太鋼 4350 m3高爐基礎(chǔ)大體積混凝土的設(shè)計(jì)與施工

梁建軍

（山西鋼建鼎元混凝土制品有限公司，山西 太原 030008）

太鋼 4350 m3高爐基礎(chǔ)大體積混凝土的設(shè)計(jì)與施工

梁建軍

（山西鋼建鼎元混凝土制品有限公司，山西 太原 030008）

高爐本體混凝土具有截面尺寸大、結(jié)構(gòu)厚、體形大、鋼筋密、混凝土數(shù)量大、工程條件復(fù)雜和施工技術(shù)要求高的特點(diǎn)，除了必須滿足普通混凝土的強(qiáng)度、耐久性等要求外，主要就是如何控制有害裂縫的產(chǎn)生，而導(dǎo)致有害裂縫產(chǎn)生的主要原因是，在混凝土硬化期間，水泥水化產(chǎn)生的溫度變化和混凝土自身收縮，以及外界條件作用產(chǎn)生的溫度應(yīng)力。因此，要設(shè)法降低混凝土內(nèi)部的最高溫度，減少其內(nèi)外溫差。

大體積混凝土；溫度應(yīng)力；保溫保濕

1 工程概況

太鋼新 4350m3高爐基礎(chǔ)，位于太鋼三高爐東南面原燒結(jié)廠區(qū)，四周為高爐出鐵場基礎(chǔ)。高爐基礎(chǔ) ±0.00以下呈矩形大放腳式，基底標(biāo)高 -4.5m ，基礎(chǔ)在 -2.5m以下為基礎(chǔ)大腳長 46.2 米，寬 32.6 米，在 -2.5m 以上斜坡有 4 個(gè)框架柱基礎(chǔ)及若干基墩，在 ±0.00 以上至2.84m 為 φ19.47m 圓柱形狀，其根部有環(huán)形排水溝?；A(chǔ)主體混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C30，混凝土澆筑量約為7100m3，一次性連續(xù)澆筑，不留伸縮縫，不留后澆帶。

2 混凝土原材料選用和備料

水泥：選用了山西雙良水泥廠生產(chǎn)的低熱礦渣 32.5水泥，3d 水化熱 145kJ/kg ，7d 水化熱 208kJ/kg。

砂：選用忻州豆羅中砂，含泥量控制在 3% 以內(nèi)。

碎石：采用鎮(zhèn)城石料廠生產(chǎn)的較大粒徑，5～40mm連續(xù)級(jí)配的石灰石，含泥量控制在 0.5% 以內(nèi)。

泵送劑：在混凝土中摻入了緩凝性泵送劑 UNF-5，降低水膠比，降低水化熱，改善混凝土和易性。

粉煤灰：以 Ⅱ 級(jí)灰為準(zhǔn)。

為了降低混凝土的溫度，嚴(yán)格控制混凝土出機(jī)溫度和入模溫度，在混凝土澆注的前一星期，對(duì)砂、石堆場的砂、石料用帆布進(jìn)行了全方位的覆蓋，防止砂、石料吸收大氣熱量。

3 優(yōu)化混凝土配合比

在滿足混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度條件下，為了減少水泥用量，控制混凝土內(nèi)部溫度，我們利用了混凝土的后期強(qiáng)度，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為 C30，按 60d 強(qiáng)度考慮，采用了雙摻技術(shù)，在混凝土中摻入了減水劑和粉煤灰，粉煤灰的摻量依據(jù) 2004年高爐基礎(chǔ)的經(jīng)驗(yàn)，摻量控制在25%～32% 之間。

根據(jù)水泥、摻合料的不同摻量，其中粉煤灰的摻量控制在 25%～32% 之間， UNF-5 液體減水劑摻量為膠凝材料的 2.4%～2.5%。

最初設(shè)計(jì)的混凝土試驗(yàn)配合比及性能試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 混凝土配合比及性能試驗(yàn)結(jié)果

經(jīng)過大量的混凝土試配工作以及現(xiàn)場的模擬施工，最終選用如表 2 所示的配合比作為高爐基礎(chǔ)大體積混凝土的配合比。

表2 試驗(yàn)最終混凝土配合比 k g/m3

4 混凝土質(zhì)量控制

（1）項(xiàng)目部委托監(jiān)理公司在攪拌站，對(duì)混凝土的原材料質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)督。

（2）試驗(yàn)室負(fù)責(zé)對(duì)每車出廠的混凝土進(jìn)行觀察檢驗(yàn)，如發(fā)現(xiàn)有不合格的杜絕其出廠。

（3）混凝土泵送施工時(shí)，攪拌站安排人到施工現(xiàn)場，作為現(xiàn)場調(diào)度，負(fù)責(zé)溝通、協(xié)調(diào)及生產(chǎn)組織。

