四周为高炉出铁场基础。高炉基础 ±0.00以下呈矩形大放脚式，基底标高 -4.5m ，基础在 -2.5m以下为基础大脚长 46.2 米，宽 32.6 米，在 -2.5m 以上斜坡有 4 个框架柱基础及若干基墩，在 ±0.00 以上至2.84m 为 φ19.47m 圆柱形状，其根部有环形排水沟。基础主体混凝土强度等级为 C30，混凝土浇筑量约为7100m3，一次性连续浇筑，不留伸缩缝，不留后浇带。

2 混凝土原材料选用和备料

水泥：选用了山西双良水泥厂生产的低热矿渣 32.5水泥，3d 水化热 145kJ/kg ，7d 水化热 208kJ/kg。

砂：选用忻州豆罗中砂，含泥量控制在 3% 以内。

碎石：采用镇城石料厂生产的较大粒径，5～40mm连续级配的石灰石，含泥量控制在 0.5% 以内。

泵送剂：在混凝土中掺入了缓凝性泵送剂 UNF-5，降低水胶比，降低水化热，改善混凝土和易性。

粉煤灰：以 Ⅱ 级灰为准。

为了降低混凝土的温度，严格控制混凝土出机温度和入模温度，在混凝土浇注的前一星期，对砂、石堆场的砂、石料用帆布进行了全方位的覆盖，防止砂、石料吸收大气热量。

3 优化混凝土配合比

在满足混凝土设计强度条件下，为了减少水泥用量，控制混凝土内部温度，我们利用了混凝土的后期强度，混凝土设计强度等级为 C30，按 60d 强度考虑，采用了双掺技术，在混凝土中掺入了减水剂和粉煤灰，粉煤灰的掺量依据 2004年高炉基础的经验，掺量控制在25%～32% 之间。

根据水泥、掺合料的不同掺量，其中粉煤灰的掺量控制在 25%～32% 之间， UNF-5 液体减水剂掺量为胶凝材料的 2.4%～2.5%。

最初设计的混凝土试验配合比及性能试验结果见表1。

表1 混凝土配合比及性能试验结果

经过大量的混凝土试配工作以及现场的模拟施工，最终选用如表 2 所示的配合比作为高炉基础大体积混凝土的配合比。

表2 试验最终混凝土配合比 k g/m3

4 混凝土质量控制

（1）项目部委托监理公司在搅拌站，对混凝土的原材料质量进行严格监督。

（2）试验室负责对每车出厂的混凝土进行观察检验，如发现有不合格的杜绝其出厂。

（3）混凝土泵送施工时，搅拌站安排人到施工现场，作为现场调度，负责沟通、协调及生产组织。

5 大体积混凝土施工

在大体积混凝土施工中，为确保混凝土质量，防止有害裂缝的产生，除了把原材料质量控制好外，我们还从施工环境、混凝土浇筑质量、温控及养护三个方面进行了控制。

5.1 施工环境

在混凝土运输到施工现场时，每台泵车旁派专人做好混凝土的入模温度和混凝土坍落度的检测工作，对于混凝土坍落度达不到要求的，一律退回。

5.2 混凝土浇筑质量

为了防止混凝土浇注中出现冷缝，我们要求现场调度员要保证工地不压车、不断车，确保混凝土的连续供应。浇筑混凝土时要分段分层连续进行，浇筑层高度要控制在300～500mm；项目部对振动棒操作手进行了培训，要求使用振动棒，要快插慢拔，振点要均匀排列，振点间距要控制500mm 左右，逐点移动，顺序进行，不得遗漏，做到均匀振实；振捣时间以表面开始泛浆，不冒泡为准；要求插入下层深度不小于 50mm，振动棒使用时不允许将其支撑在钢筋上，振动时不宜紧靠模板振动。

5.3 混凝土温度控制和养护

在混凝土内部测温点处采用预埋测温探头，测温探头选用 50 欧姆铜热电阻，测温探头外包两层胶布与测温探头固定架绝热，测温探头通过铜导线与测温设备连接，测温设备选用 XQCJ-300 型温度自动平衡记录仪。测温点布置的原则是能够全面、真实、有代表性地反映基础内部温度。测温点按三维方向布置，在平面方向沿基础长轴及短轴一半设置测温点，同时在基础的转角处设置；沿厚度方向在距基础混凝土上表面及混凝土底表面各 50mm 处设置测温点，同时在 1/2H、1/4H、3/4H处设置测温点。为了能够及时了解混凝土表面温度与其周围环境大气温度之差，在基础保温覆盖层内、保温棚内外四周大气中设置外界温度测温点。

混凝土在终凝后对混凝土表面进行了一层塑料膜，二层草袋覆盖养护。外围采取搭暖棚保温保湿养护的方法，棚内设置暖气片。混凝土浇筑完毕后，立即通蒸汽进行保温，派专人进行浇水、测温等工作，监控并调节棚内的温度和湿度。

6 结束语

从 2010年 11 月份，接到新四高炉基础大体积混凝土委托开始，带领试验室全体人员，从原材料的采样检验开始到混凝土配合比的试配成功，历时半年的时间。从 2011年 4 月 6 日开始，连续奋斗五个昼夜，混凝土一次性浇注成功。高炉基础养护后期，混凝土温峰达到53.7℃，比预计的要低得多。混凝土 60 天抗压强度为36.9MPa，完全满足设计强度等级要求；拆模后，没有任何有害裂缝产生。这一结果得到国内混凝土专家的肯定与赞扬，再次被视为太钢的精品工程。

[1] GB 50496－2009．大体积混凝土施工规范[S].

[2] 王铁梦．工程结构裂缝控制[M]．北京：中国建筑工业出版社，2006.

[3] 覃维祖．粉煤灰在混凝土中的应用[J]．粉煤灰综合利用，2000,14(3)：1-7.

[4] JGJ 55－2000．普通混凝土配合比设计规程[S].

［通讯地址］山西省太原市尖草坪区迎新街青楼 15 栋1 单元603号（030008）

梁建军，男，工程师，就职于山西钢建鼎元混凝土制品有限公司。