杜志磊

（北京建工集團國際建設(shè)工程有限責(zé)任公司，北京 100055）

0 引言

隨著我國“一帶一路”戰(zhàn)略的不斷實質(zhì)推進，在沿線的非洲中西部國家，由中資企業(yè)承建的大體量混凝土結(jié)構(gòu)形式建筑不斷增多，但該地區(qū)大部分國家自然環(huán)境惡劣、基礎(chǔ)工業(yè)薄弱、優(yōu)質(zhì)混凝土原材料少，甚至沒有能夠生產(chǎn)高強度等級的混凝土企業(yè)。我國大體量高標(biāo)準(zhǔn)的混凝土生產(chǎn)、施工技術(shù)已走在世界各國前列，但在非洲中西部國家最大化應(yīng)用當(dāng)?shù)卦牧?。本文是通過在非洲中西部地區(qū)剛果（布）國家首都實施的一座地標(biāo)性商務(wù)中心 “雙子座”項目，以中國混凝土施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H情況，因地制宜，在混凝土攪拌站及配套試驗室的建立、混凝土配合比的設(shè)計、當(dāng)?shù)毓橇系倪x擇、大體積混凝土施工等關(guān)鍵步驟提出方法，解決了當(dāng)?shù)貎H有特細(xì)砂在大體積混凝土上的應(yīng)用，在各方面取得了良好的效果，不僅使本項目獲得了北京市“結(jié)構(gòu)長城杯”金質(zhì)獎，也為此地區(qū)的大體積混凝土施工積累了經(jīng)驗，相信能夠給中資企業(yè)在該地區(qū)帶來一定借鑒。

1 工程概況

如圖1 所示，布拉柴維爾商務(wù)中心“雙子座”項目是由兩棟“橄欖形狀”，地下2 層地上30 層的塔樓和4 層裙樓組成，一棟為辦公樓，一棟為酒店。總建筑面積125 000m2，建筑高度135m，總造價3.86 億美元，以中國標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計、施工，建成后為剛果（布）首都布拉柴維爾的地標(biāo)性建筑，西非第一高樓。

圖1 “雙子座”幕墻完成后實景圖

本工程主體結(jié)構(gòu)混凝土最高強度等級為C50，涉及的底板和承臺的大體積混凝土量為7 600 m3。需連續(xù)澆筑底板和承臺的大體積混凝土量在剛果（布）尚屬首次，本工程距剛果河不足百米，且正值雨季，地下水位較高。

2 本工程大體積混凝土施工的特點與難點

2.1 工程質(zhì)量要求高

作為兩國元首的見簽項目，確保境外“魯班獎”是本工程一以貫之的質(zhì)量目標(biāo)。但布拉柴維爾當(dāng)?shù)鼗炷翑嚢枵据^少，僅能生產(chǎn)最高強度等級為C35 的混凝土，且供應(yīng)量根本無法滿足大體量結(jié)構(gòu)施工的需求。為解決此問題，項目部采取了自建混凝土攪拌站及配套的試驗室的方法[1]。

2.2 成品、半成品資源匱乏

當(dāng)?shù)馗鞣N成品、半成品資源匱乏，絕大部分需要從國外進口，當(dāng)?shù)貎H有混凝土原材所需的砂子、石子，水泥、外加劑和其他物資全部需要進口。運輸時間為兩個月，這對水泥的采購管理和到場后的使用管理帶來較大難度[2]。

2.3 當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)混凝土骨料少

當(dāng)?shù)鼗炷了玫募?xì)骨料僅有當(dāng)?shù)睾恿鞯奶丶?xì)砂，含泥量為0.8%～1.7%，細(xì)度模數(shù)為 1.0，使用此特細(xì)砂會較大量地增加水泥用量，這與降低水化熱而減少水泥用量的常規(guī)試配方法極為矛盾，這就需要突破常規(guī)的試配方法來確定最終配合比[3]。

2.4 單次澆筑混凝土體量大

單棟底板混凝土用量3 800m3，兩棟合計7 600 m3，約占整棟建筑混凝土用量的15%。單次澆筑混凝土量之大在剛果（布）尚屬首次，并且正值雨季，施工組織難度非常大。

2.5 混凝土裂縫控制要求高

混凝土底板本身充當(dāng)一道剛性自防水，且地下水位較高，距剛果河不足百米，如果出現(xiàn)大面積裂縫則無法保證建筑本身的使用功能和耐久性要求。這需要科學(xué)的大體積混凝土配合比和施工工藝來實現(xiàn)[4]。

