天津中钢国际广场基础底板C40P10大体积混凝土冬期施工

邓霞，刘磊，张晶晶，陈军亮

（天津金隅混凝土有限公司，天津 300300）

天津中钢国际广场基础底板C40P10大体积混凝土冬期施工

邓霞，刘磊，张晶晶，陈军亮

（天津金隅混凝土有限公司，天津 300300）

大体积混凝土冬期施工容易出现受冻和温度裂缝问题。本工程通过严格控制原材料质量、冬期混凝土配合比设计、生产过程控制、水化温升计算和实测以及保湿保温养护等措施，有效保证了施工质量，为北方地区冬季大体积混凝土施工提供借鉴。

大体积混凝土；冬期施工；温度计算；保温养护

0 工程概况及施工安排

天津中钢国际广场基础底板东西长约 70m、南北宽约 72m，底板施工面积约 5040m2，其中约有 1750m2，厚度为 5.5m，局部基坑厚度达 7.5m，3300m2厚度为4.5m，混凝土一次性最大浇筑量为 24000m3。施工时间为 2016 年 1 月，浇筑方式为溜管和长距离泵送，施工速率约 550m3/h，在 45 小时内完成浇筑任务，要求混凝土不离析、不泌水、和易性和流动性好，浇筑施工现场如图 1 所示。

图 1 浇筑施工现场

1 底板混凝土配合比设计的要求

（1）底板混凝土强度等级为 C40，抗渗等级为P10，对耐久性要求严格，要求混凝土拥有良好的体积稳定性、密实性，抗碳化和抗化学侵蚀性能[1-2]。

（2）应控制混凝土的碱含量≤3.0kg/m3，混凝土中的最大氯离子含量为 0.06%。

（3）基础底板平均厚度 4.5～5m，一次性连续浇筑方量约 24000m3，时间紧供应量大，要想满足国家大体积混凝土施工规范，主要难点在于如何控制混凝土温度应力裂缝。

（4）混凝土采用溜槽方式进行浇筑，混凝土要拥有较好的工作性、保水性、抗离析性能等诸多特点，且要保证混凝土 4 小时坍落度基本不损失，混凝土性能优异。

2 原材料质量控制

结合天津中钢国际广场 C40P10 混凝土冬季施工的特点，原材料应满足以下需求：

（1）水泥：选用振兴 P·O42.5 中热水泥，符合 GB 175—2007《通用硅酸盐水泥》的标准要求。

（2）矿物掺合料：选用矿物掺合料改善混凝土的工作性能、降低绝热温升。粉煤灰采用沧州临港的 F类Ⅰ级灰，控制烧失量小于 2.0%，需水量比和细度满足标准 GB/T 1596—2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》的要求。矿粉选用唐山典实的 S95 级矿粉，该厂家产品质量最为稳定，其生产、储存和运输能力均能满足需求，控制各项性能满足标准 GB/T 18046—2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》的要求。

（3）骨料：控制混凝土所用骨料入场无冰、雪块夹杂，雨雪天气尤其加强把控。砂选用卢龙天然Ⅱ区中砂，含泥不大于 3.0%，细度模数控制在 2.4～2.8 之间，其他技术指标满足 GB/T 14684—2011《建设用砂》的要求。石子选用 5～25mm 连续级配，控制含泥量≤1.0%，针片状含量≤7%，压碎指标≤10%，其他技术指标符合 GB/T 14685—2011《建设用碎石卵石》的要求。

（4）外加剂：选用北京金隅科技的聚羧酸防冻剂，防冻组分选用复合型，无氯盐，其检测项目及指标符合现行国家标准 GB 50119—2013《混凝土外加剂应用技术规范》和 JC 475—2004《混凝土防冻剂》要求。

（5）热水：使用站内购买储存的 40℃ 左右热水，保证冬施期间混凝土的出机和入模温度。

（6）对进场胶凝材料要求厂家随车附带产品合格证及厂家报告，按照标准要求检验频次进行检测，发现不合格原材料坚决退场。对进场骨料也按照标准要求进行检验，并派专人进行协调统一堆放，不混垛。

