國家重大科學裝置大型地震工程項目大體積混凝土質量控制措施*

丁路靜，羅作球，孟剛，張凱峰，李微，陳全濱，姜耿

（1.中建西部建設北方有限公司，陜西 西安 710100；2.中建西部建設（天津）有限公司，天津 300450）

1 工程概況

大型地震工程模擬研究設施國家重大科技基礎設施項目位于天津大學北洋園校區西南側，項目占地 10 萬平，建筑面積 7.6 萬平，包括仿真中心和實驗中心，仿真中心地下 1 層，地上為鋼結構，4 層，最大單體跨度 28.6m；實驗中心包括大型振動臺和水下振動臺兩部分，地下 3 層，地上為鋼結構，局部 2 層，最大高度35.85m，最大單體跨度 78m，基坑最大深度 18m。

2 大體積混凝土澆筑范疇

實驗中心包括大型振動臺和水下振動臺兩部分，結構尺寸 250m×121m，地下 3 層，地上單層，局部 2層，最大高度 35.85m，最大單體跨度 78m，基坑最大深度 18.4m，地上結構為鋼結構，地下結構為鋼筋混凝土結構。

實驗中心——大型振動臺。大型振動臺區域分為：大型振動臺實驗廠房、大型振動臺輔房、大型振動臺地下工程。結構尺寸 105m×94m，臺面尺寸20m×16m，臺體自重 800t，載重 1350t。大型振動臺層高 3.7m、5.0m、4.5m，基底標高 -15.2m（局部-17.8m）。

實驗中心——水下振動臺。水下振動臺包括水下振動臺實驗廠房和水下振動臺地下工程，尺寸145m×122m，臺面尺寸 6m×6m，臺體自重 75t，水池深度 4m，設計水深 3m。水下振動臺地下工程部分為地下三層，各層層高 4m、3.95m、6.3m，-4.0m 水池底部樓板厚度為 1000mm，面積 2901m2，均為大體積混凝土。

3 質量控制措施

3.1 質量控制目標

C30P8 混凝土 90 天強度評定符合設計要求，混凝土工作性能良好，現場坍落度 180～200mm；擴展度控制在 500～600mm；入模溫度不高于 30℃；嚴禁混凝土離析。不發生質量投訴，杜絕因質量和生產問題造成的堵管，確保工程混凝土質量。

3.2 質量控制技術措施

3.2.1 原材料進廠控制

（1）水泥

水泥技術指標及要求如表 1 所示，同時符合現行國家標準 GB 175—2007《通用硅酸鹽水泥》。生產前，站點對庫存水泥進行抽檢。進場時，要求廠家提供出廠檢驗單，每車快檢合格后沖罐，并按 500 噸批次進行留樣與復驗工作。

表1 水泥性能指標要求

（2）礦粉

礦粉技術指標及要求如表 2 所示，同時滿足 GB/T 18046—2017《用于水泥、砂漿和混凝土中的粒化高爐礦渣》要求。礦粉進場時，要求廠家提供出廠檢驗單，每車快檢合格后沖罐，并按 200 噸批次進行留樣與檢測工作。

表2 礦粉性能指標要求

（3）粉煤灰

不得使用顏色偏淺、需水量較大的粉煤灰及磨細粉煤灰[1]。粉煤灰技術指標及要求如表 3 所示，同時滿足 GB/T 1596—2017《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》要求。粉煤灰進場時，站點對每車進行快檢，合格后沖罐，按 200 噸/次做好粉煤灰的留樣與檢測工作。

表3 粉煤灰性能指標要求

（4）膨脹劑

膨脹劑技術指標及要求如表 4 所示。混凝土膨脹劑應滿足 GB/T 23439—2017《混凝土膨脹劑》以及 T/CECS 540—2018《混凝土用氧化鎂膨脹劑應用技術規程》相關要求。進場時，要求廠家提供出廠檢驗單，每車快檢合格后沖罐，并按 500 噸批次進行留樣與復驗工作。

