溫州巴菲特金融大廈一次性澆筑4300方C60高強高性能大體積混凝土的生產和施工技術

黃振興，曹養華，盧慧平，陳凱，陳雄

（1. 溫州華邦混凝土有限公司，浙江 溫州 325000；2. 新邦建設股份有限公司巴菲特項目部，浙江 溫州 312000）

0 項目概況

本工程結構設計地上主體 23 層、裙房 6 層、地下 2 層。此次澆筑的主樓及裙房地下室基礎底板是高強、高性能、大體積 C60P6 混凝土，需一次性澆筑4300m3。巴菲特金融大廈項目部計劃 2018 年 1月3日開始，在 48 小時內一次性澆筑完成 4300m3混凝土，其中主樓地下室基礎底板深達 6m，多達 1600m3，裙房地下室基礎底板深達3m，多達 2700m3。大體積混凝土，尤其是高強大體積混凝土，水化熱非常大，而此時又正值冬季，環境氣溫很低（平均氣溫 6～8℃），要特別防止混凝土水化放熱過大、混凝土中心溫度過高引起與混凝土表層溫度差過大而產生溫差裂縫；同時 C60 高強混凝土泵送、澆筑施工難度非常大，在全國一次性澆筑這么大量的混凝土工程也很少見，在溫州地區更是首次，對混凝土生產和施工技術要求都非常高。因此，需要混凝土供應商和施工單位都必須非常重視，密切配合，提前做好充分準備工作。采取相應正確的技術措施，才能保質保量、順利地完成此次混凝土生產、供應和施工任務。

1 環境氣候情況及混凝土特性

C60 大體積混凝土水化后中心溫度據推算將達到70～80℃，而此時已經進入冬季，環境最高溫度只有15℃ 左右、最低溫度 5℃ 以下，有時接近 0℃，晝夜溫差比較大，僅靠混凝土供應商本身所采取的措施是不夠的，因為混凝土的水化和強度發展與溫度密切相關。混凝土中心溫度很高，強度就會發展很快，如果不采取有效的保溫措施，混凝土表面直接與溫度較低的環境接觸，其溫度就會逐漸降低，導致混凝土水化速度將變得緩慢，強度增長也變慢，混凝土內外強度發展不一致，就會在內外形成不同的應力，當這種應力大于早期混凝土的抗拉強度時，就會形成溫差裂縫。混凝土澆筑完畢后，隨著逐漸進入深冬，氣溫將進一步下降，如果施工時不持續采取相應的保溫措施，也有產生溫差裂縫的風險。

另外，冬季大風天氣比較多，很容易把混凝土表面吹干，白天也經常有陽光充足而直接暴曬混凝土表面的情況，若不及時覆蓋塑料薄膜或蓄水保濕養護，就會在陽光暴曬及大風的作用下造成新澆注混凝土表面 0.5cm左右厚度的混凝土失水，造成水灰比變小，強度發展與 0.5cm 以下混凝土不同步，混凝土表面因為失水而開裂，影響混凝土質量。

因此，施工單位要充分了解此次澆筑高強、高性能、大體積 C60 混凝土的環境氣候條件、混凝土的特性及施工難度，采取相應的措施，嚴格按照國家規范澆筑和養護；同時，混凝土供應商也要根據混凝土技術要求、混凝土特性、氣候條件采取相應措施，雙方密切配合，才能保證混凝土實體質量。

2 混凝土的生產與供應

2.1 原材料

2.1.1 原材料的選用

（1）水泥

考慮到此次澆筑的是 C60 混凝土，為了保證強度一般水泥用量大、膠材用量多，水化放熱很高，并且此次澆筑的基礎底板很厚，最深處 6m，其他部位 3m，混凝土又是熱的不良導體，水化熱不容易散發。因此，為了盡量減少水化放熱，配合比設計時的總體思路是：在保證混凝土強度的前提下盡量使用水化熱較低的水泥、盡量少用水泥、多用礦物摻合料。在這種思路下，選用了海螺 P·O42.5 水泥（沒有使用水化放熱較大的 P·O52.5水泥），該水泥質量穩定、強度高，在達到相同強度時，水泥用量少；同時水化熱又低，比較適宜此次混凝土的技術要求。

