地鐵工程超大體積底板混凝土質量控制技術

趙榮明 徐寶華

（北京住總商品混凝土中心）

前言

大體積混凝土，指混凝土結構物實體最小尺寸不小于1m的大體量混凝土，或可能預計會因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導致有害裂縫產生的混凝土。由于混凝土內部熱量積聚，導致內外溫差，容易產生裂縫，影響結構安全和正常使用。降低凝結硬化初期階段的水化熱及延緩溫峰來臨時間，對有效控制開裂，保障混凝土質量，是有必要的。

1 工程概況

北京地鐵7號線14標焦化廠站位于朝陽區焦化廠村，北京原焦化廠廠區內，該標段工程量大，施工難度大，工期緊張。底板混凝土近4萬m3，流水段劃分見圖1，底板澆筑分四段，屬于大體積混凝土，第16段是混凝土澆筑量最大的一段，尺寸91m×37m×2.7m，普遍深2.7m，局部達到3.7m，強度等級C40P10，預計方量9500m3。澆筑期間預計氣溫25℃~35℃，采用汽車泵送，要求施工坍落度180mm，初凝時間10h~14h。混凝土的選材、配制、澆筑、養護等環節，均需按大體積混凝土的要求，控制水化熱，降低內部溫度，同時，做好混凝土結構外部的保溫，控制內外溫差不大于25℃。

2 材料選擇

選用地鐵專用P.O 42.5低堿水泥，Ⅰ級粉煤灰，S95級礦渣粉，減水率不低于25%的高性能聚羧酸緩凝減水劑。選用細度模數2.8左右的中砂，5mm~25mm碎石。

高性能緩凝減水劑，減少配合比用水量的同時可降低水泥用量，延緩混凝土初凝時間，從而延遲混凝土內部溫峰來臨時間；級配良好的砂石也可以減少用水量從而減少水泥用量。

3 配合比試配及確定

此底板供應方量大，供應集中，且澆筑期間的天氣溫度較高。在配合比設計方面，提高摻合料比例，從而達到降低水化熱的目的。考慮到大體積混凝土的實體強度受水化熱溫升影響比較容易達到，且6月份，混凝土的早期強度發展比較快，經溝通后采用60天齡期評定。在抗滲要求方面，經過大量的試驗驗證，粉煤灰礦粉雙摻配合比可以滿足地下結構防水的要求，且如果加入CSA防腐抗裂劑（原設計要求），若養護不到位，反而會增加混凝土裂縫產生的風險。

按表1試配，實測混凝土坍落度210mm，和易性、坍落度損失、初凝時間及28d、60d抗壓強度滿足施工要求，確定該配合比為基準配合比。

圖1 底板流水段劃分

表1 混凝土配合比

圖2 5臺汽車泵同時澆筑

4 澆筑和生產控制

澆筑現場共采用5臺汽車泵，配合自卸，如圖2所示。底板先分層澆筑標高低的勁性鋼柱砼基礎、基礎梁、承臺梁，待澆筑到防水板板底標高時與底板同時澆筑，底板澆筑分層厚度≤450mm。混凝土澆筑時采用“分區定點，一個坡度，循序進行，一次到頂”的澆筑工藝。澆筑過程中需防止冷縫的產生，確保每層混凝土之間的澆筑間歇時間不超過混凝土的初凝時間，即在下一層混凝土初凝前完成上一層混凝土的澆筑。底板混凝土澆筑過程中，混凝土初凝前澆筑導墻混凝土。

澆筑混凝土采用插入式振搗器振搗密實，振搗器均勻分布，防止漏振，振搗混凝土時，振動器快插慢拔，插入下層混凝土10cm左右，每點振動時間10s~15s，以混凝土泛漿不再溢出氣泡為準，不可過振。

底板混凝土澆筑應采用二次振搗，二次振搗是在混凝土初凝前進行，主要是防止混凝土因沉降產生裂縫，二次振搗的時間掌握能使運轉著的振搗棒沉入混凝土中并在拔出振搗棒時，混凝土能依靠自身的流動性慢慢閉合為準。

混凝土澆筑連續進行，如必須間歇，其間歇時間應盡量縮短，并應在前層混凝土初凝之前，將此層混凝土澆筑完畢。

表面處理采用二次抹面的方法，控制混凝土施工質量。混凝土一次抹面是在混凝土二次振搗完成，主要是將混凝土中的腳窩、凹凸及因二次振搗產生的混凝土下陷補平，使混凝土表面平整；二次抹面是在混凝土終凝前進行，主要是將混凝土表面產生的明水及網格鋼筋出現的下陷、裂紋抹平，達到控制混凝土裂縫的目的。

圖3 測溫點布局

圖4 測溫點分層布置（第一~五層分別為A、B、C、D、E點）

圖5 底板混凝土溫度監測曲線

5 大體積混凝土的養護

大體積混凝土必須進行保溫保濕養護，在澆筑完畢后，派專人負責養護工作，并做好測溫記錄。保溫養護持續時間不得少于14d，養護具體做法為成活后先在底板上層鋪單層塑料薄膜，再于其上覆蓋麻袋片或無紡布并加水濕潤覆蓋在塑料薄膜上。保溫覆蓋層應根據測溫結果分層逐步拆除，當混凝土表面溫度與環境溫度最大溫差小于20℃時，可全部拆除。

6 大體積混凝土的溫度監控

為全面監測混凝土的水化熱控制和溫度增長情況，澆筑前我們在現場布置了12個測溫點。分布如圖3、圖4所示。派專人進行混凝土內部及表面溫度監測，繪制溫度升降曲線，根據混凝土內外溫差情況進行保溫措施的及時調整，使混凝土內外溫差控制在25℃之內。

測溫采用預埋測溫線的方法，前3d每2h測一次，之后每4h測溫1次，溫升達到最高值后，再監測溫度下降情況，7d后停止測溫。

加強底板混凝土外部保溫的同時，重點做好72h混凝土內外溫差監控，指導混凝土養護措施調整，確保混凝土內外溫差在設計允許溫差范圍內，使混凝土內外溫差盡量減小，避免溫差裂縫的出現。

測溫繪制20條有效曲線，以4測溫點為例，如圖5所示，上部、中部和下部觀測點的溫度曲線均呈現出澆筑后3d內溫度急劇升高，3d以后緩慢下降。尤其是上部和中部測點更為明顯。在澆筑后12d上部溫度同保溫層接近。下部觀測點由于熱量不易散發，因此溫度曲線在3d后比較平緩，在12d后接近中部測點的溫度。

我們根據溫度監測情況，不斷調整養護措施，確保了混凝土未出現裂縫等外觀質量問題，保證了整體質量的穩定性。

總結

本段工程澆筑速度較快，38小時順利供應9561m3混凝土，供應高峰時用車達80多輛，給混凝土的質量控制和供應保障提出挑戰，需各部門和環節充分準備，密切配合。

大體積混凝土的澆筑施工需要從原材料選擇、配合比設計、生產準備、澆筑、養護等各個環節進行嚴格控制。通過本工程施工及溫控監測，對大體積混凝土溫度的發展變化規律有了進一步認識，大體積混凝土澆筑后，水化熱溫升一般經2~3天達到峰值，此階段的保溫養護，控制混凝土內外溫差在允許范圍內至關重要。大體積混凝土基礎內最高溫升發生在中央或中央稍下部。大體積混凝土澆筑后采用蓄水養護，根據溫差變化調整水溫，對減少混凝土的內部溫差和表面急劇熱擴散，防止混凝土因溫差過大引起的溫度收縮應力導致出現有害裂縫具有重要作用。