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(山西潞安煤基清潔能源有限責(zé)任公司，山西 長治 046000)

引言

某煤化工油化電熱一體化油品合成項(xiàng)目，設(shè)計(jì)年綜合生產(chǎn)能力為180萬t。該工程費(fèi)托反應(yīng)器基礎(chǔ)分為兩部分，下部為鋼筋混凝土筏板基礎(chǔ)，長48.2 m，寬30.4 m，厚度3 m；上部為兩個(gè)Φ12 m圓形基礎(chǔ)，高度2 m，用于支撐反應(yīng)器罐體。費(fèi)托反應(yīng)器廠房采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，主體總高度達(dá)50 m?；A(chǔ)處理采用混凝土灌注樁，設(shè)計(jì)墊層混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C15，基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35，混凝土澆筑量共4 850 m3，屬于大體積混凝土施工。根據(jù)業(yè)主的要求，基礎(chǔ)總體施工時(shí)間為2013年6月20日至7月31日。本文結(jié)合該工程的實(shí)踐，就大體積混凝土施工中的材料、配合比設(shè)計(jì)、混凝土澆搗工藝、溫度控制、養(yǎng)護(hù)措施等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探討，供參考。

1 材料要求及配合比設(shè)計(jì)

1.1 材料要求

(1)水泥：選用潞城卓越P·S 42.5水泥，水泥的堿含量控制在3.0 kg/m3以下，氯離子含量控制在0.15%以內(nèi)，其3 d水化熱≯240 kJ/kg，7 d水化熱≯270 kJ/kg。水泥的其他性能指標(biāo)應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求及GB 175—2007《通用硅酸鹽水泥》的規(guī)定。根據(jù)試配，嚴(yán)格控制水泥用量，同時(shí)要求水泥有專庫儲(chǔ)存，貯存期不少于14 d，以保證水泥的安定性。

(2)外加劑：選用SF-2型高效泵送減水劑。在進(jìn)行試配前，必須先檢測其減水率、相容性、緩凝時(shí)間以及對(duì)強(qiáng)度的影響情況等，以便有效地降低水化熱，調(diào)整水化熱的峰值時(shí)間，防止裂縫發(fā)生，提高抗?jié)B性。其性能指標(biāo)應(yīng)符合GB 8076—2008《混凝土外加劑》的要求。

(3)摻合料：采用粉煤灰和磨細(xì)高爐礦渣粉，摻量為30%～40%，質(zhì)量要求為Ⅰ級(jí)，粉煤灰的性能指標(biāo)應(yīng)符合GB/T 1596—2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》的要求。利用粉煤灰的形態(tài)效應(yīng)、微集料效應(yīng)和活性效應(yīng)，降低單位用水量，改善混凝土和易性，減少泌水離析現(xiàn)象。同時(shí)可減少水泥用量，降低水化熱，改變混凝土的孔結(jié)構(gòu)，提高混凝土的密實(shí)度，增強(qiáng)其抗硫酸鹽侵蝕性及抗堿-集料反應(yīng)性能。

(4)骨料：采用碎石，5～25 mm連續(xù)級(jí)配，累計(jì)篩余量為：20～25 mm，30%；10～20 mm，80%；5～10 mm，95%。石子的含泥量控制在1%以下，其性能指標(biāo)應(yīng)符合GB/T 14685—2011《建設(shè)用卵石、碎石》的要求。

(5)砂：選用中砂，細(xì)度模數(shù)在2.8～3.5之間，含泥量控制在3%以下。砂的其他性能指標(biāo)應(yīng)符合GB/T 14684—2011《建設(shè)用砂》的要求。

砂石及水泥等材料應(yīng)在攪拌站搭設(shè)遮陽棚，避免在陽光下暴曬，混凝土攪拌用水應(yīng)盡可能采用溫度較低的地下水，以降低混凝土的攪拌溫度及入模溫度。

1.2 配合比設(shè)計(jì)與混凝土施工性能要求

為保證大體積混凝土施工質(zhì)量，對(duì)配合比設(shè)計(jì)與混凝土施工性能的主要要求如下：

(1)水膠比：0.4～0.5。

(2)混凝土強(qiáng)度：C35。

(3)砂率：38%～40%。

(4)混凝土坍落度：160 mm±20 mm。

(5)混凝土初凝時(shí)間：>4 h。

(6)入模溫度：控制在25 ℃以下。

(7)充分利用混凝土的后期強(qiáng)度。

1.3 配合比試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用當(dāng)?shù)氐脑牧?，進(jìn)行了多次不同配合比試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，確定了該工程大體積混凝土的配合比(見表1)。

