焦賀軍

上海建工材料工程有限公司 上海 200086

1 工程概況

上海虹楊500 kV輸變電及管理用房工程地下室為地下連續(xù)墻與鋼筋混凝土內(nèi)襯墻兩墻合一的疊合墻，采用全逆作法工藝施工，施工難度大。北側(cè)工井位置內(nèi)襯結(jié)構(gòu)墻厚1 400 mm，其余內(nèi)襯結(jié)構(gòu)墻厚1 000 mm，為大體積混凝土，支模后需在墻體上層樓板開槽開孔灌注混凝土，對混凝土的石子粒徑和工作性要求非常高。針對這一情況，決定采用大體積自密實混凝土的方案。

2 技術(shù)路線

自密實混凝土的技術(shù)難點在于既要滿足混凝土流動性的要求，也要有一定的黏聚性和保水性[1-4]。另外，配比設(shè)計還要兼顧大體積混凝土的設(shè)計要求。最終確定混凝土技術(shù)方案為：外圍內(nèi)襯墻混凝土采用C40自密實混凝土，抗?jié)B等級P10，設(shè)計齡期45 d，擴展度650 mm±75 mm，粗骨料采用粒徑5～20 mm碎石。為配制性能優(yōu)良的大體積自密實混凝土，主要采用以下4種技術(shù)措施：

1）通過礦粉和粉煤灰的雙摻改善混凝土的流變性能。

2）采用聚羧酸高效外加劑，配制大流動性混凝土。同時外加劑復(fù)配了適量的增稠組分，可以有效降低混凝土離析泌水的風(fēng)險。

3）確定合適的砂石體積，讓骨料在漿體內(nèi)均勻分布，并完全被漿體包裹，砂石可以通過漿體潤滑層流動，均勻地充滿模板的各個角落。

4）在膠凝材料中使用大摻量的摻合料取代水泥，盡可能減少水泥用量，降低混凝土的絕熱溫升。

綜合應(yīng)用以上4種技術(shù)措施，配制出大體積自密實混凝土，主要著力解決了自密實混凝土大流動性與黏聚性和保水性之間的矛盾、大體積混凝土的溫升和裂縫控制兩個方面的問題。

3 大體積自密實混凝土的原材料選擇

1）水泥：采用德清南方水泥有限公司生產(chǎn)的P.O 42.5水泥，技術(shù)指標(biāo)為細度1.5%、標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量27.2%、初凝時間110 min、終凝時間190 min、3 d抗壓強度26.5 MPa、28 d抗壓強度51.2 MPa、3 d抗折強度5.7 MPa、28 d抗折強度9.1 MPa。并按現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)GB 175—2007《通用硅酸鹽水泥》進行驗收。

2）礦粉：采用上海寶田新型建材有限公司生產(chǎn)的S95級礦粉，該礦粉28 d活性指數(shù)大于95%，并按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18046—2008《用于水泥和混凝土中的?；郀t礦渣粉》進行驗收。

3）粉煤灰：采用上海電橋?qū)崢I(yè)有限公司生產(chǎn)的Ⅱ級磨細粉煤灰，并按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1596—2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》進行驗收。

4）黃砂：采用安徽蕪湖產(chǎn)中砂，細度模數(shù)2.3以上，屬于Ⅱ區(qū)，含泥量不大于3.0%。質(zhì)量指標(biāo)按JGJ 52—2006《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標(biāo)準(zhǔn)》的要求進行驗收。黃砂的技術(shù)指標(biāo)為細度模數(shù)2.4、含泥量2.2%、泥塊含量0.2%、表觀密度2 660 kg/m3、堆積密度1 540 kg/m3、孔隙率42%。

5）碎石：采用福建產(chǎn)5～20 mm連續(xù)粒級碎石，針片狀顆粒含量不大于8%，含泥量不大于1.0%，泥塊含量不大于0.5%。質(zhì)量指標(biāo)按JGJ 52—2006《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標(biāo)準(zhǔn)》的要求進行驗收。碎石的技術(shù)指標(biāo)為顆粒粒級5～20 mm、含泥量0.3%、泥塊含量0.1%、表觀密度2 720 kg/m3、堆積密度1 530 kg/m3、孔隙率44%、針片狀顆粒含量7%、壓碎指標(biāo)6%。

6）外加劑：采用上海建工材料工程有限公司生產(chǎn)的TX600型聚羧酸高效外加劑，混凝土減水率25%左右，其質(zhì)量符合GB 8076—2008《混凝土外加劑》的要求。

