大體積混凝土配合比及施工技術(shù)研究
——以海茵廣場寫字樓A座底板施工為例

姜 平，夏偉庭

（長春昌馳環(huán)?？萍加邢薰荆?長春 130000）

0 引言

長春市海茵廣場位于前進(jìn)大街與星火路交匯處，廣場占地面積43 846 m2，總體建筑面積534 267 m2，包含寫字樓3棟、酒店2棟及地下室。海茵廣場寫字樓A座底板混凝土厚4 m，電梯井集水坑最深處為10.1 m，混凝土強度等級為C40P10。該工程大體積混凝土底板施工存在如下技術(shù)難點：①澆筑量大且時間緊迫，混凝土由長春昌馳環(huán)保科技有限公司（長春昌馳混凝土有限公司）獨家供應(yīng)，需求量17 500 m3，澆筑時間＜60 h，需避開周五晚高峰和周一早高峰擁堵時段,施工場地狹窄，不利于車輛調(diào)度安排，影響施工效率；②基礎(chǔ)平面尺寸較大且超厚，混凝土裂縫控制難度大；③澆筑點位多，作業(yè)面大，由于正逢夏季施工，避免接茬面混凝土冷縫是施工關(guān)注重點；④混凝土采用溜管、車泵、地泵、地泵結(jié)合布料桿等不同的輸送方式，混凝土拌合物的工作性能調(diào)整難度高；⑤澆筑期晝夜溫差大，對混凝土保溫養(yǎng)護(hù)帶來不利影響。

1 澆筑方案

本研究將整體澆筑分成前期澆筑、中期澆筑及后期澆筑3個階段，各階段轉(zhuǎn)換時間按現(xiàn)場實際澆筑情況而定。

1.1 澆筑方案的劃分及安排

1.1.1 前期澆筑階段

混凝土前期澆筑階段共設(shè)5個澆筑點，采用3個溜管和2臺泵車。每個溜槽澆筑預(yù)估150 m3/h，3個溜槽澆筑總計預(yù)估450 m3/h；2臺泵車澆筑預(yù)估150 m3/h；5個澆筑點澆筑總計600 m3/h。

考慮攪拌站產(chǎn)能、運距、現(xiàn)場澆筑實際情況等因素，前期澆筑需2個攪拌站同時主供（每個攪拌站供料240 m3/h），1個攪拌站輔供（供料120 m3/h）。根據(jù)各站計劃供應(yīng)量、運距、早晚高峰時段等因素，運輸車輛配備如下：朝陽攪拌站32臺~40臺、綠園攪拌站40臺~50臺、建工攪拌站20臺~25臺。

1.1.2 中期澆筑階段

混凝土中期澆筑階段設(shè)置5個澆筑點，采用2個溜管和3臺泵車。

計劃澆筑量300 m3/h~400 m3/h，由2個攪拌站同時主供，1個攪拌站輔供，運輸產(chǎn)量可在前期供應(yīng)基礎(chǔ)上適當(dāng)縮減。

1.1.3 后期澆筑階段

混凝土后期澆筑階段共設(shè)置5個澆筑點，采用泵車3臺（3號位61 m泵、4號位62 m泵、5號位69 m泵），車載泵2臺（7號位車載泵，5號位69 m泵東側(cè)車載泵)。

澆筑量預(yù)計200 m3/h~300 m3/h，朝陽站主供，綠園站備用，運輸產(chǎn)量可在中期供應(yīng)基礎(chǔ)上進(jìn)一步縮減。

2 混凝土配合比設(shè)計及性能

2.1 配合比設(shè)計原則

水泥水化熱會使混凝土溫度升高，在澆筑體內(nèi)產(chǎn)生溫度應(yīng)力，當(dāng)溫度應(yīng)力大于拉應(yīng)力時，混凝土就會開裂。所以，必須嚴(yán)格控制混凝土的水化溫升。由于混凝土強度等級較高時膠凝材料總量較多，溫升較高及其峰值出現(xiàn)時間較早[1]，因此需采取如下技術(shù)措施。

