天津中鋼國(guó)際廣場(chǎng)基礎(chǔ)底板C40P10大體積混凝土冬期施工

鄧霞，劉磊，張晶晶，陳軍亮

（天津金隅混凝土有限公司，天津 300300）

天津中鋼國(guó)際廣場(chǎng)基礎(chǔ)底板C40P10大體積混凝土冬期施工

鄧霞，劉磊，張晶晶，陳軍亮

（天津金隅混凝土有限公司，天津 300300）

大體積混凝土冬期施工容易出現(xiàn)受凍和溫度裂縫問(wèn)題。本工程通過(guò)嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量、冬期混凝土配合比設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過(guò)程控制、水化溫升計(jì)算和實(shí)測(cè)以及保濕保溫養(yǎng)護(hù)等措施，有效保證了施工質(zhì)量，為北方地區(qū)冬季大體積混凝土施工提供借鑒。

大體積混凝土；冬期施工；溫度計(jì)算；保溫養(yǎng)護(hù)

0 工程概況及施工安排

天津中鋼國(guó)際廣場(chǎng)基礎(chǔ)底板東西長(zhǎng)約 70m、南北寬約 72m，底板施工面積約 5040m2，其中約有 1750m2，厚度為 5.5m，局部基坑厚度達(dá) 7.5m，3300m2厚度為4.5m，混凝土一次性最大澆筑量為 24000m3。施工時(shí)間為 2016 年 1 月，澆筑方式為溜管和長(zhǎng)距離泵送，施工速率約 550m3/h，在 45 小時(shí)內(nèi)完成澆筑任務(wù)，要求混凝土不離析、不泌水、和易性和流動(dòng)性好，澆筑施工現(xiàn)場(chǎng)如圖 1 所示。

圖 1 澆筑施工現(xiàn)場(chǎng)

1 底板混凝土配合比設(shè)計(jì)的要求

（1）底板混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C40，抗?jié)B等級(jí)為P10，對(duì)耐久性要求嚴(yán)格，要求混凝土擁有良好的體積穩(wěn)定性、密實(shí)性，抗碳化和抗化學(xué)侵蝕性能[1-2]。

（2）應(yīng)控制混凝土的堿含量≤3.0kg/m3，混凝土中的最大氯離子含量為 0.06%。

（3）基礎(chǔ)底板平均厚度 4.5～5m，一次性連續(xù)澆筑方量約 24000m3，時(shí)間緊供應(yīng)量大，要想滿足國(guó)家大體積混凝土施工規(guī)范，主要難點(diǎn)在于如何控制混凝土溫度應(yīng)力裂縫。

（4）混凝土采用溜槽方式進(jìn)行澆筑，混凝土要擁有較好的工作性、保水性、抗離析性能等諸多特點(diǎn)，且要保證混凝土 4 小時(shí)坍落度基本不損失，混凝土性能優(yōu)異。

2 原材料質(zhì)量控制

結(jié)合天津中鋼國(guó)際廣場(chǎng) C40P10 混凝土冬季施工的特點(diǎn)，原材料應(yīng)滿足以下需求：

（1）水泥：選用振興 P·O42.5 中熱水泥，符合 GB 175—2007《通用硅酸鹽水泥》的標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2）礦物摻合料：選用礦物摻合料改善混凝土的工作性能、降低絕熱溫升。粉煤灰采用滄州臨港的 F類(lèi)Ⅰ級(jí)灰，控制燒失量小于 2.0%，需水量比和細(xì)度滿足標(biāo)準(zhǔn) GB/T 1596—2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》的要求。礦粉選用唐山典實(shí)的 S95 級(jí)礦粉，該廠家產(chǎn)品質(zhì)量最為穩(wěn)定，其生產(chǎn)、儲(chǔ)存和運(yùn)輸能力均能滿足需求，控制各項(xiàng)性能滿足標(biāo)準(zhǔn) GB/T 18046—2008《用于水泥和混凝土中的?；郀t礦渣粉》的要求。

（3）骨料：控制混凝土所用骨料入場(chǎng)無(wú)冰、雪塊夾雜，雨雪天氣尤其加強(qiáng)把控。砂選用盧龍?zhí)烊虎騾^(qū)中砂，含泥不大于 3.0%，細(xì)度模數(shù)控制在 2.4～2.8 之間，其他技術(shù)指標(biāo)滿足 GB/T 14684—2011《建設(shè)用砂》的要求。石子選用 5～25mm 連續(xù)級(jí)配，控制含泥量≤1.0%，針片狀含量≤7%，壓碎指標(biāo)≤10%，其他技術(shù)指標(biāo)符合 GB/T 14685—2011《建設(shè)用碎石卵石》的要求。