3 配合比设计原则和选定

3.1 混凝土配合比设计依据

GB/T 50496—2009《大体积混凝土施工规范》JGJ 55—2011《普通混凝土配合比设计规程》JG 104—2011《建筑工程冬期施工规程》

3.2 配合比设计原则

根据工程特点，我方对设计配合比进行试配、性能检测，经过综合评比，最终确定表 1 为施工混凝土配合比，根据现场钢筋绑扎间距及现有原材料性能，特制定底部 8 层筋部位使用表 2 混凝土配合比，两种配合比只对碎石级配进行微调，其混凝土拌合物状态、工作性能、凝结时间、强度等均符合要求。两个配合比设计的原则归纳如下：

（1）采用水化热低的水泥，降低混凝土硬化过程中的水化热。

（2）采用大掺量矿物掺合料，占总胶材的 46%，其中使用 F 类Ⅰ级粉煤灰，降低混凝土水泥用量和用水量，推迟水化温峰[3]。

（3）在满足施工的情况下，砂率选择 40%，尽量控制坍落度和细骨料的粒径，提高混凝土的体积稳定性。

（4）由于是大体积混凝土，配合比在设计上首先考虑抗压强度采用 60d 进行评定，规定 60 天龄期强度达到设计强度的 115% 以上。

各生产站点执行统一生产配合比，胶凝材料用量不得进行调整，砂石用量根据砂含水、含石量和碎石含水率进行适当调整，其他材料用量按照我方制定的配合比调整权限进行调整。对配合比作出的任何调整，各站技术人员及时做好记录，超出调整权限时应及时报告技术质量总指挥提出解决方案，取试强度如表 3 所示。混凝土拌合物状态见图 2和 3。

表 1 底板混凝土施工配合比 kg/m3

表 2 底板 8 层筋部位混凝土配合比 kg/m3

图 2 入溜管混凝土状态

图 3 入模混凝土状态

4 底板混凝土水化温升

该工程基础底板施工正值冬期，温度低且温差大，为了降低大体积混凝土总温升和减少结构的内外温差，控制混凝土的出机温度、浇筑温度和结构温升尤为重要，因此采用理论计算和实际监测相结合的方式控制和预防出现温度裂缝[4-5]。

表 3 混凝土力学性能

（1）水泥水化热计算

已知水泥龄期 3d 时的累积水化热 Q3=220kJ/kg，7d 时的累积水化热 Q7=270kJ/kg，得水泥水化热总量Q0=325kJ/kg。

根据配合比矿物掺合料用量，选用水化热调整系数k=0.86，得胶凝材料水化热总量 Q=kQ0=286(kJ/kg)。

（2）混凝土绝热温升 T(t)

其中：

T(t)――龄期为 t 时，混凝土的绝热温升，℃；

W――单方混凝土的胶凝材料用量，kg/m3；

Q――胶凝材料水化热总量，为 286kJ/kg；

C――混凝土比热容，取 1.0[kJ/(kg·K)]；

ρ――混凝土的容重，为 2406kg/m3；

m――取 0.40。

部分龄期混凝土绝热温升值列表如表 4。

表 4 混凝土绝热温升 ℃

（3）龄期为 t 时，混凝土中心的实际最高温度计算：

其中：

Tm(t)――各龄期混凝土内部实际最高温度，℃；

T0――混凝土的浇筑温度，10℃；

ξ――降温系数。

计算得到的混凝土内部最高温度见表 5 和图 4。

图 4 计算得出混凝土温升曲线

表 5 混凝土中心最高温度 ℃

5 生产过程控制

（1）原材料入场检测和质量控制：生产前一周，各生产站点按照站点原材料储存能力提前进行存料，并分区存放，标识清楚，避免混堆和误用。重点关注矿粉、粉煤灰的颜色，确保质量稳定；砂、石含泥量，泥块含量目测不得超指定要求。

（2）因施工季节属于冬季施工，各生产站点按照要求做好环境温度、原材料温度、水温、混凝土温度等记录工作，控制混凝土的出厂温度和入模温度满足大体积混凝土冬季施工的质量要求。

（3）生产前用热水对生产设备预热一下，避免开盘混凝土因温度影响性能把控；生产时水与骨料预拌后投入外加剂、胶凝材料正式搅拌，搅拌时间要充分，一般主机电流稳定时搅拌完成。

