楊海濤 唐玉超

（中建商品混凝土天津有限公司，天津 300450）

前言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，高層建筑逐漸成為都市建筑的主導(dǎo)，而底板是高層建筑的基礎(chǔ)，在建筑施工中處于重要地位[1]。底板混凝土屬于大體積混凝土，在滿足抗?jié)B、抗硫酸鹽侵蝕等耐久性要求的同時(shí)，還需要對其施工早期水化熱進(jìn)行控制[2-3]。由于混凝土本身導(dǎo)熱性差，內(nèi)部熱量的聚集和外部熱量的散失，會造成混凝土內(nèi)部和表面產(chǎn)生較大的溫度差，當(dāng)溫度應(yīng)力超過其本身抗拉強(qiáng)度時(shí)，便會產(chǎn)生裂縫[4]。

課題基于天津117項(xiàng)目，工程底板混凝土強(qiáng)度等級為C50，抗?jié)B等級達(dá)到P8，工程實(shí)體橫截面尺寸為東西長103米、南北寬101米，整體厚度6.5米，歷時(shí)82h完成6.5萬方超大體積底板混凝土的澆筑，創(chuàng)下民用建筑最大體積底板混凝土的世界之最，也是國內(nèi)一次性連續(xù)澆筑方量最大的底板混凝土工程。通過優(yōu)選性能優(yōu)良的原材料，以及滿足混凝土強(qiáng)度、水化熱及耐久性能等指標(biāo)的要求，將優(yōu)選配合比成功應(yīng)用于工程中，取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

1 材料及實(shí)驗(yàn)方法

1.1 材料

水泥：采用冀東P·O 42.5水泥，比表面積350m2/kg，堿含量小于0.6%，28天強(qiáng)度為49.2MPa；粉煤灰：Cl-含量不超過0.02%，SO3含量不超過3%，游離CaO不超過1.0%，細(xì)度7.8%，燒失量2.5%，需水比92%；礦粉：活性96%，比表面積400m2/kg，流動度比97%；砂子：采用天然河沙，含泥量2.0%，細(xì)度模數(shù)2.4～2.7；石子：級配為5mm～25mm，壓碎指標(biāo)10%，含泥量1.2%。

1.2 試驗(yàn)儀器和方法

（1）SHR-650型水泥水化熱測定儀；

（2）NJ-DTC混凝土氯離子電通量測定儀；

（3）混凝土拌合物性能試驗(yàn)：采用《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50080-2002對混凝土拌合物的性能測試；

（4）混凝土抗?jié)B實(shí)驗(yàn)和抗硫酸鹽侵蝕實(shí)驗(yàn)：根據(jù)GB/T50082-2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 混凝土力學(xué)性能和工作性能結(jié)果分析

根據(jù)工程要求及相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)膠凝材料總量為450kg/m3~500kg/m3，礦物摻合料所占比例為30%~50%，水灰比范圍0.33~0.36，在確保無泌水、泌漿的前提下，使混凝土獲得最佳的工作性能，測試混凝土的坍落度和擴(kuò)展度及不同齡期的抗壓強(qiáng)度。底板混凝土配合比設(shè)計(jì)、工作性能和力學(xué)性能結(jié)果見表1。

由表1實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)：當(dāng)用水量較低為158kg時(shí)，例如第4-9組試樣，28d平均強(qiáng)度為55.8MPa，強(qiáng)度系數(shù)為112%；當(dāng)用水量較高時(shí)為164kg時(shí)，28d平均強(qiáng)度為52.1MPa，強(qiáng)度系數(shù)較低，相比兩組數(shù)據(jù)，用水量降低8kg，平均強(qiáng)度增加了7%；膠材總量在481kg以上的兩組試樣的平均強(qiáng)度為57.3MPa，膠材總量為455kg的兩組試樣的平均強(qiáng)度為53.0MPa，相比兩組數(shù)據(jù)，膠材總量增加26kg，平均強(qiáng)度增加8.1%；水泥用量低于240kg的三組試樣的平均強(qiáng)度為51.9MPa，水泥用量為265kg的兩組試樣的平均強(qiáng)度為54.6MPa，水泥用量增加25kg，平均強(qiáng)度上升了5.2%。結(jié)合工作性能與力學(xué)性能對試樣配比進(jìn)行綜合分析，優(yōu)選出了五組配合比進(jìn)行反復(fù)驗(yàn)證的試驗(yàn)后確定采用01、08、16三組配比，進(jìn)行水化熱及相關(guān)的耐久性試驗(yàn)。

2.2 混凝土水化熱分析

底板混凝土屬于大體積混凝土，混凝土澆筑前期的水化熱必須進(jìn)行適當(dāng)控制，因此，在強(qiáng)度要求得到滿足的情況下，應(yīng)當(dāng)優(yōu)選膠凝材料水化熱較低的配合比，因此對01、08、16三組膠凝材料進(jìn)行水化熱檢測，結(jié)果見表2。

由表2可知，三組配合比的3d、7d水化熱值都低于純水泥試樣，其中，3d的水化熱值最高的是01試樣，為215k J/kg，16試樣最低為174k J/kg；7d水化熱值08最低為228k J/kg；這是由于凈漿早齡期水化熱主要來源于水泥水化，水泥比例高的組別水化熱值高，而7d齡期時(shí)水化熱還受到礦粉和粉煤灰活性發(fā)揮的影響。7d水化熱值01＞16＞08，同時(shí)08的28d抗壓強(qiáng)度符合強(qiáng)度要求為57.9MPa。結(jié)合混凝土工作性，力學(xué)性能及水化熱三方面因素，08配比最為理想。

