1、大體積混凝土配合比設(shè)計及工程應(yīng)用引言現(xiàn)代建筑中時常涉及到大體積混凝土施工，如高層樓房基礎(chǔ)、大型設(shè)備基礎(chǔ)、水利大壩等。由于大體積混凝土水泥水化熱釋放集中，內(nèi)部升溫快，混凝土內(nèi)外溫差較大時，會使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫，影響結(jié)構(gòu)安全和正常使用。為解決裂縫問題，王鐵夢教授提出“跳倉法”施工方法；吳中偉院士首創(chuàng)了“膨脹混凝土后澆帶”方法。本項目通過前期大量的試驗和工程應(yīng)用，利用補償收縮混凝土技術(shù)，結(jié)合跳倉法施工，大幅度減少后澆帶數(shù)量，控制混凝土的中心溫度峰值并延遲峰值出現(xiàn)的時間，來解決混凝土硬化期間由于水泥水化熱過程釋放的水化熱所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力和混凝土干縮應(yīng)力的共同作用，導致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的開裂及耐久性問題

2、。1 工程概況豐臺火車站改建工程（站房），建筑面積39.88萬m2，共5層，地上4層，地下一層，屬國家重點工程，完成后將成為亞洲最大的火車站。筏板基礎(chǔ)東西向長364.5m，寬320.5m，筏板基礎(chǔ)底板厚度分別為900mm、1200mm、1300mm、2000mm、2500mm，屬于超長大體積混凝土結(jié)構(gòu)，普遍超長超厚，而且厚度變化大。2 試驗部分采用60天強度作為混凝土的驗收強度，考慮北京地區(qū)市售的水泥品種狀況，無法選擇中熱或低熱水泥，只能選擇普通硅酸鹽水泥，通過大摻量粉煤灰控制混凝土的中心溫度峰值，摻加膨脹劑補償混凝土收縮，采用自制聚羧酸高性能減水劑，配合比設(shè)計時采用低膠凝材料和低水膠比原則來

3、控制混凝土的干縮和水化熱引起的溫度應(yīng)力。2.1 原材料水泥：PO 42.5低堿水泥，其性能指標見表1。粉煤灰：大唐同舟F類級粉煤灰，其性能指標見表2。礦粉：三河天龍S95級礦粉。骨料：張家口福泰天然砂，屬區(qū)中砂；淶水順合525mm連續(xù)級配碎石。膨脹劑：中巖科技，型。減水劑：自行研制的減縮型聚羧酸高性能減水劑，其性能指標見表3。2.2 大體積混凝土主要技術(shù)指標質(zhì)量要求：強度等級為C40P10；現(xiàn)場入模坍落度為（20020）mm；混凝土和易性良好，無離析泌水現(xiàn)象；夏季初凝時間不小于20h，終凝時間不大于30h，冬季初凝時間不小于16h，終凝時間不大于24h。溫度指標：大體積混凝土入模溫度控制在53

4、0；澆筑體在入模溫度基礎(chǔ)上的溫升值不大于50；且控制混凝土中心最高溫度不超過70；混凝土里表溫差不大于25；降溫速率不大于2/d；拆除保溫覆蓋時混凝土澆筑體表面與大氣溫差不大于20。2.3 試驗方案根據(jù)影響混凝土性能的主要因素，設(shè)計四水平五因素正交試驗（見表4）。采用正交試驗優(yōu)選配合比檢測膠材水化熱、凝結(jié)時間等性能初選較佳配合比，初步篩選23組合理配合比檢測絕熱溫升、收縮等性能選擇適宜配合比、配合比調(diào)整機組試生產(chǎn)。3 結(jié)果與討論3.1 拌合物性能及拌合物水化熱利用正交試驗檢測混凝土拌合物性能及凝結(jié)時間，結(jié)果見表5。由表5可知，凝結(jié)時間符合技術(shù)要求。從出機坍落度進行正交對比分析，效應(yīng)曲線圖如圖1

5、所示。由圖1可知，選A2B4C1D2E3效果最優(yōu)，水膠比和膠材總量兩個因素對拌合物坍落度的影響最大，其次是砂率。從膠凝材料的3天水化熱進行正交對比分析，效應(yīng)曲線圖如圖2所示。由圖2可知，礦物摻合料的摻量對水化熱影響大，且隨著摻合料摻量的增加，水化熱降低，粉煤灰摻量的影響大于礦粉摻量的影響。3.2 力學性能正交試驗混凝土抗壓強度測定值如圖3所示。工程要求混凝土60天強度達到設(shè)計值的100%120%，依據(jù)JGJ 552011普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程，混凝土的配制強度為4856MPa。結(jié)合圖1、圖2，最終選定混凝土A2B4C1D2E3為參考配合比。以該配比為基準，摻加型膨脹劑，經(jīng)試驗，摻量為5%時，