表4 膨脹劑性能指標要求

（5）細骨料

采用級配合理、質地均勻堅固的細骨料，要求含泥量和泥塊含量均≤1.0%，同時滿足 GB/T 14684—2011《建設用砂》要求。在生產過程中，按要求進行骨料驗收，保證細骨料質量一致性。監督與協調站內砂的堆放，防止混料，保證生產中的質量穩定，按照批次做好取樣檢測工作。

（6）粗骨料

采用 5～25mm 連續級配的粗骨料，相關性能要求如表 5 所示，同時滿足 GB/T 14685—2001《建設用卵石、碎石》規定。在生產過程中，按要求對骨料驗收，保證骨料質量一致性。監督與協調站內粗骨料的堆放，防止混料，保證生產中的質量穩定，按照批次做好取樣檢測工作。粗骨料中嚴禁混入影響混凝土性能的有害物質，不得混入粉煤灰、水泥和外加劑等粉狀材料[2]。

（7）外加劑

外加劑相關性能指標要求如表 6 所示，同時滿足GB 80764—2008《混凝土外加劑》要求。且不得出現假凝、速凝、分層、離析或者結皮現象，應適當延長凝結時間。每批外加劑進場后進行試配復核，試配的混凝土各項性能符合要求方能對外加劑進行驗收。

表5 粗骨料的性能指標要求

表6 外加劑性能指標要求

3.2.2 確定生產配合比

根據砂石含水率、外加劑減水率等條件，對基準配合比作出適當調整后，滿足混凝土施工和易性的要求。

生產配合比調整：在生產過程中，由于某種原因造成混凝土拌合物不能滿足要求時，需對配合比進行調整，配合比的調整需得到站總工審核，并簽字確認。

調整原則：

（1）調整要有足夠的理由和依據，不得隨意調整。

（2）調整時，需保證計量系統正常穩定。

（3）做好調整記錄。

（4）各種粉料的用量禁止調整。

3.2.3 混凝土溫度控制

（1）混凝土出機溫度不超過 25℃

水泥：通常水泥從磨機排出時的溫度是 90～150℃，用料罐儲存時溫度可以冷卻到 50～80℃，由于水泥的導熱率比較低，存儲罐內散熱比較慢，大型儲備罐每月溫度降低 2～5℃[3]，因此在項目實施前，要求水泥供應商儲存水泥，并且在攪拌站攪拌罐中也存儲水泥，其水泥的溫度不超過 60℃。

摻合料：要求供應商提前存儲礦粉、粉煤灰等，確保摻合料溫度不超過 50℃。

骨料：骨料儲備時，通常采用遮陽覆蓋、噴淋冷水、干冰噴灑等方式進行溫度控制，并及時檢測骨料溫度。

拌合水：結合混凝土拌合物溫度和環境溫度，確定拌合水溫度，通過在水中添加冰塊或者干冰的方式降低水溫，達到降低混凝土出機溫度的效果，確保混凝土出機溫度不大于 25℃。

