大體積混凝土配合比設(shè)計及工程應(yīng)用

（中鐵十二局集團國際工程有限公司，天津 300300）

0 引言

臨滄臨翔至清水河高速公路LQTJ2-1 標(biāo)段，起訖里程為K42+600～K48+080，線路全長5.48km。主要工程有隧道2 座，單洞總長9628m，分布在標(biāo)段兩端。小里程端為大興鄉(xiāng)隧道出口，左洞長2910m，右洞長2910m；大里程端為扎拉寨隧道進口，左洞長1913m，右洞長1895m。橋梁2 座，單線總長1007m。其中戶賽河Ⅰ號大橋單線長428m，與大興鄉(xiāng)隧道出口相連；戶賽河Ⅱ號大橋單線長579m，與扎拉寨隧道進口相連。兩座橋梁共計144片40m 預(yù)制T 梁，最高橋墩77m。路基長度145m，位于標(biāo)段中間，均為路塹形式。設(shè)計7 級邊坡，挖方量37 萬m3，土方占1/3，石方占2/3。

1 設(shè)計依據(jù)

（1）JGJ55—2011《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》；

（2）JTGE30—2005《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規(guī)程》；

（3）JTG/TF50—2011《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》；

（4）GB/T50081-2019《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法》

（5）GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能試驗方法》

（6）GB50164-2011《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》

（7）設(shè)計圖紙

2 設(shè)計技術(shù)指標(biāo)及要求

（1）設(shè)計強度等級：C50；

（2）根據(jù)結(jié)構(gòu)特點及施工條件：混凝土坍落度控制在160±20mm；

（3）使用部位：橋梁工程（梁板/橋面鋪裝）

3 原材料

水泥：保山海螺水泥有限責(zé)任公司生產(chǎn)的P·O52.5 水泥；表一

砂：幸福南汀河砂場/河砂；細(xì)度模數(shù)為3.0；表二

粗集料：勐定下城碎石場，9.5-26.5mm 連續(xù)級配，摻配比例4.95-9.5mm（20%）、9.5-26.5m（80%）

表三水：勐撒鎮(zhèn)飲用水；

減水劑：云南安廈新材料科技有限公司生產(chǎn)AS-PCH 型聚羧酸高性能減水劑，摻量1.1%

4 大體積混凝土配合比設(shè)計配比設(shè)計

4.1 原材料選擇

①水泥，水泥的選用應(yīng)是低溫水合物，低水泥堿含量。②采用優(yōu)質(zhì)煤灰和S95級礦物混合物減少水泥用量，高質(zhì)量粉煤灰混合物可減少試驗結(jié)果的數(shù)量，表明降低混凝土收縮可能性對混凝土強度影響不大。添加一定量的礦粉，提高混凝土的工作能力和泵送能力，但雖然可以延長混凝土的護發(fā)素時間，減少產(chǎn)生的水合熱，但過量的含量會導(dǎo)致大體積混凝土開裂，影響隨后的強度，因此需要考慮培養(yǎng)基的數(shù)量。③骨料的改性是混凝土的主要成分，選用良好的晶粒形狀，多層骨料可提高混凝土密度，減少粘結(jié)劑用量，從而降低水合熱。④高性能減水劑和膨脹機是混凝土配合比中常用的兩種添加劑，緩蝕劑的原理是通過延緩混凝土硬化來降低水合熱。對于高耐久性要求或改進混凝土和輕質(zhì)，增加空氣劑可能是合適的。膨脹劑可以定量膨脹混凝土本身，以減少大規(guī)模混凝土引起的裂縫。