6、14天水中限制膨脹率達到0.023%，滿足設(shè)計要求。初步確定的大體積混凝土配合比，及普通混凝土配合比見表6。3.3 絕熱溫升用表6初步確定的大體積混凝土配合比，進行絕熱溫升試驗，試驗結(jié)果如圖4所示。一般情況下，普通混凝土3天達到溫峰值。由圖4可知，采用大摻量粉煤灰及自行研制的聚羧酸減水劑，混凝土絕熱溫升的峰值出現(xiàn)在第6天后，中心溫度最大值小于60，滿足工程要求。3.4 收縮性能對表6初步確定的大體積混凝土配合比和普通混凝土配合比進行收縮性能試驗，結(jié)果如圖5所示。由圖5可知，摻加膨脹劑和自制外加劑，大幅降低了混凝土的收縮，有利于混凝土裂縫的控制。混凝土拌合物性能、力學性能、絕熱溫升、收縮性能的測

7、試結(jié)果證明，所設(shè)計的配合比完全滿足工程要求。4 工程應(yīng)用4.1 施工技術(shù)控制采用膨脹加強帶結(jié)合跳倉法的施工方式，控制混凝土拌合性能及凝結(jié)時間。施工時大氣平均氣溫30，入模溫度小于30，邊澆筑成型邊用塑料薄膜覆蓋保濕。養(yǎng)護質(zhì)量對于裂縫控制及耐久性都很重要，盡早保溫保濕養(yǎng)護，防止表面失水干燥和劇烈降溫。進行充分的保溫、保濕養(yǎng)護，可以讓膨脹劑充分發(fā)揮膨脹效應(yīng)。4.2 溫度監(jiān)控沿澆筑體厚度方向測點布置（如圖6所示）。依據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)適當增減覆蓋保溫層厚度。混凝土不同測點中心位置的溫度監(jiān)控如圖7所示。由圖7可知，混凝土中心溫度的峰值出現(xiàn)在第5天，與試驗室的監(jiān)測存在一定差異，但也有效地推遲了峰值出現(xiàn)的時間，比

8、普通混凝土的峰值出現(xiàn)時間晚2天，這對于裂縫控制是十分有利的。在混凝土降溫階段，采取的措施適當，控制混凝土降溫速率不大于2/d。4.3 項目裂縫控制效果現(xiàn)場混凝土拌合物的和易性良好，可泵性良好，滿足施工要求（如圖8所示），綜合原材、配合比、施工、養(yǎng)護等各方面控制，混凝土質(zhì)量得到保證，沒有出現(xiàn)裂縫（如圖9所示）。現(xiàn)場留置的混凝土強度試件、抗水滲透試件、限制膨脹率試件試驗結(jié)果見表7，均達到設(shè)計要求。結(jié)論（1）對于超長超厚的大體積混凝土采用跳倉法，結(jié)合膨脹加強帶的方法，可以有效控制混凝土裂縫，大幅減少后澆帶的數(shù)量。（2）通過大摻量粉煤灰控制混凝土的中心溫度峰值、摻加膨脹劑補償混凝土收縮及采用減縮型的聚

9、羧酸高性能減水劑，配合比設(shè)計時采用低膠凝材料和低水膠比能有效控制混凝土的干縮和水化熱引起的溫度應(yīng)力。（3）由于現(xiàn)場環(huán)境影響因素多，大體積混凝土中心溫度的溫升規(guī)律性與試驗室中混凝土的絕熱溫升存在一定的差異，可對造成該差異的因素做進一步研究。（4）控制好原材、配比、施工，大體積混凝土的養(yǎng)護和監(jiān)控尤為重要。混凝土早期養(yǎng)護能夠保證水化的溫度和防止混凝土早期表面失水，同時養(yǎng)護可以補充混凝土早期水化需要的水分，有助于水泥水化的進行。合理充分的養(yǎng)護可以顯著提高混凝土耐久性，混凝土的早期養(yǎng)護更是決定混凝土后期性能的關(guān)鍵。質(zhì)量保證措施一具體質(zhì)量目標本合同段質(zhì)量確保一次性驗收合格率100%，不允許出現(xiàn)不合格工程，

10、堅決杜絕不合格項目，不論是自檢，還是業(yè)主監(jiān)理的中檢、抽檢、終檢，隨機檢查都達到100%的合格率，率取良好的信譽。二質(zhì)量控制機構(gòu)和創(chuàng)優(yōu)規(guī)劃質(zhì)量管理領(lǐng)導小組是整個工程質(zhì)量管理的最高領(lǐng)導機構(gòu)，由項目經(jīng)理、項目技術(shù)負責人、質(zhì)檢員、專業(yè)工長組成，制定整個工程質(zhì)量控制計劃、方針、措施。公司技術(shù)質(zhì)量科直接介入抓現(xiàn)場質(zhì)量管理。施工隊所屬各施工班組根據(jù)自己的創(chuàng)優(yōu)任務(wù)，擬定項目工程具體的分項實施計劃，責任到人，嚴格要求，全員全過程質(zhì)量控制。三強化質(zhì)量意識，健全規(guī)章制度1建立施工組織設(shè)計審批制度(1)施工組織設(shè)計必須由公司技術(shù)質(zhì)量科編制，經(jīng)營科、安全科、材料科科長會簽，總工程師審核，再報監(jiān)理工程師與業(yè)主代表審閱。(