表1 大體積混凝土配合比 kg/m3

實(shí)測混凝土容重為2 436 kg/m3，和易性良好，28 d強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的108%，60 d強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的136%，抗?jié)B性能高于S10的要求，混凝土經(jīng)時(shí)坍落度90 min不超過35 mm，具有良好的泵送性，滿足施工要求。按文獻(xiàn)[1]中的方法進(jìn)行計(jì)算，澆筑完成后t段時(shí)間的混凝土絕熱溫升見表2。

表2 混凝土的絕熱溫升計(jì)算值

該工程施工時(shí)面臨雨季，需考慮施工排水，但施工場地狹窄，而平面長度較長，應(yīng)合理布局。

2 混凝土的攪拌、運(yùn)輸和澆筑

2.1 混凝土攪拌與運(yùn)輸

預(yù)拌混凝土由指定攪拌站負(fù)責(zé)，采用混凝土罐車運(yùn)輸，每車裝載量為7.5 m3。根據(jù)筏板基礎(chǔ)施工平面布置、攪拌站生產(chǎn)能力、施工進(jìn)度及人員等情況，在現(xiàn)場基坑兩側(cè)布置4臺(tái)汽車泵，每臺(tái)泵車配備5臺(tái)混凝土運(yùn)輸車。

2.2 混凝土澆筑

該工程混凝土澆筑采用推移式連續(xù)澆筑，混凝土澆筑沿長邊方向自一端向另一端進(jìn)行，應(yīng)盡可能縮短間歇時(shí)間，并在前層混凝土初凝之前將次層混凝土澆筑完畢。混凝土的澆筑厚度根據(jù)所用振搗器的作用深度及混凝土的和易性確定，控制混凝土分層澆筑厚度≯500 mm，并應(yīng)確保各層混凝土澆筑的連續(xù)性，上下層混凝土澆筑的時(shí)間間隔不得超過混凝土的初凝時(shí)間。分層澆筑混凝土?xí)r采用斜面分層法澆筑，遵循“斜向分層，分層振搗，循序鋪填”的方法，以確?；炷恋臐仓|(zhì)量。

大體積混凝土澆筑的勞動(dòng)強(qiáng)度很大，在混凝土澆筑作業(yè)的人員按排上，每臺(tái)泵配備8人(1人放料，3人振搗，3人平整，1人看模)，配備3個(gè)班組，共96人輪換作業(yè)。本次混凝土澆筑在7月中旬，平均氣溫18～25 ℃，夜間最低氣溫12 ℃，白天最高氣溫32 ℃，晝夜溫差大，為確保大體積混凝土連續(xù)澆筑，另安排5人作為機(jī)動(dòng)。

2.3 混凝土振搗

在每層混凝土的前后均布置振搗器，每個(gè)布料口布置4根，以確保中、下部混凝土的密實(shí)。澆筑向前推進(jìn)時(shí)，振動(dòng)器也相應(yīng)跟上，對(duì)鋼筋密集處要特別加強(qiáng)振搗，以確保整個(gè)混凝土的質(zhì)量。

振搗方式采用單一的行列形式，不要與交錯(cuò)式混用，以免漏振。振搗棒移動(dòng)間距為500 mm，振搗棒距離模板300 mm。在振搗過程中，宜將振動(dòng)棒上下略有抽動(dòng)，以便上下振動(dòng)均勻。對(duì)每一插點(diǎn)要掌握好振搗時(shí)間，用時(shí)過短不易振實(shí)，振搗時(shí)間過長又可能產(chǎn)生混凝土離析現(xiàn)象，一般每個(gè)點(diǎn)的振搗時(shí)間為20～30 s，快插慢拔，以混凝土表面不再明顯下沉、不再出現(xiàn)氣泡、表面泛出灰漿為準(zhǔn)。對(duì)相鄰布料設(shè)備的接搓部位，振搗時(shí)應(yīng)超出搭接部位至少500 mm，以免出現(xiàn)漏振。在振搗過程中，應(yīng)特別注意對(duì)成品的保護(hù)，嚴(yán)禁振搗棒碰擊預(yù)埋螺栓、測溫探頭等，以防其發(fā)生變形和移位，振搗棒距離上述物件必須保持在300 mm左右。