3 本工程大體積混凝土實施關(guān)鍵步驟

3.1 建立混凝土攪拌站和試驗室

本工程自建的混凝土攪拌站配置兩套HZS120P 攪拌主機系統(tǒng)以保證高峰時混凝土供應(yīng)，非高峰時一備一用，同時配置3輛混凝土罐車，每小時混凝土供應(yīng)量為100m3，所有計量儀器在使用前均通過了國內(nèi)專業(yè)檢測機構(gòu)的檢驗率定。

在開工之前就建立了一個符合中國規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的試驗室，所有試驗儀器、設(shè)備均通過了當(dāng)?shù)貒覚z測機構(gòu)的率定、認(rèn)證，得到了法國監(jiān)理公司的認(rèn)可，為混凝土使用材料和采用工藝的合規(guī)性提供了保障。

攪拌站和砂石料場均搭設(shè)了防雨棚，場地設(shè)置了向外排水坡度，水泥庫房采用了集裝箱封閉存放，以保證水泥的存放質(zhì)量。

3.2 制作混凝土配合比

3.2.1 原材料情況

本工程原材料的選用如表1 所示。

表1 原材料的選用

3.2.2 配合比制作的方法措施

本工程的混凝土配合比主要依據(jù)《混凝土礦物摻合料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》和《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》等中國標(biāo)準(zhǔn)，強度等級主要以C35、C40 為主。主要方法是先初步試配，再大量試驗以調(diào)整配合比中兩種連續(xù)級配石子的摻量比例、粉煤灰摻量和砂率來確定最終配合比，取得水泥用量和低水化熱的平衡，以適應(yīng)大體積混凝土的施工，同時保證工作性能和力學(xué)性能良好[5]。

試驗過程中發(fā)現(xiàn)，不同的砂率是影響骨料總比表面積變化的主要因素，對混凝土的和易性有較大影響。通常情況下，混凝土的細(xì)骨料很少選用特細(xì)砂，相關(guān)的研究較少，無直接參考和依據(jù)。本工程通過試配的方法來確定合適的砂率，具體為：選用 30%、32%、34%、36% 和 38%五種砂率分別配制三種強度等級的混凝土來測試坍落度。結(jié)果表明，三種強度等級的混凝土坍落度均在砂率 34%～36%時達到最大值。本工程的砂率最終控制在34%～36%。

大量試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，細(xì)骨料使用當(dāng)?shù)貎H有河流特細(xì)砂的情況下，粗骨料石子的粒徑過大不利于混凝土泵送。當(dāng)5～16mm連續(xù)級配石子摻量和5～25 mm 連續(xù)級配石子摻量比例為1 ∶1時，混凝土力學(xué)性能和工作性能最優(yōu)，強度等級為C35 混凝土的28 d 抗壓強度為49.2 MPa，坍落度為220 mm，泵送過程非常順利，能夠達到本工程的要求。

通過單摻優(yōu)質(zhì)粉煤灰的方式調(diào)整配合材料，不僅能夠減少水泥用量，降低大體積混凝土的水化熱，減少混凝土的收縮，還可以對混凝土起到潤滑作用，有效提高混凝土的可泵性。試驗表明，摻加30% 優(yōu)質(zhì)粉煤灰的特細(xì)砂混凝土28 d 的抗壓強度能夠達到最大值[6]，結(jié)合大量試驗結(jié)果分析，粉煤灰的最優(yōu)摻量控制在26%～28%。

3.2.3 應(yīng)用的效果

結(jié)合當(dāng)?shù)氐奶厥庠牧?，通過調(diào)整混凝土中的砂率、粗骨料的比例、粉煤灰的摻量，配制出了力學(xué)性能和工作性能均良好的混凝土，28d 標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護試件強度均能達到設(shè)計強度的115%以上，滿足設(shè)計要求?；炷僚浜媳鹊某晒χ谱鳛楸竟こ添樌ㄟ^北京市“結(jié)構(gòu)長城杯”金獎的評定奠定了基礎(chǔ)[7]。

