C 40大體積底板混凝土的制備技術(shù)研究與工程應(yīng)用

張鍵，廖紹鋒，陶良敬，許煒，桑迪

（安徽建工建筑材料有限公司，安徽 合肥 230001）

超厚、超大體量底板、大體積混凝土的難點(diǎn)主要在于膠凝材料用量較高，膠凝材料水化熱會(huì)引起混凝土澆筑體內(nèi)部溫度劇烈變化產(chǎn)生的溫度應(yīng)力，同時(shí)混凝土干燥收縮會(huì)產(chǎn)生收縮應(yīng)力，當(dāng)兩者共同作用產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過(guò)混凝土當(dāng)前齡期抗拉強(qiáng)度，便會(huì)產(chǎn)生貫穿性危害裂縫[1]。

大量研究結(jié)果證明使用礦物摻合料可減少混凝土水化放熱和降低水化放熱速率[2-3]，在對(duì)混凝土膠凝材料優(yōu)化基礎(chǔ)上，采用摻有緩凝組分的聚羧酸高效減水劑，在保證混凝土具有很好的工作性能的基礎(chǔ)上，調(diào)控水化放熱速率，實(shí)現(xiàn)消峰降溫?，F(xiàn)代混凝土技術(shù)的進(jìn)步在很大程度上加快了大體積混凝土底板的施工速率，提高了工程質(zhì)量，并降低了材料成本和施工成本。

下文結(jié)合實(shí)際工程案例來(lái)分析大體積混凝土的配制與質(zhì)量控制。

1 工程概況

蚌埠市錦繡香堤 1-2 地塊 1# 辦公樓項(xiàng)目位于蚌埠市東海大道與圈堤路交叉口處，為超高層辦公樓建筑，總建筑面積 91682.05m2，主體地上 41 層，地下 4 層，結(jié)構(gòu)體系為鋼筋混凝土框架—核心筒結(jié)構(gòu)，建筑高度為145.8m，主體辦公屋面最高點(diǎn)高度為 153.9m。工程筏板基礎(chǔ)板厚度 2600mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C40，澆筑方量為 6750m3。

2 原材料選擇

2.1 水泥

水泥選擇中、低熱，強(qiáng)度適中，產(chǎn)品性能穩(wěn)定的水泥，本試驗(yàn)選用風(fēng)陽(yáng)中都水泥有限公司生產(chǎn)的“皖珍珠”牌 P·O42.5 級(jí)水泥，物理性能見(jiàn)表 1。

表1 水泥的基本性能

2.2 礦物摻合料

選用江蘇淮龍新型建材有限公司生產(chǎn)的 S95 礦粉，其物理性能見(jiàn)表 2。選用淮南平圩電廠生產(chǎn)的Ⅱ級(jí)粉煤灰，其物理性能見(jiàn)表 3。

表2 礦粉的基本性能

表3 粉煤灰的基本性能

2.3 粗骨料

選用蚌埠市本地生產(chǎn)的 5～25mm 連續(xù)級(jí)配碎石，其性能指標(biāo)見(jiàn)表 4。

表4 碎石的基本性能

2.4 細(xì)骨料

細(xì)骨料分為兩種，一種是來(lái)自淮河細(xì)砂，一種是蚌埠某石料廠生產(chǎn)機(jī)制砂，其基本性能分別見(jiàn)表 5 和表6。

表5 河砂的基本性能

表6 機(jī)制砂的基本性能

2.5 外加劑

選用合肥市廬江縣明達(dá)外加劑廠生產(chǎn)的聚羧酸減水劑，其性能指標(biāo)見(jiàn)表 7。適當(dāng)添加緩凝組分調(diào)整緩凝時(shí)間，能延緩水化熱的釋放，降低水化熱放熱峰值[4]。

表7 減水劑性能指標(biāo)

3 配合比設(shè)計(jì)與結(jié)果分析

結(jié)合安徽蚌埠市地區(qū)砂石材料和膠凝材料，根據(jù)前期生產(chǎn)與應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，確定膠凝材料總量為 440kg/m3。在此基礎(chǔ)上，在保證工作性能和力學(xué)性能符合要求的情況下，以降低混凝土水化溫升、改善大體積混凝土抗裂性能為原則，采用大摻量礦物摻合料取代水泥，降低膠凝材料早期水化速率和水化熱總量。在大體積混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部，膠凝材料水化放出的熱量不易散失，長(zhǎng)期維持較高溫度，可促使礦物摻合料的水化反應(yīng)，激發(fā)其潛在活性，使混凝土的強(qiáng)度發(fā)展迅速。