為提高混凝土的密實(shí)度，改善其抗裂性能，混凝土振搗采用二次振搗的方法。在新澆混凝土覆蓋下一層混凝土?xí)r，振搗棒應(yīng)插入下一層混凝土中50 mm左右進(jìn)行振搗。二次振搗在混凝土初凝前完成。

2.4 混凝土表面處理

混凝土澆搗后，先按設(shè)計(jì)標(biāo)高用2 m刮尺刮平，混凝土收水并開始初凝時(shí)，用木抹子進(jìn)行抹壓，將面層的小凹坑、氣泡眼、砂眼和腳印等壓平。在混凝土終凝前再進(jìn)行二次抹面，用木抹子找平，搓磨2～3次，以提高混凝土的表層密度，消除收縮裂縫及混凝土表面的其他痕跡，形成最終的混凝土面。

對(duì)圓形基礎(chǔ)區(qū)域采用人工鑿毛處理，除去混凝土表面的水泥薄膜、松動(dòng)的石子和軟弱的混凝土層，并將其沖洗干凈，不得積水。

3 混凝土的測溫措施

3.1 測溫點(diǎn)布設(shè)

該工程混凝土的測溫分為熱電偶測溫和溫度計(jì)測溫兩種形式。溫度監(jiān)測點(diǎn)的布置范圍為基礎(chǔ)澆筑體平面對(duì)稱軸線的一半?yún)^(qū)域?yàn)闇y試區(qū)，在測試區(qū)內(nèi)監(jiān)測點(diǎn)按平面層布置。測溫點(diǎn)沿混凝土澆筑體厚度方向，自上而下50 mm、800 mm、1 500 mm、2 200 mm、2 950 mm，共5層布置，即混凝土外表、底面、中心以及上中部、下中部測溫點(diǎn)，共計(jì)60個(gè)，其中24個(gè)熱電偶，36個(gè)測溫孔。另外，在混凝土外表面的養(yǎng)護(hù)膜內(nèi)布置10個(gè)溫度測點(diǎn)，在大氣環(huán)境中布置氣溫測點(diǎn)2個(gè)，合計(jì)72個(gè)。測溫孔采用直徑Φ50 mm的鋼管。

3.2 熱電偶的安裝及保護(hù)

(1)為了防止所埋設(shè)的傳感器和導(dǎo)線遭到損傷或破壞，應(yīng)在其他工序完工之后、混凝土澆筑之前鋪設(shè)。

(2)熱電偶安裝前，必須在水下1 m處經(jīng)浸泡24 h不損壞。

(3)熱電偶接頭的安裝位置應(yīng)準(zhǔn)確，固定應(yīng)牢固，并應(yīng)與結(jié)構(gòu)鋼筋及固定架金屬體絕熱。

(4)熱電偶的引出線宜集中布置，并予以保護(hù)。

(5)對(duì)熱電偶的周圍應(yīng)進(jìn)行保護(hù)，在測點(diǎn)部位設(shè)置標(biāo)示牌。在混凝土澆筑過程中，下料時(shí)不得直接沖擊測溫元件及其引出線；振搗時(shí)，振搗器不得觸及測溫元件及引出線。

3.3 測溫要求

(1)自混凝土入模至澆搗完畢的3 d內(nèi)，每隔2 h測溫1次，此后每隔4 h測溫1次，溫度下降階段每8 h測溫1次。一般在14 d后可停止測溫；或溫度梯度<20 ℃時(shí)，可停止測溫。

(2)每測溫1次，應(yīng)記錄、計(jì)算每個(gè)測溫點(diǎn)的升降值及溫差值，及時(shí)繪制各點(diǎn)的溫度變化曲線和斷面的溫度分布曲線。

(3)若混凝土內(nèi)外溫差>22 ℃，或發(fā)現(xiàn)溫控?cái)?shù)值異常，必須迅速通知現(xiàn)場管理人員，并采取相應(yīng)的措施。