（2）入模溫度不超過 30℃

罐車運輸采用保溫包裹，運輸時間不超過 1 小時。

每次澆筑前，做好現場施工組織、攪拌站協調，避免罐車的等待時間超過 2 小時，盡快完成混凝土澆筑，避免等待過程中混凝土升溫。

混凝土泵送時泵管外側要包裹反光材料。

（3）溫度監控措施

對出機混凝土、入模混凝土、水泥、砂、石原材料等溫度每 2 小時測量 1 次，并對測量溫度進行記錄，以作為混凝土質量控制的指導標準。

大體積底板混凝土澆筑時設專人配合項目部預埋測溫管進行溫度監測，掌握混凝土水化熱溫升情況[4-5]。

混凝土的里表溫度差（不含混凝土收縮的當量溫度）不得大于 25℃，預警溫度設為 20℃。

混凝土澆筑體表面與大氣溫差不得大于 20℃[6]。

3.3 施工過程質量控制

3.3.1 質量控制人員配置及職責

為確保大體積混凝土項目質量平穩可控，特成立質量控制組，統一部署協調，設立原材料質量控制小組、站內質量控制小組、現場質量控制小組等。

現場質量控制小組組長：總體策劃部署該抗震項目混凝土現場質量控制方案，負責大體積混凝土施工期間現場質量解釋。

現場質量控制組副組長：質量控制方案實施的協調監督，按照方案時間要求檢查核實廠站質量控制方案的準備情況。

原材料質量控制小組：每站每班安排 1 人，每站 2人，共計 3 人。負責站內原材料的質量預檢，及生產過程中進廠原材料的檢測、堆放和使用協調。

站內質量控制小組：每站每班安排質檢員 2 人、實驗員 1 名，每站至少 6 人，共計 18 人。負責混凝土生產過程質量控制，取樣留樣檢測，出站質量控制。

現場質量控制小組：按照施工方位，東、南、北三個方向，共計 8 臺地泵，10 人負責現場質量控制及混凝土測溫，負責現場混凝土質量檢查、站內反饋、協助項目進行混凝土坍落度檢測及測溫。

3.3.2 計量校核準備

在供應前供應站點對所有攪拌設備進行計量校核，做好校核記錄，確保設備計量準確。

3.3.3 質量控制方案交底

澆筑前站點以專題會議的形式完成對質檢、材料、前后臺調度、司機、操作等各關鍵崗位的質量控制方案交底。

3.3.4 站內混凝土質量控制要求

站內混凝土控制質量小組負責站內質量控制工作，具體職責如下：

（1）落實專人按不少于 4 小時/次進行砂石含水的檢測工作，確保用水量符合配合比設計要求，并做好記錄。

（2）對供應混凝土進行開盤鑒定，重點檢查混凝土坍落度、擴展度、出機溫度等性能指標，確定外加劑合適摻量，各項指標滿足要求后方可繼續生產。

（3）要求開盤前提前錄入生產配合比。

（4）通過非接觸式自收縮及平板開裂試驗驗證混凝土體積穩定性能。

（5）混凝土出廠性能要求：

坍落度 180～200mm，擴展度 500～600mm，出機溫度 ≤25℃。

（6）對每車混凝土進行目測，質量符合要求后方可出站。每 100 方對混凝土進行取樣留樣檢測。每工作班進行一次 2h 混凝土坍落度經時損失檢測，并做好檢測記錄。每車混凝土檢測出機溫度。

（7）每天不得少于一次對混凝土凝結時間的檢測，并做好檢測記錄。

（8）與現場積極溝通，根據現場澆筑速度做好站內質量調整。

3.3.5 現場質量控制要求

現場質量控制小組負責現場質量控制相關事宜，具體如下：

（1）人員配置

按照項目施工方位，及泵車臺數，確定現場質量控制負責人數，至少每臺泵車 1 名負責人，并配合項目進行溫度監測。

（2）工作內容

責任人對每車上泵的混凝土工作性進行檢查，要求所有車輛上泵前質檢提前爬罐觀測混凝土性能，避免上泵混凝土因性能達不到要求而影響施工連續性，確保混凝土不離析、不泌水，滿足施工要求。

1）出現混凝土狀態不佳、難以調整時，負責人須主動上報質量控制組組長，由組長酌情協調處理或上報組長。

2）及時向站內質量控制小組匯報現場混凝土質量與施工情況，并隨時調整，滿足現場混凝土施工要求：坍落度 180～200mm，擴展度 500～600mm，出機溫度≤30℃。

3）質量異常情況處理

對于現場離析混凝土，立即退回，并及時上報現場質量控制小組組長。

對于現場坍落度小于 180mm 的混凝土，可以加適量的外加劑進行調整（每方不超過 2kg），但嚴格禁止加水。仍舊不符合要求的退回站內處理。

4 結論

大型地震工程模擬研究設施國家重大科技基礎設施項目的建設可望對中國工程科技進步做出重要貢獻，為確保重大工程安全發揮重要作用。本文為確保項目實驗中心底板混凝土控制目標，制定并采取了一系列行之有效的質量控制措施。施工后混凝土工作性能良好，質量穩定，澆筑溫度滿足設計要求，施工效率高，能夠為今后類似工程的施工提供可借鑒經驗。