（4）生产过程中各站质量控制人员每班对砂、石含水率和砂含石检测频率不得少于 4 次，根据试验结果及时调整生产配合比，并填写配料单、检验记录等书面记录。

（5）开盘后生产的第一车混凝土重点取样检测混凝土的工作性能，包含混凝土温度、坍落度和扩展度，并留样测量 4h 经时损失，根据检测结果对生产配合比进行调整。

（6）混凝土出厂前各站点质检人员实测混凝土出厂坍落度、扩展度，对前 5 车混凝土应车检上述指标，待混凝土状况稳定后每 1 小时检测一次，检测结果满足坍落度 (220±20)mm，扩展度 (550±50)mm，控制混凝土出机温度≥10℃ 且≤15℃等要求。

（7）试验人员严格按照国家标准要求的混凝土取样频率进行留试，混凝土试块留制数量应符合国家标准的相关规定。

6 底板混凝土到场浇筑及养护

（1）天津中钢国际广场基础底板冬期施工混凝土性能设计指标如表 6 所示。

表 6 底板冬施期间技术控制指标

（2）混凝土浇筑前，清除干净模板和钢筋上的冰雪和污垢，尤其积水。

（3）运输车辆到达车辆等候区，在该处的技术人员负责对车内混凝土的状况进行目测，查看混凝土是否有离析情况，坍落度是否符合施工要求，检测合格方可进入施工现场。混凝土有离析情况应退回所供站点处理；坍落度不符合浇筑要求时，可使用外加剂进行微调，外加剂调整量按照不超过配比掺量的 0.3% 执行。

（4）泵送混凝土在浇筑前应对泵管进行保温，并应采用与施工混凝土同配合比砂浆进行预热。

（5）对出面混凝土的养护，应边浇筑边覆盖，尽快采用塑料薄膜和棉毡覆盖进行保湿保温养护，减少热量散失，促进混凝土强度增长，并控制混凝土内外温差，防止裂缝产生[6]。

（6）在保温养护过程中，应对混凝土浇筑体里表温差和降温速率进行现场监测，如图 5 所示，实测温度与理论计算基本一致，最高 49.4℃。当实测结果不满足温控指标的要求时，应及时调整保温养护措施。

7 结论

（1）天津中钢国际广场基础底板施工时间为 2016年1月，施工方式为溜槽和长距离泵送，在 -10℃ 以上极端环境下，连续浇筑 45 小时，一次性连续浇筑方量2.5 万方，平均每小时浇筑方量 550 方。

（2）通过采用热水搅拌、原材料储存和运输过程保温、泵送管道保温及混凝土保温养护等多种措施，保障高层泵送混凝土的入模温度不小于 10℃，混凝土从出机到入泵、入模的全过程基本无热量损失。

（3）采用塑料薄膜和保温棉对浇筑后的基础底板进行保温养护，混凝土强度正常发展，满足技术要求。

图 5 中钢底板实测温度曲线

[1] 郑家全．大体积混凝土施工质量控制措施[J]．江西建材，2016(03)∶ 60．

[2] 钟财贸．大体积混凝土施工技术的应用[J]．科技展望，2016(09)∶ 15-16．

[3] 牛兴亮．大体积混凝土冬期施工技术研究[J]．建材技术与应用，2014(03)∶ 35-37．

[4] 赵新华．大体积混凝土冬期施工技术应用[J]．施工技术，2010(S2)∶ 192-194．

[5] 马少雄，刘超群，符敏．大体积混凝土施工温度控制研究[J]．铁道建筑，2011(04)∶ 40-41．

[6] 周雅彤．对大体积混凝土施工技术的探讨[J]．山西建筑，2008(06)∶ 173-175．

［通讯地址］天津市东丽区一经路 6 号（东丽区水务局后） 天津金隅混凝土有限公司（300300）

Construction of C40P10 massive concrete of Tianjin International Steel Plaza in winter

Deng Xia, LiuLei, Zhang Jingjing, Chen Junlian
(Tianjin Jinyu Concrete Ltd., Tianjin 300300)

It is easy to be frozen and produce temperature cracks in the process of massive concrete construction in winter. It’s effective to guarantee construction quality and provide reference for massive concrete construction in the north area in winter through strictly controlling the quality of raw materials, concrete mix design in the winter, production and supply process control, calculation and test of hydration temperature rise as well as moisturizing insulation conservation measures.

massive concrete; winter construction; temperature calculation

邓霞，女，工程师，主要从事混凝土技术研究。

陈军亮，男，高级工程师，技术总工。