4 混凝土體內(nèi)降溫措施

該工程采用內(nèi)部降溫的方法控制混凝土的內(nèi)外溫差，在夾層鋼筋上下各預(yù)埋1趟冷卻循環(huán)水管，送入循環(huán)冷卻水。冷卻水管采用Φ50 mm的鋼管，利用筏板基礎(chǔ)鋼筋支架固定，鋼管水平間距1 000 mm左右，上下層間按梅花形交錯(cuò)布置，間距12 m設(shè)置1個(gè)進(jìn)出水口，并將進(jìn)水口與出水口分別串聯(lián)，在總進(jìn)水口安裝閥門控制水的流量，以控制降溫速度?；炷恋睦鋮s在其剛澆完就開始進(jìn)行，控制進(jìn)水水溫>10 ℃，以防止水管周圍產(chǎn)生溫度裂縫。冷卻水管的出水引出排放至循環(huán)水池，供循環(huán)使用。當(dāng)出水溫度過高時(shí)，可排至道路一側(cè)的排水溝。

5 混凝土的外保溫與養(yǎng)護(hù)措施

5.1 保溫

混凝土經(jīng)二次抹壓后，當(dāng)人踩在上面無明顯腳印時(shí)，隨即用塑料膜覆蓋嚴(yán)實(shí)，加蓋兩層草袋，并利用降溫管排出的熱水進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)，以減少混凝土表面的熱擴(kuò)散，延長散熱時(shí)間，減小混凝土內(nèi)外溫差。由于當(dāng)?shù)貢円箿夭钶^大，入夜前，再在草袋表面覆蓋1層塑料薄膜。在養(yǎng)護(hù)過程中，可根據(jù)實(shí)測溫度及降溫梯度增減覆蓋層，當(dāng)混凝土內(nèi)外溫差趨于25 ℃(溫差達(dá)20 ℃時(shí)報(bào)警)或降溫梯度趨于>1.1 ℃/d時(shí)，應(yīng)適當(dāng)保溫，可在表面增加草袋；當(dāng)降溫梯度過小時(shí)，可減少草袋的層數(shù)。

5.2 養(yǎng)護(hù)

(1)在混凝土養(yǎng)護(hù)過程中，養(yǎng)護(hù)人員應(yīng)經(jīng)常檢查草袋和薄膜的遮蓋情況，及時(shí)恢復(fù)受風(fēng)吹動(dòng)或人為移動(dòng)的遮蓋物。

(2)要經(jīng)常檢查與混凝土面接觸的兩層草袋，使之保持濕潤，如果草袋干燥，則掀開上層薄膜和草袋澆水，然后將薄膜和草袋恢復(fù)原狀。

(3)養(yǎng)護(hù)人員應(yīng)特別注意混凝土表面的變化情況，如果發(fā)現(xiàn)表面泛白或出現(xiàn)干縮細(xì)小裂縫時(shí)，應(yīng)立即仔細(xì)遮蓋并充分澆水，延長澆水天數(shù)，以盡量補(bǔ)救。

(4)養(yǎng)護(hù)澆水時(shí)，不得將水管放在草袋上任水自流，必須邊澆水邊移動(dòng)，應(yīng)采取噴式澆水，不得直沖混凝土面。澆水完畢，應(yīng)及時(shí)將薄膜和草袋恢復(fù)原狀。

5.3 養(yǎng)護(hù)期限

混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)間至少為14 d，降溫梯度應(yīng)保持在≯1.1 ℃/d。同時(shí)必須滿足以下兩個(gè)條件：混凝土中心溫度與表面溫度相差<25 ℃；表面溫度與環(huán)境溫度相差<15 ℃時(shí)，方可拆除保溫層和模板。

在養(yǎng)護(hù)期間，要求施工技術(shù)人員應(yīng)隨時(shí)關(guān)注溫度測控?cái)?shù)據(jù)及天氣變化情況，一旦出現(xiàn)異常，應(yīng)及時(shí)對(duì)冷卻循環(huán)水和覆蓋層進(jìn)行調(diào)整，保證各控制參數(shù)處于標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范的允許范圍內(nèi)。

6 結(jié)語

該工程大體積混凝土施工自2013年7月6日開始，經(jīng)過近4個(gè)晝夜的連續(xù)澆筑，于7月10日結(jié)束，養(yǎng)護(hù)3周后拆模，混凝土表面未發(fā)現(xiàn)裂縫，證明所采用的施工方案是可行的。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王鐵夢.工程結(jié)構(gòu)裂縫控制[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997.