C 40大體積底板混凝土的制備技術研究與工程應用

張鍵，廖紹鋒，陶良敬，許煒，桑迪

（安徽建工建筑材料有限公司，安徽 合肥 230001）

超厚、超大體量底板、大體積混凝土的難點主要在于膠凝材料用量較高，膠凝材料水化熱會引起混凝土澆筑體內部溫度劇烈變化產生的溫度應力，同時混凝土干燥收縮會產生收縮應力，當兩者共同作用產生的拉應力超過混凝土當前齡期抗拉強度，便會產生貫穿性危害裂縫[1]。

大量研究結果證明使用礦物摻合料可減少混凝土水化放熱和降低水化放熱速率[2-3]，在對混凝土膠凝材料優化基礎上，采用摻有緩凝組分的聚羧酸高效減水劑，在保證混凝土具有很好的工作性能的基礎上，調控水化放熱速率，實現消峰降溫。現代混凝土技術的進步在很大程度上加快了大體積混凝土底板的施工速率，提高了工程質量，并降低了材料成本和施工成本。

下文結合實際工程案例來分析大體積混凝土的配制與質量控制。

1 工程概況

蚌埠市錦繡香堤 1-2 地塊 1# 辦公樓項目位于蚌埠市東海大道與圈堤路交叉口處，為超高層辦公樓建筑，總建筑面積 91682.05m2，主體地上 41 層，地下 4 層，結構體系為鋼筋混凝土框架—核心筒結構，建筑高度為145.8m，主體辦公屋面最高點高度為 153.9m。工程筏板基礎板厚度 2600mm，混凝土強度等級為 C40，澆筑方量為 6750m3。

2 原材料選擇

2.1 水泥

水泥選擇中、低熱，強度適中，產品性能穩定的水泥，本試驗選用風陽中都水泥有限公司生產的“皖珍珠”牌 P·O42.5 級水泥，物理性能見表 1。

表1 水泥的基本性能

2.2 礦物摻合料

選用江蘇淮龍新型建材有限公司生產的 S95 礦粉，其物理性能見表 2。選用淮南平圩電廠生產的Ⅱ級粉煤灰，其物理性能見表 3。

表2 礦粉的基本性能

表3 粉煤灰的基本性能

2.3 粗骨料

選用蚌埠市本地生產的 5～25mm 連續級配碎石，其性能指標見表 4。

表4 碎石的基本性能

2.4 細骨料

細骨料分為兩種，一種是來自淮河細砂，一種是蚌埠某石料廠生產機制砂，其基本性能分別見表 5 和表6。

表5 河砂的基本性能

表6 機制砂的基本性能

2.5 外加劑

選用合肥市廬江縣明達外加劑廠生產的聚羧酸減水劑，其性能指標見表 7。適當添加緩凝組分調整緩凝時間，能延緩水化熱的釋放，降低水化熱放熱峰值[4]。

表7 減水劑性能指標

3 配合比設計與結果分析

結合安徽蚌埠市地區砂石材料和膠凝材料，根據前期生產與應用經驗，確定膠凝材料總量為 440kg/m3。在此基礎上，在保證工作性能和力學性能符合要求的情況下，以降低混凝土水化溫升、改善大體積混凝土抗裂性能為原則，采用大摻量礦物摻合料取代水泥，降低膠凝材料早期水化速率和水化熱總量。在大體積混凝土結構內部，膠凝材料水化放出的熱量不易散失，長期維持較高溫度，可促使礦物摻合料的水化反應，激發其潛在活性，使混凝土的強度發展迅速。

設計一系列試驗配合比，其中水膠比為 0.38，砂率為 39%，膠凝材料總量為 440kg/m3，礦粉和粉煤灰總摻量占膠凝材料的 35%～45%，具體配合比見表 8，混凝土性能結果見表 9。

表8 試驗混凝土配合比k g/m3

表9 混凝土性能

對比表 9 中 A1 和 A4，可以看出：粉煤灰占膠凝材料的 15% 增加到 25%，拌合物初始坍落度和擴展度有明顯的提高，說明粉煤灰能明顯改善拌合物性能；但混凝土 7d 強度下降了 16.6%，28d 強度下降了 11.6%，早期抗壓強度下降明顯。對比表 9 中 A1 和 A2，可以看出：礦粉占膠凝材料的 15% 增加到 25%，混凝土 7d 強度和 28d 強度基本相同，說明礦粉有較好的早期火山灰效應。粉煤灰的“形態效應”，能增大拌合物的流動性，改善由于摻入礦粉導致混凝土粘聚性較高、泌水性增加的趨勢，使拌合物具有較好的流動性和粘聚性；礦粉較好的早期火山灰效應，能彌補粉煤灰滯后的活性效應，二者具有較好的“強度互補效益”。可見粉煤灰和礦粉形態差異產生“工作性能互補效益”和二次水化活性差異產生“強度互補”，具有較好的耦合作用[5]。

4 混凝土實際應用

本工程筏板混凝土配合比采用 A4 進行生產，混凝土在 3 月份澆筑，環境溫度適中，混凝土入模溫度控制在 20℃ 左右，入模坍落度控制在 (180±20)mm。混凝土施工過程中合理安排施工程序，控制混凝土在澆筑過程中均勻上升；采取分層澆筑混凝土，以放松約束程度，減少每次澆筑長度的蓄熱量；過程中加強混凝土振搗，提高混凝土的密實度和抗拉強度，保證施工質量。在該工程的施工階段，為了控制混凝土的內外溫差，加強測溫和溫度監測與管理，隨時觀測混凝土內的溫度變化，內外溫差控制在 20℃ 以內。混凝土終凝后立即對覆蓋表面塑料薄膜一層，然后鋪一層土工布，防止混凝土表面失水及散熱過快而引起裂縫，同時在混凝土表面蓄 2cm 厚的水來保溫保濕養護。

生產過程中試驗室一共取樣 20 組，其試驗數據見表 10，標準養護下混凝土 28d 平均抗壓強度和 60d 平均抗壓強度分別達到設計強度的 113.0% 和 126.5%。混凝土澆筑 60d 后，現場回彈強度為 49.0MPa。現場對混凝土澆筑體里表溫度和降溫速率進行現場監測，如圖 1所示，溫度最高值為 58.3℃。

表1 0 混凝土取樣試驗數據（平均值）

5 結論

（1）通過大體積混凝土的配合比優化，控制混凝土的內外溫差，采用合適的施工養護措施，能使大體積混凝土的質量得到有效的保證。

（2）粉煤灰和礦粉配制混凝土形成的“工作性能互補效益”和“強度互補”具有較好的耦合作用。

圖1 筏板實測溫度曲線