大體積混凝土配合比及原材料的選擇

錢明川 （安徽新聯(lián)商品混凝土有限公司，安徽 蕪湖 241000）

大體積混凝土主要是指混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體中，最低的幾何尺寸均在1m大體量混凝土以上，或者預(yù)計(jì)會(huì)由于混凝土中膠凝材料水化而導(dǎo)致收縮和溫度變化因此導(dǎo)致有害裂縫產(chǎn)生混凝土。在時(shí)代快速發(fā)展，建筑質(zhì)量要求越來越高的背景下，如何更好的控制因內(nèi)外溫差而導(dǎo)致的裂縫成為了建筑工程的重難點(diǎn)[1]。結(jié)合大體積混凝土的特點(diǎn)，以更為經(jīng)濟(jì)合理的技術(shù)手段來實(shí)現(xiàn)對(duì)大體積混凝土因溫度變化而導(dǎo)致的裂縫問題進(jìn)行控制成為關(guān)鍵，為此，結(jié)合實(shí)際情況合理選擇混凝土配合比和原材料成為了非常重要的環(huán)節(jié)。

1 項(xiàng)目概況

蕪湖市八佰伴生活廣場工程屬于大體積混凝土，其底板厚度為1.6m，基礎(chǔ)底板距底的標(biāo)高為9.903m，底板混凝土的實(shí)際量為3100m3，主要采取泵送混凝土的方式來進(jìn)行澆筑處理。

2 大體積混凝土配合比設(shè)計(jì)原則

根據(jù)本項(xiàng)目實(shí)際情況，混凝土的配比設(shè)計(jì)要求，其強(qiáng)度需達(dá)到了C35；抗?jié)B等級(jí)則需要達(dá)到P8；坍落度為150±30mm。具體設(shè)計(jì)原則如下。

①基于混凝土強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，為了能夠更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)大體積混凝土水化熱峰值的控制，混凝土的強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)當(dāng)從28d調(diào)整為60d。

②按照《混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程》以及《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》等相關(guān)要求來進(jìn)行配合比的設(shè)計(jì)與試配。

③對(duì)水泥的使用量進(jìn)行嚴(yán)格控制，每減少10kg的水泥，在進(jìn)行水化的過程中都能夠?qū)崿F(xiàn)水化1℃的調(diào)控，但水泥的使用量必須控制在相應(yīng)范圍內(nèi)，以免出現(xiàn)混凝土拉伸性能下降等問題，從而對(duì)大體積混凝土的溫控防裂帶來較為嚴(yán)重的影響。

④在對(duì)礦渣粉以及粉煤灰等復(fù)摻技術(shù)進(jìn)行運(yùn)用的過程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)部分的水泥用量進(jìn)行取代，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土水化熱的有效控制[2]。

⑤必須結(jié)合混凝土的具體使用性能要求來做出綜合考慮，同時(shí)還必須重視起骨料對(duì)混凝土可泵性、工作性以及收縮限制作用進(jìn)行考慮。

3 大體積混凝土原料的選擇

3.1 摻合料

對(duì)混凝土所摻入數(shù)量的粉煤灰進(jìn)行考慮，不僅能夠有效代替部分的水泥，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水泥使用劑量的控制，而且因粉煤灰顆粒球本身所具備的滾球效應(yīng)，即可達(dá)到較好的潤滑效果，就能夠達(dá)到較好的混凝土流動(dòng)性改善效果，同時(shí)還能夠充分滿足將泵送混凝土的粒徑控制在0.315mm范圍內(nèi)的15%的要求，進(jìn)而最大程度上實(shí)現(xiàn)對(duì)可泵性的有效改善，尤其是在將粉煤灰加入之后即可達(dá)到較好的降低水泥水化熱的效果，實(shí)現(xiàn)對(duì)絕熱條件溫升的有效控制。本項(xiàng)目在配比中，主要采用F類I級(jí)粉煤灰（原產(chǎn)地蕪湖發(fā)電廠），其細(xì)度為9.2%，需水比為94%，燒失量為4.02%。

3.2 水泥品種及用量

水泥水化熱是造成大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的最主要的因素，主要是因大量的水泥水化熱快速聚集，導(dǎo)致混凝土發(fā)生后期沉降和早期升溫反應(yīng)，因此導(dǎo)致內(nèi)外溫差，為此，在選擇水泥時(shí)，關(guān)鍵是選擇質(zhì)量穩(wěn)定性較高的品牌，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)水化熱水泥的控制[3]。本項(xiàng)目在經(jīng)過反復(fù)的試驗(yàn)對(duì)比之后，最終確定采用普通硅酸鹽42.5水泥（海螺牌），其標(biāo)準(zhǔn)稠度為24.6%，初始凝結(jié)時(shí)間為4h15min，終凝時(shí)間為5h28min；抗折強(qiáng)度為 7d6.2MPa，28d8.8MPa；抗壓強(qiáng)度為 7d 31.8MPa，28d 48.3MPa。