4.2 溫度控制

在澆筑過程中，通過在混凝土內(nèi)放置直徑約15-20 厘米的冷卻管降低了大體積混凝土中央部分的溫度，但應(yīng)注意所使用的冷卻水通常是自來水。隨后，在大體積混凝土冷卻過程中，應(yīng)定期嚴(yán)格控制管段水溫，如果自來水壓力不能有效保證管內(nèi)正常水流，應(yīng)安裝水泵，并合理考慮實際情況。此外，在大體積混凝土施工過程中，需要合理增加冷卻管道長度，因為冷卻管道長度會影響大體積混凝土內(nèi)部的溫度控制，增加冷卻管道長度可以在一定程度上保證大體積混凝土內(nèi)部的溫度穩(wěn)定。最后，應(yīng)當(dāng)指出的是，在大體積混凝土施工中，混凝土內(nèi)部溫度必須嚴(yán)格控制（凝結(jié)土水合熱內(nèi)部的最高溫度通常顯示在60～70h 之間，內(nèi)部的最高平均溫度不得超過60℃，最高溫度不得超過65℃），合理的調(diào)整冷卻水管的流量，這樣做的最大目的是為能夠最大程度的降低混凝土與冷卻水的溫差。因此，應(yīng)該加強對相應(yīng)措施的管控[2]。

4.3 粉煤灰的應(yīng)用

隨著粉煤灰含量的增加，水泥熟料含量相對下降，凝固緩慢，早期強度較低。年齡大于28 天時，粉煤灰的二次水合開始，甚至可能超過與混凝土相同的強度水平。因此，在施工過程中，強度值的需求可以根據(jù)實際使用需要確定，然后可以合理確定粉煤灰4 的含量。透明玻璃珠粉煤灰晶體，由于其形狀結(jié)構(gòu)，2021.01|21 工藝后加入相應(yīng)的粉煤灰，混凝土的工作性能顯著提高。因此，在大體積混凝土配合比設(shè)計中，要嚴(yán)格控制粉煤灰的摻入，并用部分水泥代替，不僅要滿足混凝土性能的要求，還要保證混凝土質(zhì)量，還要降低大體積混凝土內(nèi)部的溫度，避免裂縫。5

4.4 總體配比設(shè)計

水泥施工選材主要選用普通硅酸鹽水泥P O52.5，一次冷凝時間為139min，最終冷凝時間為191min，3d、28d 抗壓強度分別為33.8MPa 和65.2MPa礦渣粉，其活性指數(shù)為80%、95%、7d 內(nèi)的實際表面積為44.0 %。添加劑是聚羧酸減水劑，實際減水率為26%，每小時的變化率為20mm，正常水溫為53%。根據(jù)交通工程施工目標(biāo)，大體積混凝土在使用中必須按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行，除充分滿足工程施工的穩(wěn)定性、安全性外，還應(yīng)加強對混凝土配合比的重視。為了保證大體積混凝土的質(zhì)量，要求嚴(yán)格控制混凝土建筑材料、水熱、養(yǎng)護等各項要求，保證大體積混凝土的質(zhì)量。7

5 臨清高速公路T 梁混凝土項目施工的難點及解決措施

5.1 橋梁夾在大興隧道出口和扎拉寨隧道進口中間，兩座橋最高橋墩77m，梁場場地緊缺，地理位置崎嶇，最終選擇在7 級高邊坡路塹上，由于場地有限，所以只設(shè)置了14 個存梁臺座，大興工區(qū)攪拌站到梁場的便道山路十八彎，有一定的距離，一下雨罐車基本不敢走，前期在這樣艱苦的環(huán)境下在山上挖便道，崎嶇的便道也進行了水泥混凝土硬化，下雨天進行相應(yīng)的防滑措施，不斷克服了重重困難。

5.2 混凝土原材料的選擇，由于云南地區(qū)地形地貌復(fù)雜交錯的特殊性，且施工地點在海拔高達1365 米的高原地帶，路確實不好走，從外面來的材料進來一趟真的是非常不容易，并且T 梁對材料等各方面性能指標(biāo)要求比較高，所以來來回回對比了好幾家材料廠家，取樣經(jīng)過反復(fù)的試驗檢測和調(diào)整，確保所有原材料都符合規(guī)范和設(shè)計要求，最終確定了：保山海螺水泥P.O52.5、幸福鎮(zhèn)南汀河砂場、孟定下城石場、云南安廈新材料科技有限公司生產(chǎn)AS-PCH 型聚羧酸高性能減水劑、勐撒鎮(zhèn)飲用水。