5 大體積混凝土施工

在大體積混凝土施工中，為確?；炷临|(zhì)量，防止有害裂縫的產(chǎn)生，除了把原材料質(zhì)量控制好外，我們還從施工環(huán)境、混凝土澆筑質(zhì)量、溫控及養(yǎng)護(hù)三個(gè)方面進(jìn)行了控制。

5.1 施工環(huán)境

在混凝土運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場時(shí)，每臺(tái)泵車旁派專人做好混凝土的入模溫度和混凝土坍落度的檢測工作，對(duì)于混凝土坍落度達(dá)不到要求的，一律退回。

5.2 混凝土澆筑質(zhì)量

為了防止混凝土澆注中出現(xiàn)冷縫，我們要求現(xiàn)場調(diào)度員要保證工地不壓車、不斷車，確?；炷恋倪B續(xù)供應(yīng)。澆筑混凝土?xí)r要分段分層連續(xù)進(jìn)行，澆筑層高度要控制在300～500mm；項(xiàng)目部對(duì)振動(dòng)棒操作手進(jìn)行了培訓(xùn)，要求使用振動(dòng)棒，要快插慢拔，振點(diǎn)要均勻排列，振點(diǎn)間距要控制500mm 左右，逐點(diǎn)移動(dòng)，順序進(jìn)行，不得遺漏，做到均勻振實(shí)；振搗時(shí)間以表面開始泛漿，不冒泡為準(zhǔn)；要求插入下層深度不小于 50mm，振動(dòng)棒使用時(shí)不允許將其支撐在鋼筋上，振動(dòng)時(shí)不宜緊靠模板振動(dòng)。

5.3 混凝土溫度控制和養(yǎng)護(hù)

在混凝土內(nèi)部測溫點(diǎn)處采用預(yù)埋測溫探頭，測溫探頭選用 50 歐姆銅熱電阻，測溫探頭外包兩層膠布與測溫探頭固定架絕熱，測溫探頭通過銅導(dǎo)線與測溫設(shè)備連接，測溫設(shè)備選用 XQCJ-300 型溫度自動(dòng)平衡記錄儀。測溫點(diǎn)布置的原則是能夠全面、真實(shí)、有代表性地反映基礎(chǔ)內(nèi)部溫度。測溫點(diǎn)按三維方向布置，在平面方向沿基礎(chǔ)長軸及短軸一半設(shè)置測溫點(diǎn)，同時(shí)在基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)角處設(shè)置；沿厚度方向在距基礎(chǔ)混凝土上表面及混凝土底表面各 50mm 處設(shè)置測溫點(diǎn)，同時(shí)在 1/2H、1/4H、3/4H處設(shè)置測溫點(diǎn)。為了能夠及時(shí)了解混凝土表面溫度與其周圍環(huán)境大氣溫度之差，在基礎(chǔ)保溫覆蓋層內(nèi)、保溫棚內(nèi)外四周大氣中設(shè)置外界溫度測溫點(diǎn)。

混凝土在終凝后對(duì)混凝土表面進(jìn)行了一層塑料膜，二層草袋覆蓋養(yǎng)護(hù)。外圍采取搭暖棚保溫保濕養(yǎng)護(hù)的方法，棚內(nèi)設(shè)置暖氣片?；炷翝仓戤吅?，立即通蒸汽進(jìn)行保溫，派專人進(jìn)行澆水、測溫等工作，監(jiān)控并調(diào)節(jié)棚內(nèi)的溫度和濕度。

6 結(jié)束語

從 2010年 11 月份，接到新四高爐基礎(chǔ)大體積混凝土委托開始，帶領(lǐng)試驗(yàn)室全體人員，從原材料的采樣檢驗(yàn)開始到混凝土配合比的試配成功，歷時(shí)半年的時(shí)間。從 2011年 4 月 6 日開始，連續(xù)奮斗五個(gè)晝夜，混凝土一次性澆注成功。高爐基礎(chǔ)養(yǎng)護(hù)后期，混凝土溫峰達(dá)到53.7℃，比預(yù)計(jì)的要低得多?；炷?60 天抗壓強(qiáng)度為36.9MPa，完全滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)要求；拆模后，沒有任何有害裂縫產(chǎn)生。這一結(jié)果得到國內(nèi)混凝土專家的肯定與贊揚(yáng)，再次被視為太鋼的精品工程。

[1] GB 50496－2009．大體積混凝土施工規(guī)范[S].

[2] 王鐵夢(mèng)．工程結(jié)構(gòu)裂縫控制[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006.

[3] 覃維祖．粉煤灰在混凝土中的應(yīng)用[J]．粉煤灰綜合利用，2000,14(3)：1-7.

[4] JGJ 55－2000．普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程[S].

［通訊地址］山西省太原市尖草坪區(qū)迎新街青樓 15 棟1 單元603號(hào)（030008）

梁建軍，男，工程師，就職于山西鋼建鼎元混凝土制品有限公司。