表1 配合比設(shè)計(jì)、工作性能和力學(xué)性能結(jié)果（kg/m 3）

2.3 混凝土抗?jié)B性能分析

根據(jù)GB/T50082-2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》中抗水滲透試驗(yàn)方法對01、08、16三組配合比進(jìn)行抗?jié)B試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

如表3所示，三組配合比的抗?jié)B等級均達(dá)到P10，通過滲水高度的比較，01組最低，說明其抗?jié)B性能最優(yōu)。

2.4 混凝土電通量結(jié)果分析

借助混凝土氯離子電通量儀對選定配合比01、08、16三組試樣進(jìn)行抗Cl-滲透等級評價(jià)，齡期為28d、56d，測試結(jié)果如表4。

由表4可知，配合比16在兩個(gè)齡期的電通量都比較高，說明其抗Cl-滲透能力比較低，而其他兩組結(jié)果均處于100~1000的極低范圍，說明01組和08組具有很好的抗氯離子滲透性能。與此同時(shí)，三組配比56d的測試結(jié)果相對于28d時(shí)減少了300C左右，說明采用大摻量礦物摻合料技術(shù)，降低水灰比的設(shè)計(jì)思路有助于提高混凝土的長期抗氯離子滲透性能。

表2 凈漿3d和7d水化熱

表3 抗?jié)B性能測試結(jié)果

表4 氯離子抗?jié)B透性能試驗(yàn)結(jié)果

2.5 混凝土抗堿-集料反應(yīng)性能及抗鋼筋銹蝕性能分析

依據(jù)原材料的堿含量及氯離子含量的檢測結(jié)果計(jì)算不同配合比下混凝土的堿含量和Cl-含量，結(jié)果見表5。

《混凝土堿含量限值標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定重要工程結(jié)構(gòu)潮濕環(huán)境下混凝土中的最大堿含量為3.0kg/m3；《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》GB50164中規(guī)定預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的最大氯離子含量為0.06%；由以上結(jié)果可見，各配合比混凝土的堿含量指標(biāo)和氯離子含量均符合要求。

2.6 混凝土抗硫酸鹽侵蝕性能分析

依據(jù)GB/T50082-2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》中抗硫酸鹽侵蝕試驗(yàn)方法，檢測結(jié)果見表6。

如表6所示，經(jīng)120次侵蝕其耐蝕系數(shù)為96.5%；經(jīng)抗硫酸鹽侵蝕150次，耐蝕系數(shù)為87.1%，滿足規(guī)范中不得小于75%的要求。

3 工程應(yīng)用

經(jīng)過前期大量的試驗(yàn)驗(yàn)證，確定了天津117大廈底板混凝土的施工配合比，經(jīng)過精心的施工組織策劃，于2011年12月26日至2011年12月29日，項(xiàng)目混凝土施工部攜手5家不同的混凝土生產(chǎn)單位、6個(gè)攪拌站、12條生產(chǎn)線、285臺混凝土罐車，歷經(jīng)82h連續(xù)作業(yè)，一次性完成了大廈D區(qū)6.5萬方超大體積底板混凝土的澆筑施工，混凝土質(zhì)量穩(wěn)定，性能良好，取得了良好的實(shí)施效果。其整體施工效果如圖1所示。

表5 混凝土的堿含量C l-含量計(jì)算結(jié)果

表6 硫酸鹽侵蝕試驗(yàn)結(jié)果

表7 混凝土配合比對照

圖1 底板整體施工效果圖

基于對配合比的優(yōu)化，不僅保障了底板混凝土的工作性能和耐久性能，也獲得很高的經(jīng)濟(jì)效益，與普通混凝土相比，底板混凝土每方節(jié)約成本15.2元，詳細(xì)配合比見表7。

配合比優(yōu)化節(jié)約成本：

A=（299.7-284.5）×65000=988000（元）

與此同時(shí)，項(xiàng)目采用 “混凝土總承包”的模式，將承包范圍從任務(wù)承包擴(kuò)大到管理承包，進(jìn)行合同風(fēng)險(xiǎn)化解、物資統(tǒng)一采購、配合比優(yōu)化、分包差價(jià)等措施，實(shí)現(xiàn)了較大的經(jīng)濟(jì)效益。主要措施為：首先，生產(chǎn)任務(wù)由我司統(tǒng)一承接，我司以項(xiàng)目混凝土施工部的名義進(jìn)行分包組織，保證了生產(chǎn)供應(yīng)和組織協(xié)調(diào)的順暢；其次，主要原材料由我司進(jìn)行集中采購和調(diào)撥，保證了原材料的供應(yīng)和質(zhì)量；最后，基準(zhǔn)配合比由我司制定，質(zhì)量由我司統(tǒng)一控制，保證了混凝土的質(zhì)量。

基于保障混凝土礦物摻合料的合理摻量、強(qiáng)度及耐久性能等指標(biāo)，我司順利完成117底板工程，滿足了底板混凝土體積大、設(shè)計(jì)使用年限長的要求。在創(chuàng)新了施工管理模式的同時(shí)，獲得了巨大經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 陳茜， 徐仁崇等.C100大體積鋼管混凝土的溫升控制與研究[J].混凝土與水泥制品，2013，（12）.

[2] 張仕兵，劉學(xué)良等. AP1000核電站超厚超高大型結(jié)構(gòu)模塊自密實(shí)混凝土施工關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用[J].施工技術(shù)，2014，（3）:91-95.

[3] 袁廣林，黃方意，沈華，高鵬飛.大體積混凝土施工期的水化熱溫度場及溫度應(yīng)力研究[J].混凝土，2005（2）:86-89.

[4] Kim J K. Estimation of compressive strength by a new apparent activation energy function [J].Cement and Concrete Research，2001，31（2）:217-225.