5.3 攪拌站操作手都是專門請老師給予技術(shù)培訓(xùn)帶證上崗，并且配一名專職帶證試驗檢測人員隨時控制質(zhì)量，技術(shù)過硬，確保穩(wěn)扎穩(wěn)打。施工現(xiàn)場工人經(jīng)過培訓(xùn)上崗，澆筑混凝土之前，配合監(jiān)理工程師對鋼筋直徑、數(shù)量、間距、排放位置、保護層厚度及模板的位置、強度剛度穩(wěn)定性及嚴(yán)密性嚴(yán)格控制，確保都符合設(shè)計和規(guī)范要求?；炷翍?yīng)在初凝前連續(xù)分層澆筑，減少澆筑層厚度，加快混凝土散熱速度，澆筑過程中邊模兩邊配備附著式振搗器，梁頂上用長度合格的插入式振搗器同時振搗，防止出現(xiàn)冷縫和蜂窩麻面，保證外觀質(zhì)量。各個工序在澆筑試驗梁的時候都熟記于心，根據(jù)情況反復(fù)調(diào)試，最終達到規(guī)范和設(shè)計要求。

5.4 結(jié)構(gòu)主體拆模也是嚴(yán)格按照規(guī)范和設(shè)計要求在混凝土達到一定的強度時在進行拆除，拆模后應(yīng)及時養(yǎng)護，配備養(yǎng)護蒸汽發(fā)生器裝置，頂板覆蓋土工布灑水養(yǎng)護，豎向結(jié)構(gòu)應(yīng)貼保溫保濕薄膜，自動噴水養(yǎng)護。

5.5 由于場地有限和工期緊的問題，今年春節(jié)全體人員不休假加班加點趕工期。質(zhì)量問題更是不能懈怠，每一片梁都堅守在施工一線從取樣，混凝土工作性控制，做塌落度，做標(biāo)養(yǎng)和同養(yǎng)試件及壓強度，進行回彈強度和鋼筋保護層等進行相關(guān)的試驗檢測，均符合規(guī)范和設(shè)計要求。目前已經(jīng)累計制梁64 片，架設(shè)54 片，戶賽和Ⅰ號大橋右幅已經(jīng)架通，目前在做橋面系。

6 結(jié)束語

在降低混凝土出現(xiàn)裂縫的同時我們應(yīng)該在混凝土配合比的設(shè)計中進行整體的著重考慮，尤其對混凝土的水化熱和室外內(nèi)溫差。同時應(yīng)該在摻合料的時候選擇合適的緩凝高效外加劑，通過利用合理的科學(xué)計算和抗裂計算、結(jié)合現(xiàn)場的檢測，從而來降低混凝土出現(xiàn)的裂縫的可能性，設(shè)計理論的驗證階段也是施工階段中最關(guān)鍵的一步，所以在施工階段前就應(yīng)該對大體積的混凝土進行有效的大體積混凝土澆筑技術(shù)、養(yǎng)護施工方案、以及大體積混凝土的設(shè)計強度。隨著我們國家的建筑行業(yè)的飛速發(fā)展的進步，在工程建設(shè)中充分的錄用了大體積混凝土的施工思路。同時在運用大體積混凝土的同時出現(xiàn)的這些問題也將受到了行業(yè)人員的重點關(guān)注點，從最開始的對大體體積混凝土的材料選擇、再到對混凝土的配合比設(shè)計。如果在施工的過程中沒有把控好就會出現(xiàn)水化熱和裂縫的情況。所以我們在對混凝土的配合比的設(shè)計中應(yīng)該充分的遵守混凝土的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計規(guī)范，同時也應(yīng)該結(jié)合施工現(xiàn)場，將設(shè)計思維與現(xiàn)場的施工工藝和技術(shù)要點相互融合，保證建筑物的施工質(zhì)量，促進建設(shè)工程的可持續(xù)發(fā)展。8