3.3 大體積混凝土的施工

3.3.1 分布位置

本工程基礎(chǔ)底板為C40P8 抗?jié)B混凝土，底板厚800mm，樁基承臺和核心筒部分承臺厚2.6m，屬于大體積混凝土。

3.3.2 準(zhǔn)備工作

為保證底板混凝土的連續(xù)澆筑，澆筑前配備了三班人員，交替倒班。為避免施工冷縫，澆筑小組全天連續(xù)進行施工，澆筑間歇不超40min。

各段底板混凝土量、配置混凝土澆筑泵及澆筑時間提前計算安排，如表2 所示。

表2 底板混凝土量、配置混凝土澆筑泵及澆筑時間

在混凝土運送過程中，砼罐車攪拌筒應(yīng)低速（2～4r/min）轉(zhuǎn)動，到達工地后，攪拌筒應(yīng)以8～12r/min 的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動2～3min。待攪拌筒停轉(zhuǎn)后，再使筒反轉(zhuǎn)卸料。反轉(zhuǎn)卸料速度為6～8r/min 。

底板大體積混凝土施工正值雨季，為保證混凝土施工質(zhì)量，提前準(zhǔn)備了足夠數(shù)量的塑料膜、小型抽水機和混凝土攪拌站易損零部件，準(zhǔn)備了澆筑時下雨的各種預(yù)案措施和材料、機具。

3.3.3 澆筑、降溫和養(yǎng)護方法

底板大體積混凝土采用分塊分層澆筑法，每層厚500mm，采用坡度為1:6，先進行2.6m 厚核心筒區(qū)域澆筑，由一側(cè)退向另一側(cè)，連續(xù)不間斷施工。混凝土澆筑完畢后8h 以內(nèi)，在其上部剛可行人時即對混凝土進行覆蓋注水海綿養(yǎng)護，并對埋入混凝土的導(dǎo)管注入循環(huán)降溫，同時開始進行測溫。根據(jù)測溫的情況，隨時調(diào)整導(dǎo)管降溫的注水速率和注水海綿的更換頻率，控制混凝土內(nèi)外溫差不大于25℃。當(dāng)砼內(nèi)部最高溫度與氣溫最低值之差小于20℃時停止測溫工作，澆水次數(shù)以保持混凝土面經(jīng)常濕潤狀態(tài)即可，澆水養(yǎng)護時間超過14d。

3.4 大體積混凝土裂縫控制措施

3.4.1 優(yōu)化配合比，降低水化熱

精選材料，合理調(diào)整混凝土配合比，在混凝土中摻入適量粉煤灰，減少水泥用量，降低混凝土水化熱，減少混凝土的收縮，并采用60d 強度對混凝土強度進行統(tǒng)計評定。

3.4.2 采取措施，保證原材料溫度

在砂石料場搭建遮陽棚，防止太陽直射砂石，并在使用前1h 內(nèi)向粗骨料灑水降溫。同時合理安排工序，盡量選擇在夜晚開始澆筑施工。

3.4.3 加強溫控措施，保證降溫速率

在混凝土底板中埋入導(dǎo)熱性能良好的Φ32mm×2.5mm 金屬導(dǎo)管，水平距離0.8m，豎向距離2m，在導(dǎo)管端頭采用循環(huán)泵接入，保證能夠循環(huán)降溫。根據(jù)測溫的情況，隨時調(diào)整導(dǎo)管降溫的注水速率，控制混凝土內(nèi)外溫差不大于25℃，并保證降溫速度不大于2℃/d。

3.4.4 加強養(yǎng)護，防止產(chǎn)生貫通裂縫

結(jié)合當(dāng)?shù)貤l件，通過覆蓋注水海綿來進行養(yǎng)護，根據(jù)溫度檢測數(shù)據(jù)來適時更換注水海綿。結(jié)果表明，此辦法操作簡便，效果較好。注水海綿的覆蓋有效抑制了混凝土表面溫度的過快散失，延長了散熱時間，形成了平穩(wěn)的溫度梯度，大體積混凝土材料松弛的特性得到了充分發(fā)揮，最終，由混凝土溫變產(chǎn)生的應(yīng)力小于混凝土本身的抗拉強度，無貫通裂縫產(chǎn)生。

4 結(jié)論

通過在非洲中西部地區(qū)實施的大體積混凝土施工，以中國混凝土施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H情況，因地制宜，克服了種種困難，在混凝土攪拌站及配套試驗室的建立、混凝土配合比的設(shè)計、當(dāng)?shù)毓橇系倪x擇、大體積混凝土施工等關(guān)鍵步驟上積累了成功的經(jīng)驗，解決了當(dāng)?shù)貎H有特細(xì)砂在超高層建筑混凝土施工應(yīng)用和在該氣候條件下大體積混凝土裂縫控制的問題，希望能夠給進入該地區(qū)或類似特點國家的施工企業(yè)帶來一點借鑒和啟發(fā)。