11、2)施工組織設(shè)計必須在工程實施前15天報監(jiān)理工程師和業(yè)主工程部。(3)施工組織設(shè)計必須經(jīng)各級審批并最后由監(jiān)理工程師審批后，并且按審批意見進行修改完善，方可進行施工。2技術(shù)復(fù)核、隱蔽工程驗收制度(1)技術(shù)復(fù)核應(yīng)在施工組織設(shè)計中編制技術(shù)復(fù)核計劃，明確復(fù)核內(nèi)容、部位、復(fù)核人員及復(fù)核方法。(2)技術(shù)復(fù)核結(jié)果應(yīng)填寫分部分項工程技術(shù)復(fù)核記錄，作為施工技術(shù)數(shù)據(jù)歸檔。(3)凡分項工程的施工結(jié)果被后道施工所覆蓋，均應(yīng)進行隱蔽工程驗收。隱蔽驗收的結(jié)果必須填寫隱蔽工程驗收記錄。3技術(shù)、質(zhì)量交底制度技術(shù)、質(zhì)量的交底工作是施工過程基礎(chǔ)管理中一項不可缺少的重要工作內(nèi)容，交底必須采用書面簽證確認形式，具體可分為以下幾方面：

12、(1)項目經(jīng)理必須組織項目部全體人員對圖紙進行認真學習，并同設(shè)計代表聯(lián)系進行設(shè)計交底。(2)施工組織設(shè)計編制完畢并送業(yè)主和總監(jiān)審批確認后，由項目經(jīng)理牽頭，項目技術(shù)負責人組織全體人員認真學習施工方案，并進行技術(shù)、質(zhì)量、安全書面交底，列出關(guān)鍵分部工程和施工要點。(3)本著誰負責施工誰負責質(zhì)量、安全工作的原則，施工員、安全員在安排施工任務(wù)同時，必須對施工班組進行書面技術(shù)質(zhì)量、安全交底，必須做到交底不明確不上崗，不簽證不上崗。4三級驗收及分部分項質(zhì)量評定制度(1)分項工程施工過程中，質(zhì)量檢查員必須督促班組做好自檢工作，確保當天問題當天整改完畢。(2)分項工程施工完畢后，質(zhì)量檢查員必須及時組織班組進行分

13、項工程質(zhì)量評定工作，并填寫分項工程質(zhì)量評定表交技術(shù)負責人確認，最終評定由公司的技術(shù)質(zhì)量科專職質(zhì)量員檢定。(3)項目經(jīng)理部每月組織一次班組之間的質(zhì)量互檢，并進行質(zhì)量講評。(4)公司的技術(shù)質(zhì)量科對每個分項進行不定期抽樣檢查，發(fā)現(xiàn)問題以書面形式發(fā)出限期整改指令單，項目質(zhì)量檢查員負責在指定期限內(nèi)將整改情況以書面形式反饋到公司的技術(shù)質(zhì)量科。5現(xiàn)場材料質(zhì)量管理(1)嚴格控制外加工、采購材料的質(zhì)量。各種地方材料、外購材料到現(xiàn)場后必須由項目質(zhì)量檢查員和材料員進行抽樣檢查，發(fā)現(xiàn)問題立即與供貨商聯(lián)系，直到退貨。(2)搞好原材料二次復(fù)試取樣、送樣工作。水泥必須取樣進行物理試驗；其它原材料也必須取樣進行試驗，有效期超

14、過三個月的水泥必須重新取樣進行物理試驗，合格后方可使用。6計量器具管理(1)公司的技術(shù)質(zhì)量科負責所有計量器材的鑒定、督促及管理工作。(2)現(xiàn)場計量管理器具必須確定專人保管、專人使用。他人不得隨意動用，以免造成人為的損壞。(3)損壞的計量器必須及時申報修理調(diào)換，不得帶病工作。(4)計量器具要定期進行校對、鑒定；嚴禁使用未經(jīng)核對過的量具。7工程質(zhì)量獎罰制度(1)遵循“誰施工、誰負責”的原則，對各施工管理人員，班組進行全面質(zhì)量管理和追蹤管理。(2)凡各班組、施工管理人員在施工過程中違反操作規(guī)程，不按圖施工，屢教不改或發(fā)生了質(zhì)量問題，項目部有權(quán)對其進行處罰，處罰形式為整改停工，罰款直至趕出本工地。(3)凡各班組、施工管理人員在施工過程中，按圖施工，質(zhì)量優(yōu)良且達到優(yōu)質(zhì)，項目部對其進行獎勵，獎勵形式為表揚、表彰、獎金。(4)項目部在實施獎罰時，以平常檢查、抽查、