7）水：采用自來水。

4 大體積自密實混凝土配合比設(shè)計

配合比設(shè)計計算中依據(jù)JGJ/T 283—2012《自密實混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》，采用固定砂石體積法。自密實混凝土膠凝總量一般在400～550 kg/m3，要達到C40強度配制要求，基準(zhǔn)配合比的膠凝總量取值450 kg/m3。大體積混凝土中提高摻合料比例可以降低混凝土絕熱溫升，但是作為墻板，摻合料不宜太高，初步確定摻合料比例不超過45%。單摻礦粉混凝土容易離析泌水，保水性差，若再摻入一定量的粉煤灰，混凝土的流變性能、和易性都可以得到改善。綜合考慮，礦粉摻量取22%，粉煤灰摻量取20%，設(shè)計擴展度為650 mm±75 mm，確定每立方米混凝土中粗骨料體積取值為0.33，外加劑摻量取1.2%?；炷临|(zhì)量配合比為：水∶水泥∶黃砂∶碎石∶粉煤灰∶外加劑∶礦粉=160∶260∶865∶900∶90∶6.3∶100。

將基準(zhǔn)配合比的水膠比上下調(diào)整0.02，得到另外2組配合比，進行混凝土小試試拌。對于自密實混凝土與普通混凝土的區(qū)別就是要詳細考察混凝土的流變性能，本試驗主要通過混凝土坍落度、擴展度以及倒錐試驗來表征。3組配合比的混凝土性能如表1所示。

表1 3組配合比混凝土性能

石子在漿體中均勻分布，漿體對石子的包裹性良好，邊緣沒有泌漿，無離析泌水現(xiàn)象。將坍落度筒翻轉(zhuǎn)做倒錐試驗，將混凝土一次性裝滿坍落度筒，緩慢提起，用秒表計時，混凝土均在10 s以內(nèi)自由下落排空。

3次試拌的混凝土中，基準(zhǔn)配合比滿足試配強度要求且符合經(jīng)濟性原則，故確定為最終配比。

5 大體積自密實混凝土絕熱溫升計算

混凝土絕熱溫升會產(chǎn)生溫度應(yīng)力引發(fā)溫度裂縫，計算混凝土絕熱溫升對控制溫度裂縫很有指導(dǎo)意義。依據(jù)GB 50496—2009《大體積混凝施工規(guī)范》計算大體積自密實混凝土的最大絕熱溫升為49.6 K?；炷羶?nèi)部最高溫度預(yù)計在56.9～61.9 ℃，施工現(xiàn)場實測最高溫度55 ℃。

6 混凝土質(zhì)量控制技術(shù)措施

大體積自密實混凝土要取得好的效果，主要遵循材料優(yōu)選、配合比精心設(shè)計、小試反復(fù)驗證、生產(chǎn)過程嚴(yán)格控制的原則。

1）優(yōu)選混凝土原材料，選用普通硅酸鹽水泥，黃砂用細度模數(shù)2.3以上的中砂，采用5～20 mm連續(xù)粒級石子，并嚴(yán)格控制砂石含泥量。

2）生產(chǎn)過程中采用電腦控制計量，其具備的計量超標(biāo)報警功能，能有效保證計量的準(zhǔn)確性。

3）大體積自密實混凝土生產(chǎn)采用專料專用、定機生產(chǎn)的措施。按照混凝土計劃要求，提前做好各種材料的備料、專用材料的翻倉、上料等準(zhǔn)備工作。

4）試驗室強化生產(chǎn)過程質(zhì)量跟蹤。首車取樣檢測擴展度指標(biāo)，出廠擴展度控制在700 mm左右，對混凝土的工作性指標(biāo)進行評價，如砂、石發(fā)生質(zhì)量波動，再根據(jù)實際情況進行砂石料的計量復(fù)配、砂率調(diào)整、外加劑的摻量調(diào)整等，并在調(diào)整后繼續(xù)取樣跟蹤驗證實施效果，確保出廠混凝土各項性能指標(biāo)滿足設(shè)計要求。

5）生產(chǎn)過程中結(jié)合視頻監(jiān)控系統(tǒng)，對混凝土出料狀態(tài)進行全過程監(jiān)控，并適時調(diào)整砂石含水率，確保出廠混凝土的穩(wěn)定性。

6）工地現(xiàn)場派專職人員進行跟蹤，信息及時反饋。

7 工程效果評價

虹楊500 kV工程內(nèi)襯墻C40P10R45大體積自密實混凝土，累計完成混凝土供應(yīng)近4 000 m3，共成型60組試塊，45 d強度平均值49.5 MPa，最大值57.1 MPa，最小值46.3 MPa，標(biāo)準(zhǔn)差3.62 MPa。拆模后，墻體表面光滑，顏色均勻發(fā)亮，無蜂窩麻面、露石、露筋現(xiàn)象，沒有出現(xiàn)溫度收縮裂縫?；炷量傮w質(zhì)量穩(wěn)定，實施效果良好。