（2）礦物摻合料

由于溫州地區粉煤灰質量較差，質量波動很大，會造成混凝土質量的波動，不利于混凝土質量的控制。因此只選用了礦粉。礦粉粘性較低，可以有效降低混凝土黏度，大幅改善 C60 混凝土的泵送性能和施工性能；其次，使用大摻量礦粉取代水泥（此次 C60 配合比礦粉摻量高達 22%），可減少大體積混凝土的水化放熱；第三，礦粉水化較慢，水化放熱緩慢，這對于大體積、高強、高性能混凝土要求水化放熱盡量少、水化放熱盡量慢的技術要求是十分吻合的。礦粉使用的是山東日照產的 S95 級礦粉，質量很穩定。

（3）細骨料

細骨料選用的是市政橋梁專用精品河砂，細度為2.8～3.0 較粗的中砂。因為 C60 混凝土比較黏，如果砂較細，會增加混凝土黏度，影響混凝土施工性能；選用較粗的砂就可以有效降低混凝土黏度，大大改善 C60混凝土的泵送性能和施工性能。這種砂質量很好，其它技術指標都滿足 C60 以上混凝土用砂的規范要求。

（4）粗骨料

粗骨料選用的是市政橋梁專用精品人工碎石，并使用 5～25mm 和 5～16mm 兩種石子配合使用。使用雙級配石子首先能有效減少混凝土孔隙率，提高混凝土密實性，混凝土密實了，耐久性就得到了保障；其次，由于使用雙級配石子，減少了混凝土孔隙率，就可以減少總膠材用量，減少水化熱；第三，使用雙級配石子骨料級配連續性提高，提高了混凝土的泵送性能和施工性能。

這種石子質量很好，其它技術指標都滿足 C60 以上混凝土用人工碎石的規范要求。

（5）外加劑

外加劑選用了三種，第一種是聚羧酸高效減水劑，減水率高達 28%，在保證水膠比不變、不影響強度的前提下，能大幅減少用水量；水膠比不變，用水量大幅減少，就可以大量減少膠材用量，這對于大體積混凝土是十分有利的。另外，混凝土中殘余水化的自由水（約占用水量的 3/4）減少后，混凝土中自由水蒸發后形成的孔隙就大大減少，混凝土更加密實，提高了混凝土耐久性；同時，聚羧酸外加劑可以給混凝土中帶入許多微小的氣泡，這些氣室的形成也有利于減少收縮應力，減少裂縫的產生，也有利于阻礙有害物質的侵入，對混凝土耐久性非常有利。

第二種、第三種外加劑是聚丙腈纖維和膨脹劑，主要是增強混凝土的抗裂性能。

以上這些外加劑都是溫州新邦建材科技有限公司生產，質量很穩定。

2.1.2 原材料的儲備

俗話說：“兵馬未動糧草先行”。要想順利的完成此次 C60 高強、高性能、大體積混凝土澆筑，首先要備足混凝土生產所需的各種原材料，盡量保持原材料的穩定，以便減少混凝土質量和工作性的波動。所需原材料的數量如表 1。

表1 各種原材料用量 t

2.2 設備

混凝土公司和項目部都認識到此次高強、高性能、大體積混凝土澆筑難度非常大，都非常重視，都認識到必須做好充分準備工作才能保證順利的生產、供應和澆筑。為此，雙方生產、技術、車隊、施工以及甲方和監理兩次舉行相關人員現場技術交底，詳細交流了各自的生產、供應和施工方案，取長補短，為完成此次混凝土澆筑任務打下了堅實的基礎。

根據充分溝通，混凝土公司在生產和供應設備上做了以下工作：

（1）項目部計劃用兩臺象泵、一臺地泵澆筑，因此要求混凝土公司車隊要提前備好性能好的象泵和地泵，同時備用一臺外協象泵，檢修好所用象泵和地泵，泵管全部換上新的高壓泵管，保證無故障運行。

（2）根據項目部每小時澆筑 100m3的澆筑速度，要求混凝土公司生產部要指定兩臺 180 機臺專門生產C60 混凝土。按我公司以往經驗，180 機臺每小時實際產能不低于 70m3，兩個機臺產能不低于 140m3，大于每小時澆筑 100m3的澆筑速度，能滿足生產需求。同時，備用一條生產線，預防指定機臺出現意想不到的故障。并要求提前檢修好機臺，確保無故障運行。