（4）外加劑：選用北京金隅科技的聚羧酸防凍劑，防凍組分選用復(fù)合型，無(wú)氯鹽，其檢測(cè)項(xiàng)目及指標(biāo)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB 50119—2013《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》和 JC 475—2004《混凝土防凍劑》要求。

（5）熱水：使用站內(nèi)購(gòu)買(mǎi)儲(chǔ)存的 40℃ 左右熱水，保證冬施期間混凝土的出機(jī)和入模溫度。

（6）對(duì)進(jìn)場(chǎng)膠凝材料要求廠家隨車(chē)附帶產(chǎn)品合格證及廠家報(bào)告，按照標(biāo)準(zhǔn)要求檢驗(yàn)頻次進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)不合格原材料堅(jiān)決退場(chǎng)。對(duì)進(jìn)場(chǎng)骨料也按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行檢驗(yàn)，并派專(zhuān)人進(jìn)行協(xié)調(diào)統(tǒng)一堆放，不混垛。

3 配合比設(shè)計(jì)原則和選定

3.1 混凝土配合比設(shè)計(jì)依據(jù)

GB/T 50496—2009《大體積混凝土施工規(guī)范》JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JG 104—2011《建筑工程冬期施工規(guī)程》

3.2 配合比設(shè)計(jì)原則

根據(jù)工程特點(diǎn)，我方對(duì)設(shè)計(jì)配合比進(jìn)行試配、性能檢測(cè)，經(jīng)過(guò)綜合評(píng)比，最終確定表 1 為施工混凝土配合比，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鋼筋綁扎間距及現(xiàn)有原材料性能，特制定底部 8 層筋部位使用表 2 混凝土配合比，兩種配合比只對(duì)碎石級(jí)配進(jìn)行微調(diào)，其混凝土拌合物狀態(tài)、工作性能、凝結(jié)時(shí)間、強(qiáng)度等均符合要求。兩個(gè)配合比設(shè)計(jì)的原則歸納如下：

（1）采用水化熱低的水泥，降低混凝土硬化過(guò)程中的水化熱。

（2）采用大摻量礦物摻合料，占總膠材的 46%，其中使用 F 類(lèi)Ⅰ級(jí)粉煤灰，降低混凝土水泥用量和用水量，推遲水化溫峰[3]。

（3）在滿足施工的情況下，砂率選擇 40%，盡量控制坍落度和細(xì)骨料的粒徑，提高混凝土的體積穩(wěn)定性。

（4）由于是大體積混凝土，配合比在設(shè)計(jì)上首先考慮抗壓強(qiáng)度采用 60d 進(jìn)行評(píng)定，規(guī)定 60 天齡期強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的 115% 以上。

各生產(chǎn)站點(diǎn)執(zhí)行統(tǒng)一生產(chǎn)配合比，膠凝材料用量不得進(jìn)行調(diào)整，砂石用量根據(jù)砂含水、含石量和碎石含水率進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，其他材料用量按照我方制定的配合比調(diào)整權(quán)限進(jìn)行調(diào)整。對(duì)配合比作出的任何調(diào)整，各站技術(shù)人員及時(shí)做好記錄，超出調(diào)整權(quán)限時(shí)應(yīng)及時(shí)報(bào)告技術(shù)質(zhì)量總指揮提出解決方案，取試強(qiáng)度如表 3 所示?；炷涟韬衔餇顟B(tài)見(jiàn)圖 2和 3。

表 1 底板混凝土施工配合比 kg/m3

表 2 底板 8 層筋部位混凝土配合比 kg/m3

圖 2 入溜管混凝土狀態(tài)

圖 3 入?；炷翣顟B(tài)

4 底板混凝土水化溫升

該工程基礎(chǔ)底板施工正值冬期，溫度低且溫差大，為了降低大體積混凝土總溫升和減少結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差，控制混凝土的出機(jī)溫度、澆筑溫度和結(jié)構(gòu)溫升尤為重要，因此采用理論計(jì)算和實(shí)際監(jiān)測(cè)相結(jié)合的方式控制和預(yù)防出現(xiàn)溫度裂縫[4-5]。