設(shè)計(jì)一系列試驗(yàn)配合比，其中水膠比為 0.38，砂率為 39%，膠凝材料總量為 440kg/m3，礦粉和粉煤灰總摻量占膠凝材料的 35%～45%，具體配合比見(jiàn)表 8，混凝土性能結(jié)果見(jiàn)表 9。

表8 試驗(yàn)混凝土配合比k g/m3

表9 混凝土性能

對(duì)比表 9 中 A1 和 A4，可以看出：粉煤灰占膠凝材料的 15% 增加到 25%，拌合物初始坍落度和擴(kuò)展度有明顯的提高，說(shuō)明粉煤灰能明顯改善拌合物性能；但混凝土 7d 強(qiáng)度下降了 16.6%，28d 強(qiáng)度下降了 11.6%，早期抗壓強(qiáng)度下降明顯。對(duì)比表 9 中 A1 和 A2，可以看出：礦粉占膠凝材料的 15% 增加到 25%，混凝土 7d 強(qiáng)度和 28d 強(qiáng)度基本相同，說(shuō)明礦粉有較好的早期火山灰效應(yīng)。粉煤灰的“形態(tài)效應(yīng)”，能增大拌合物的流動(dòng)性，改善由于摻入礦粉導(dǎo)致混凝土粘聚性較高、泌水性增加的趨勢(shì)，使拌合物具有較好的流動(dòng)性和粘聚性；礦粉較好的早期火山灰效應(yīng)，能彌補(bǔ)粉煤灰滯后的活性效應(yīng)，二者具有較好的“強(qiáng)度互補(bǔ)效益”?？梢?jiàn)粉煤灰和礦粉形態(tài)差異產(chǎn)生“工作性能互補(bǔ)效益”和二次水化活性差異產(chǎn)生“強(qiáng)度互補(bǔ)”，具有較好的耦合作用[5]。

4 混凝土實(shí)際應(yīng)用

本工程筏板混凝土配合比采用 A4 進(jìn)行生產(chǎn)，混凝土在 3 月份澆筑，環(huán)境溫度適中，混凝土入模溫度控制在 20℃ 左右，入模坍落度控制在 (180±20)mm?；炷潦┕み^(guò)程中合理安排施工程序，控制混凝土在澆筑過(guò)程中均勻上升；采取分層澆筑混凝土，以放松約束程度，減少每次澆筑長(zhǎng)度的蓄熱量；過(guò)程中加強(qiáng)混凝土振搗，提高混凝土的密實(shí)度和抗拉強(qiáng)度，保證施工質(zhì)量。在該工程的施工階段，為了控制混凝土的內(nèi)外溫差，加強(qiáng)測(cè)溫和溫度監(jiān)測(cè)與管理，隨時(shí)觀測(cè)混凝土內(nèi)的溫度變化，內(nèi)外溫差控制在 20℃ 以內(nèi)?；炷两K凝后立即對(duì)覆蓋表面塑料薄膜一層，然后鋪一層土工布，防止混凝土表面失水及散熱過(guò)快而引起裂縫，同時(shí)在混凝土表面蓄 2cm 厚的水來(lái)保溫保濕養(yǎng)護(hù)。

生產(chǎn)過(guò)程中試驗(yàn)室一共取樣 20 組，其試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表 10，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)下混凝土 28d 平均抗壓強(qiáng)度和 60d 平均抗壓強(qiáng)度分別達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的 113.0% 和 126.5%?；炷翝仓?60d 后，現(xiàn)場(chǎng)回彈強(qiáng)度為 49.0MPa。現(xiàn)場(chǎng)對(duì)混凝土澆筑體里表溫度和降溫速率進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，如圖 1所示，溫度最高值為 58.3℃。

表1 0 混凝土取樣試驗(yàn)數(shù)據(jù)（平均值）

5 結(jié)論

（1）通過(guò)大體積混凝土的配合比優(yōu)化，控制混凝土的內(nèi)外溫差，采用合適的施工養(yǎng)護(hù)措施，能使大體積混凝土的質(zhì)量得到有效的保證。

（2）粉煤灰和礦粉配制混凝土形成的“工作性能互補(bǔ)效益”和“強(qiáng)度互補(bǔ)”具有較好的耦合作用。

圖1 筏板實(shí)測(cè)溫度曲線