（3）根據項目部每小時澆筑 100m3的澆筑速度，以及單程運輸時間 30 分鐘，裝料、卸料時間 20 分鐘，理論計算需要 22 輛車運輸混凝土。混凝土公司車隊要根據當日生產情況，提前安排好 22 部車輛。專門運輸混凝土，同時備用 5 輛車，如果澆筑速度快，隨時增加車輛。由于 C60 混凝土水膠比很小，單方混凝土用水量很少，扣去砂、石中含水后，實際生產時單方混凝土用水量僅 80kg 左右，因此混凝土對水非常敏感，車內余水或沖車水稍多，就會造成混凝土坍落度過大，影響泵送和澆筑，甚至影響混凝土質量。因此要求混凝土公司車隊要叮囑司機裝車前反轉罐車，放凈罐車內余水；裝好混凝土后，禁止沖洗后料斗；到工地卸完混凝土后再沖洗后料斗，沖洗完畢反轉罐體，放干凈洗車水。

2.3 生產過程質量控制

（1）生產部要提前將其它生產任務前提或推后，不要與此次的生產任務發生沖突。調度接到該項目混凝土生產任務后、開始生產前，必須及時通知質檢員、試驗室主任、罐車司機和泵車司機，提醒這些崗位重點跟蹤和關注。

（2）該項目材料部要根據生產任務計劃提前備好料，生產前安排鏟車倒好倉。試驗室做好原材料進廠檢驗，確保原材料達到此次混凝土的技術要求，并在生產前一天，監督生產和材料部門倒好倉。

（3）操作員生產混凝土前，先空轉皮帶，放凈皮帶上和攪拌機內水和雜物。

（4）試驗室要將此次 C60 大體積混凝土出機坍落度控制在 (200±20)mm，和易性和流動性要好，要便于施工。試驗室提前備好小桶外加劑（10kg 裝），以便在工地出現意外情況，坍落度變小時調整。試驗室要留置好混凝土試件，尤其要注意第一天帶模靜養時的養護溫度，必須保持在 20℃ 以上，避免試件養護溫度太低，導致混凝土試件強度低于實際強度，而產生糾紛。

（5）在澆筑高性能混凝土時，生產部要派專人在現場協調和指揮，保證高性能混凝土得到及時澆筑。

（6）此次混凝土從出廠到澆筑完畢不得超過 3 小時，如果工地出現意外情況，導致高性能混凝土到工地后超過 3 小時仍然不能澆筑時，立即通知工地降級使用或及時轉到其它工地降級使用。

3 混凝土的澆筑、施工和養護

3.1 混凝土的澆筑和施工

施工單位在施工前制訂了詳細施工方案，配備充足的施工人員及設備，防止了因人手不足或設備原因導致混凝土在工地等待時間過長，坍落度損失過大而影響泵送和澆筑的情況發生。現場道路和出入口完全滿足重車行駛和保證通行能力的要求，出入口配備了交通指揮和簽收人員，夜間安裝了足夠的照明，保障了混凝土車輛順暢的進出施工現場。供應前施工單位還根據泵車布置圖準備好施工場地，協助混凝土公司布置好泵車，在澆筑過程中與混凝土公司泵工密切配合，保障了順利地泵送、澆筑。

澆搗時，項目部嚴禁隨意加水，若發現混凝土到現場坍落度偏小，只允許用外加劑和少量水混合后調整，不允許單獨用水調整。因泵送混凝土漿體較多，坍落度較大，澆筑過程施工單位嚴格控制振搗時間，避免過振，防止了混凝土表面漿體過多產生塑性裂縫。由于本工程混凝土具有流動性大的特性，項目部及監理將到場混凝土坍落度控制在 (200±20)mm，要求混凝土公司到達現場的混凝土和易性要好，不得泌水跑漿，避免浮漿過多和收縮過大產生裂縫。澆筑時嚴格分層連續澆筑，使混凝土均勻上升，避免產生冷縫，避免交界處混凝土凝結時間不一致而產生裂縫。按需要澆筑的混凝土數量和混凝土公司密切協商和配合，組織好泵車和罐車數量，控制好混凝土澆筑速度，保證在上一層混凝土初凝前完成下一層澆筑，避免了已凝固但還沒有強度的混凝土受到擾動而產生裂縫。混凝土的攤鋪厚度控制在不大于 50cm。混凝土澆筑到標高、刮平時，項目部要求施工人員要刮除浮漿，避免浮漿過多導致混凝土表層收縮過大而產生裂縫。抹面時做到了掌握好抹面時機，先機器抹面，再用人工二次抹面，徹底消除混凝土凝固時產生的收縮裂縫，抹完面后立即覆蓋塑料薄膜，保濕養護。