1）在保證混凝土強度的前提下盡可能降低水泥用量，控制其用量≤300 kg/m3。

2）摻入優(yōu)質(zhì)礦物摻合料，降低混凝土水泥用量和用水量，控制用水量≤150 kg/m3。

3）摻入保塑劑與緩凝劑，控制初凝時間≥12 h。

4）摻加聚羧酸減水劑，根據(jù)不同的混凝土輸送方式，控制混凝土拌合物坍落度180 mm~230 mm。

5）摻加混凝土膨脹劑，用于補償混凝土早期收縮，減少有害裂縫的產(chǎn)生。

2.2 原材料的選擇

為滿足混凝土內(nèi)部性質(zhì)的同一均衡性，各攪拌站必須使用相同的水泥、摻合料、外加劑和骨料。

1）水泥：采用北方萬廈P·O 42.5級，其技術(shù)指標(biāo)見表1。

表1 P·O 42.5級水泥性能指標(biāo)

2）粉煤灰：采用吉林熱電廠I級粉煤灰，其技術(shù)指標(biāo)見表2。

表2 粉煤灰性能指標(biāo) %

3）膨脹劑:采用武漢三源SY-G高性能膨脹抗裂劑。

4）砂：采用吉星礦業(yè)機制砂，其技術(shù)指標(biāo)見表3。

表3 機制砂性能指標(biāo)

5）碎石：采用吉星礦業(yè)5 mm~25 mm碎石，其技術(shù)指標(biāo)見表4。

6）水：采用飲用水。

2.3 混凝土配合比及性能

經(jīng)過混凝土試配試驗，混凝土配合比見表5。經(jīng)過測試，混凝土拌合物性能、不同齡期的強度和抗?jié)B性能試驗結(jié)果見表6。

表5 混凝土配合比 kg

表6 混凝土拌合物性能及混凝土強度試驗結(jié)果

3 混凝土施工質(zhì)量控制

3.1 過程控制

1）混凝土攪拌站采用封閉料場堆存骨料，避免骨料在陽光下暴曬，以降低砂石溫度，從而達(dá)到控制混凝土入模溫度的目的。

2）混凝土攪拌提前2 d~3 d通知水泥廠貯備水泥，確保水泥溫度≤60℃，避免水泥溫度高帶來拌合物坍落度損失加快和入模溫度高的弊端。

3）在混凝土澆筑方案確定后，采取合理的分段分層方式，盡量加大混凝土的散熱面和最大散熱時間。底板混凝土的散熱面主要是頂面，其散熱時間為自澆筑后起至下一澆筑層混凝土覆蓋為止，因此應(yīng)盡量壓縮澆筑層厚度，保證每一澆筑層的散熱。

4）現(xiàn)場澆筑混凝土?xí)r，澆筑高度應(yīng)盡量降低，避免高位落差導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生骨料與漿體分離現(xiàn)象，從而導(dǎo)致混凝土不勻質(zhì)[2]。

5）混凝土澆筑后，表面應(yīng)抹平壓實，如混凝土表面出現(xiàn)石料下沉，表面浮漿過多的現(xiàn)象，應(yīng)適當(dāng)添加粗骨料于表面，并用木抹板拍實。

6）混凝土澆筑過程中及混凝土澆筑完畢后，密切注意混凝土表面裂縫情況，如混凝土表面在終凝之前出現(xiàn)龜裂現(xiàn)象，應(yīng)立即組織人力對裂縫部位進(jìn)行搓平，直至裂縫完全消失，使混凝土硬化過程初期產(chǎn)生的收縮裂縫在塑性階段就予以封閉填補，以控制混凝土表面龜裂[3]。

7）對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行溫度檢測，在底板混凝土截面上、中、下分別布設(shè)測溫點，密切觀察混凝土溫度變化。每天派專人負(fù)責(zé)溫度監(jiān)控，混凝土澆筑成型第1天每小時測溫1次，第2天間隔2 h測溫1次，第3天至第5天間隔3 h測溫1次，5天后間隔8 h測溫1次[4]。