表 3 混凝土力學(xué)性能

（1）水泥水化熱計(jì)算

已知水泥齡期 3d 時(shí)的累積水化熱 Q3=220kJ/kg，7d 時(shí)的累積水化熱 Q7=270kJ/kg，得水泥水化熱總量Q0=325kJ/kg。

根據(jù)配合比礦物摻合料用量，選用水化熱調(diào)整系數(shù)k=0.86，得膠凝材料水化熱總量 Q=kQ0=286(kJ/kg)。

（2）混凝土絕熱溫升 T(t)

其中：

T(t)――齡期為 t 時(shí)，混凝土的絕熱溫升，℃；

W――單方混凝土的膠凝材料用量，kg/m3；

Q――膠凝材料水化熱總量，為 286kJ/kg；

C――混凝土比熱容，取 1.0[kJ/(kg·K)]；

ρ――混凝土的容重，為 2406kg/m3；

m――取 0.40。

部分齡期混凝土絕熱溫升值列表如表 4。

表 4 混凝土絕熱溫升 ℃

（3）齡期為 t 時(shí)，混凝土中心的實(shí)際最高溫度計(jì)算：

其中：

Tm(t)――各齡期混凝土內(nèi)部實(shí)際最高溫度，℃；

T0――混凝土的澆筑溫度，10℃；

ξ――降溫系數(shù)。

計(jì)算得到的混凝土內(nèi)部最高溫度見(jiàn)表 5 和圖 4。

圖 4 計(jì)算得出混凝土溫升曲線

表 5 混凝土中心最高溫度 ℃

5 生產(chǎn)過(guò)程控制

（1）原材料入場(chǎng)檢測(cè)和質(zhì)量控制：生產(chǎn)前一周，各生產(chǎn)站點(diǎn)按照站點(diǎn)原材料儲(chǔ)存能力提前進(jìn)行存料，并分區(qū)存放，標(biāo)識(shí)清楚，避免混堆和誤用。重點(diǎn)關(guān)注礦粉、粉煤灰的顏色，確保質(zhì)量穩(wěn)定；砂、石含泥量，泥塊含量目測(cè)不得超指定要求。

（2）因施工季節(jié)屬于冬季施工，各生產(chǎn)站點(diǎn)按照要求做好環(huán)境溫度、原材料溫度、水溫、混凝土溫度等記錄工作，控制混凝土的出廠溫度和入模溫度滿足大體積混凝土冬季施工的質(zhì)量要求。

（3）生產(chǎn)前用熱水對(duì)生產(chǎn)設(shè)備預(yù)熱一下，避免開(kāi)盤(pán)混凝土因溫度影響性能把控；生產(chǎn)時(shí)水與骨料預(yù)拌后投入外加劑、膠凝材料正式攪拌，攪拌時(shí)間要充分，一般主機(jī)電流穩(wěn)定時(shí)攪拌完成。

（4）生產(chǎn)過(guò)程中各站質(zhì)量控制人員每班對(duì)砂、石含水率和砂含石檢測(cè)頻率不得少于 4 次，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)配合比，并填寫(xiě)配料單、檢驗(yàn)記錄等書(shū)面記錄。

（5）開(kāi)盤(pán)后生產(chǎn)的第一車(chē)混凝土重點(diǎn)取樣檢測(cè)混凝土的工作性能，包含混凝土溫度、坍落度和擴(kuò)展度，并留樣測(cè)量 4h 經(jīng)時(shí)損失，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)生產(chǎn)配合比進(jìn)行調(diào)整。

（6）混凝土出廠前各站點(diǎn)質(zhì)檢人員實(shí)測(cè)混凝土出廠坍落度、擴(kuò)展度，對(duì)前 5 車(chē)混凝土應(yīng)車(chē)檢上述指標(biāo)，待混凝土狀況穩(wěn)定后每 1 小時(shí)檢測(cè)一次，檢測(cè)結(jié)果滿足坍落度 (220±20)mm，擴(kuò)展度 (550±50)mm，控制混凝土出機(jī)溫度≥10℃ 且≤15℃等要求。

（7）試驗(yàn)人員嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的混凝土取樣頻率進(jìn)行留試，混凝土試塊留制數(shù)量應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定。

6 底板混凝土到場(chǎng)澆筑及養(yǎng)護(hù)

（1）天津中鋼國(guó)際廣場(chǎng)基礎(chǔ)底板冬期施工混凝土性能設(shè)計(jì)指標(biāo)如表 6 所示。

表 6 底板冬施期間技術(shù)控制指標(biāo)