3.2 混凝土的養護

項目部充分認識到了大體積混凝土內外溫差的問題，制定了詳細的混凝土內部降溫，混凝土外部蓄水養護的有效養護措施，具體措施如下：

3.2.1 混凝土內部布設冷卻水管

（1）冷卻水管的制作方法

項目部采用了內徑φ50mm、管壁厚 2.5mm 鑄鐵管作冷卻水管，管端頭攻絲，并以彎管接頭和直管接頭連接。連接時接頭部位都纏好止水膠帶以防漏水，將冷卻水管與鋼筋用鐵絲固定在一起，防止混凝土澆注、振搗時受到影響斷開，造成失效。在冷凝管的進、出水口各設置一道閥門，以控制進水的方向和流量。

（2）冷卻水管的排列方式

冷卻水管的排列方式，采用了矩形排列方式，6m深的混凝土基礎底板布設兩層冷卻水管，層與層間距為2m，與基礎底板及頂板的間距也是 2m，冷卻水管布設在混凝土溫度最高的中心地帶；3m 深的裙樓混凝土基礎底板布設了一層冷卻水管，布設在混凝土溫度最高的中心地帶，與基礎底板及頂板的間距都是 1.5m；冷卻水管水平間距為 1.5m。6m 和 3m 深基礎底板冷卻水管布設示意圖分別見圖 1 和圖 2。

圖2 3m 厚混凝土基礎冷卻水管排布三維示意圖

（3）冷卻水通水降溫時機及注意事項

項目部派專人負責冷卻水管的通水管理，混凝土澆筑完畢、表面初凝、抹好面、覆蓋好塑料薄膜后，立即開始通冷卻水（保證從進水口進入的水是冷水——常溫自來水），進、出水口，每八小時交換一次，出水口出來的熱水直接放入混凝土表面，蓄水養護。使大體積混凝土內部溫度比較均勻、一致地降低。

3.2.2 混凝土蓄水養護

覆蓋好塑料薄膜、施工完畢后，沿混凝土結構邊緣用磚砌筑了 10cm 高擋水小壩，在混凝土終凝后，立即在混凝土表面灌滿從冷卻水管出來的熱水，使混凝土表面保持 8～10cm 水，這樣既壓住塑料薄膜，又能給正在不斷水化的混凝土補充水分，起到保濕養護的作用；同時由于水是熱的不良導體，可以起到隔熱保溫的效果。由于用于蓄水養護的水是熱水，溫度與混凝土表層溫度相近，這樣就把混凝土表層與溫度較低的環境有效的隔離開，把溫差降到了最小。

混凝土上、中、下各部位每隔 2 小時測量溫度一次，測量數據見表 2。

由表 2 可以清楚地看出，C60 大體積混凝土水化溫升還是非常高的，中心最高時溫度達到 80℃，而施工時的環境平均溫度只有 6～8℃，如果不采取有效措施，就極有可能出現溫差裂縫的質量問題。

表2 混凝土上、中、下各部位測溫記錄

本項目前四天施工單位由于采取了有效的蓄水養護來保溫保濕的措施，很好地將混凝土表層溫度與混凝土中心溫度之差控制在國家規范規定的 25℃ 以內，整個混凝土基礎底板沒有出現任何有害裂縫。四天后，由于工期緊，要馬上開展下一道工序，施工單位撤除了蓄水養護，改用濕毛氈覆蓋養護，也使基礎底板得到了較好的養護。

4 混凝土質量

由于混凝土公司與項目部密切配合，混凝土供應和澆筑連續、順暢，施工單位養護措施得當，混凝土整體無任何有害裂縫。

4.1 混凝土強度及評定

（1）混凝土 28 天標養強度見表 3。

表3 混凝土強度 MPa

（2）評定

根據 GB/T 50107—2010 規范 λ1取 1.05；λ2取0.85；fcu,k為設計強度 60MPa。

則 fcu,k+λ1·Sfcu= 62.97；λ2·fcu,k= 51.0

滿足判定式要求：mfcu≥fcu,k+λ1·Sfcu；fcu,min≥λ2·fcu,k

4.2 混凝土質量水平

混凝土質量水平見表 4。

4.3 混凝土耐久性

此次 C60 高強、高性能、大體積基礎底板要求抗滲等級為 P6，我公司抗滲試件打壓到 1.2MPa（P10），所有試件無滲透，全部合格。

表4 混凝土質量水平

5 結語

在混凝土公司和項目部密切配合下，在預定時間順利地、保質保量完成了混凝土的生產、供應和施工，混凝土施工方案、混凝土中心降溫措施及養護方式有效、得當，混凝土無任何裂縫及其它質量問題，得到了甲方和監理單位一致好評。