經(jīng)過大量的試驗(yàn)研究成果證實(shí)，每m3混凝土的水泥的使用量上下浮動(dòng)10kg，其水化熱所導(dǎo)致的混凝土溫度變化也會(huì)相應(yīng)的上下浮動(dòng)1℃，大體積混凝土水泥的使用量必須盡可能地保持在400kg/m3范圍內(nèi)。

3.3 骨料

在進(jìn)行大體積混凝土配合過程中，針對(duì)骨料的最基本的要求必須滿足以下幾點(diǎn)：潔凈，質(zhì)地較為堅(jiān)硬，不含有任何的有害雜質(zhì)，具有較強(qiáng)的機(jī)械性，顆粒級(jí)配較好，能夠根據(jù)設(shè)計(jì)要求的混凝土拌和物進(jìn)行配制，并在構(gòu)造物以及建筑物整個(gè)設(shè)計(jì)年限時(shí)間范圍內(nèi)，骨料的性能均不會(huì)受到環(huán)境的影響，從而使得混凝土性能產(chǎn)生有害物質(zhì)，具體的技術(shù)性能指標(biāo)也必須滿足相關(guān)操作規(guī)程。在對(duì)骨料進(jìn)行選擇時(shí)，應(yīng)當(dāng)以破碎骨料為優(yōu)先考慮，同時(shí)配合相應(yīng)比例的細(xì)骨料、粗骨料；所采用的粗骨料的級(jí)配必須良好，連續(xù)級(jí)配的粗骨料也應(yīng)當(dāng)盡可能選擇粒徑相對(duì)較大的粗骨料，但其最大的粒徑必須控制在結(jié)構(gòu)最小截面尺寸的1/4范圍內(nèi)，當(dāng)然也不能夠超過了鋼筋最小凈距的3/4。在對(duì)多級(jí)粒級(jí)骨料進(jìn)行使用期間，必須嚴(yán)格按照最佳的配比來進(jìn)行配置[4]，具體如下。

①細(xì)骨料：因細(xì)骨料的顆粒級(jí)配可直接對(duì)混凝土的可泵性、和易性帶來較大的影響，

根據(jù)本項(xiàng)目實(shí)際情況來看，建議采用中砂，故最終配合比采用了江西贛江砂，其泥塊含量為0.5%，表觀密度為2620kg/m3，含泥量為1.0%，細(xì)度模數(shù)為2.6。篩分析見表1。

江砂篩分析 表1

②粗骨料：連續(xù)粒級(jí)的粗骨料能夠較好的實(shí)現(xiàn)對(duì)水泥使用量與用水量進(jìn)行控制，同時(shí)還能夠有效兼顧泵車輸送管徑的具體尺寸，本項(xiàng)目配合比最終采用了2種碎石，其規(guī)格分別為16～31.5mm與5～25mm，根據(jù)試驗(yàn)最終確定其級(jí)配比例按照1:1進(jìn)行調(diào)配，在進(jìn)行配合處理之后碎石的泥塊含量為0%，表觀密度為2840kg/m3，含泥量為2.0%，針片狀含量為2.8%，壓碎指標(biāo)為4.6%。篩分析見表2。

配合后碎石篩分析 表2

3.4 外加劑

在加入了抗緩凝減水劑之后，其能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土強(qiáng)度的提升和用水量的控制，同時(shí)在達(dá)到上述效果的同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)對(duì)水化熱的控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水化放熱峰出現(xiàn)的降低，在保證混凝土可泵性與大體積防裂上具有非常重要的意義。根據(jù)本項(xiàng)目的實(shí)際需求，在經(jīng)過反復(fù)多次的外加劑與水泥的適應(yīng)性試驗(yàn)后，最終緩凝減水劑采用“蕪湖偉裕”牌WY-III型，具體性能指標(biāo)為減水率為14.7%，抗壓強(qiáng)度比為3d 145%、7d 144%、28d 127%；凝結(jié)的時(shí)間差為初凝為+95min，終凝為+90min；無鋼筋銹蝕現(xiàn)象。

4 結(jié)論

總而言之，針對(duì)大體積混凝土施工處理中，必須充分重視起裂縫所帶來的影響。通過分析裂縫原因，主要是因混凝土溫度升高而導(dǎo)致的，為此，采取積極有效的干預(yù)措施，將溫度變化速度和升高保持在可控范圍內(nèi)，即可最大程度上縮小混凝土的抗拉強(qiáng)度，從而達(dá)到對(duì)裂縫問題的預(yù)防。配合比處理與合理的原料選擇，能夠?qū)⒘芽p控制貫穿到整個(gè)施工過程中，從各環(huán)節(jié)來實(shí)現(xiàn)全過程控制，促使大體積混凝土整體質(zhì)量的提升。