8）混凝土表面用塑料薄膜覆蓋以保水，外加兩層麻袋或無紡布覆蓋保溫。由專人負(fù)責(zé)，加強表面觀察和澆水養(yǎng)護(hù)，保溫養(yǎng)護(hù)的持續(xù)時間≥14 d。

9）隨時注意外界氣溫的較大變化對初齡期混凝土的影響，如遇氣溫驟降，應(yīng)提前做好混凝土的保溫工作[5]。

3.2 工程現(xiàn)場澆筑情況

本工程底板于2020年8月21日18時開始澆筑，到8月23日20時澆筑完成，歷時50 h,澆筑混凝土總量17 518 m3，最高澆筑量達(dá)687 m3/h，混凝土施工現(xiàn)場見圖1。

圖1 混凝土澆筑現(xiàn)場（圖片來源：作者自攝）

混凝土攪拌站共制取混凝土抗壓試件88組，經(jīng)檢測60 d強度平均值47.6 MPa,最小值41.2 MPa，抗?jié)B等級P12，混凝土抗壓及抗?jié)B結(jié)果均達(dá)到設(shè)計要求。

4 結(jié)論與展望

1）通過優(yōu)選原材料，摻加適量礦物摻合料和緩凝型高性能外加劑，利用粉煤灰火山灰活性和微集料填充效應(yīng)及減水劑的塑化、緩凝作用，不僅提高了混凝土工作性能的保持能力，而且降低了水化熱作用，在不影響混凝土后期強度條件下，有效控制大體積超長混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生。

2）通過優(yōu)化混凝土配合比，在減少水泥用量的基礎(chǔ)上適當(dāng)增加粉煤灰摻量，同時摻加高性能膨脹劑，可以提高混凝土結(jié)構(gòu)的整體抗?jié)B防水性能，有效降低混凝土早期水化熱和早期強度增長速度，減少溫度裂縫的產(chǎn)生。

3）在膠材總量保持不變的基礎(chǔ)上，通過聚羧酸外加劑摻量上的適度調(diào)整，制得坍落度不同、粘度適宜的混凝土拌合物，可滿足溜管、車泵、地泵、地泵結(jié)合布料桿等不同的輸送方式，為不同施工階段的轉(zhuǎn)化和布料方式的靈活選擇創(chuàng)造了條件。

4）采用溜管自卸與泵送相結(jié)合的施工方案，大幅提高了混凝土澆筑及轉(zhuǎn)換速度，而且溜管制作搭設(shè)簡單，無堵管風(fēng)險。

5）通過對大體積混凝土的連續(xù)測溫工作，混凝土澆筑體里表溫差滿足＜25℃、表面與大氣溫差＜25℃的要求。在后續(xù)開展的測溫工作中，中心溫度緩降速率基本保持均勻，平均每天降1.5℃，混凝土中心最高溫度出現(xiàn)在澆筑完畢后的第4天，與計算結(jié)果基本一致。

6）通過組織嚴(yán)密的供應(yīng)保障措施，嚴(yán)格落實混凝土的施工流程和各工序注意事項，順利完成了此次混凝土澆筑任務(wù)。混凝土最高澆筑量達(dá)687 m3/h，單體1次澆筑量17 518 m3?；炷劣不笪匆娍梢娏芽p，混凝土強度和抗?jié)B等級滿足設(shè)計要求。

隨著城市的快速發(fā)展，城區(qū)建設(shè)大體積混凝土澆筑工程會越來越多，科學(xué)的配合比、精心的策劃施工組織設(shè)計仍然是一個值得深入研究的課題，通過本次澆筑施工，筆者認(rèn)為今后在類似工程中，如果采用90 d齡期評定混凝土強度，配合比中可進(jìn)一步壓減水泥用量，以提高大體積底板混凝土的體積穩(wěn)定性。