（2）混凝土澆筑前，清除干凈模板和鋼筋上的冰雪和污垢，尤其積水。

（3）運(yùn)輸車(chē)輛到達(dá)車(chē)輛等候區(qū)，在該處的技術(shù)人員負(fù)責(zé)對(duì)車(chē)內(nèi)混凝土的狀況進(jìn)行目測(cè)，查看混凝土是否有離析情況，坍落度是否符合施工要求，檢測(cè)合格方可進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。混凝土有離析情況應(yīng)退回所供站點(diǎn)處理；坍落度不符合澆筑要求時(shí)，可使用外加劑進(jìn)行微調(diào)，外加劑調(diào)整量按照不超過(guò)配比摻量的 0.3% 執(zhí)行。

（4）泵送混凝土在澆筑前應(yīng)對(duì)泵管進(jìn)行保溫，并應(yīng)采用與施工混凝土同配合比砂漿進(jìn)行預(yù)熱。

（5）對(duì)出面混凝土的養(yǎng)護(hù)，應(yīng)邊澆筑邊覆蓋，盡快采用塑料薄膜和棉氈覆蓋進(jìn)行保濕保溫養(yǎng)護(hù)，減少熱量散失，促進(jìn)混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)，并控制混凝土內(nèi)外溫差，防止裂縫產(chǎn)生[6]。

（6）在保溫養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，應(yīng)對(duì)混凝土澆筑體里表溫差和降溫速率進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，如圖 5 所示，實(shí)測(cè)溫度與理論計(jì)算基本一致，最高 49.4℃。當(dāng)實(shí)測(cè)結(jié)果不滿足溫控指標(biāo)的要求時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整保溫養(yǎng)護(hù)措施。

7 結(jié)論

（1）天津中鋼國(guó)際廣場(chǎng)基礎(chǔ)底板施工時(shí)間為 2016年1月，施工方式為溜槽和長(zhǎng)距離泵送，在 -10℃ 以上極端環(huán)境下，連續(xù)澆筑 45 小時(shí)，一次性連續(xù)澆筑方量2.5 萬(wàn)方，平均每小時(shí)澆筑方量 550 方。

（2）通過(guò)采用熱水?dāng)嚢?、原材料?chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程保溫、泵送管道保溫及混凝土保溫養(yǎng)護(hù)等多種措施，保障高層泵送混凝土的入模溫度不小于 10℃，混凝土從出機(jī)到入泵、入模的全過(guò)程基本無(wú)熱量損失。

（3）采用塑料薄膜和保溫棉對(duì)澆筑后的基礎(chǔ)底板進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)，混凝土強(qiáng)度正常發(fā)展，滿足技術(shù)要求。

圖 5 中鋼底板實(shí)測(cè)溫度曲線

[1] 鄭家全．大體積混凝土施工質(zhì)量控制措施[J]．江西建材，2016(03)∶ 60．

[2] 鐘財(cái)貿(mào)．大體積混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用[J]．科技展望，2016(09)∶ 15-16．

[3] 牛興亮．大體積混凝土冬期施工技術(shù)研究[J]．建材技術(shù)與應(yīng)用，2014(03)∶ 35-37．

[4] 趙新華．大體積混凝土冬期施工技術(shù)應(yīng)用[J]．施工技術(shù)，2010(S2)∶ 192-194．

[5] 馬少雄，劉超群，符敏．大體積混凝土施工溫度控制研究[J]．鐵道建筑，2011(04)∶ 40-41．

[6] 周雅彤．對(duì)大體積混凝土施工技術(shù)的探討[J]．山西建筑，2008(06)∶ 173-175．

［通訊地址］天津市東麗區(qū)一經(jīng)路 6 號(hào)（東麗區(qū)水務(wù)局后） 天津金隅混凝土有限公司（300300）

Construction of C40P10 massive concrete of Tianjin International Steel Plaza in winter

Deng Xia, LiuLei, Zhang Jingjing, Chen Junlian
(Tianjin Jinyu Concrete Ltd., Tianjin 300300)

It is easy to be frozen and produce temperature cracks in the process of massive concrete construction in winter. It’s effective to guarantee construction quality and provide reference for massive concrete construction in the north area in winter through strictly controlling the quality of raw materials, concrete mix design in the winter, production and supply process control, calculation and test of hydration temperature rise as well as moisturizing insulation conservation measures.

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鄧霞，女，工程師，主要從事混凝土技術(shù)研究。

陳軍亮，男，高級(jí)工程師，技術(shù)總工。