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摘要：延长石油科研中心大楼工程位于西安市高新区唐延路与科技八路交汇处东北角，由塔楼及裙楼组成，其中塔楼结构为核心筒与外框架形成外框内筒体系结构, 地下2层，地上46层，建筑总高约220m,裙楼为框架结构，地下2层，地上5层，建筑高度22.8m,工程总建筑面积约为20万平方米,该工程建设单位为延长石油集团有限责任公司，工程由陕西建工集团总公司承建, 混凝土全部采用商品混凝土,混凝土浇注总量约10万立方米。
关键词：延长石油科研中心 大楼工程塔楼基础
中图分类号：F407文献标识码： A
该工程塔楼基础为整体筏板结构,板厚3.0m,局部6.6m,筏板面积约为为4900m2,混凝土设计强度等级为C45P10,基础浇注量约为14700m3。
一．设计依据
1. 施工单位的具体要求。
2.《大体积混凝土施工规范》GB50496—2009、《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2011）、《预拌混凝土》（GB/T14902-2012）、《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）、《混凝土外加剂应用技术规范》（GB50119-2003）、《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》（GB/T18046-2000）、《粉煤灰混凝土应用技术规范》（GBJ146-90）等。
二．设计原则
1.保证混凝土标养60天抗压强度及抗渗性能满足设计要求。
2.保证混凝土的施工性能满足砼运输、泵送及灌注密实要求。
3.此工程基础属超大体积混凝土结构,混凝土配合比设计除应符合工程设计所规定的强度等级、耐久性、抗渗性及体积稳定性外，还应符合大体积混凝土施工工艺特性的要求，应合理使用材料，尽量降低混凝土单方水泥用量、降低混凝土绝热温升数值，并适当延缓放热速度，推迟混凝土水化放热峰值的时间，同时掺加SY-T抗裂剂、选用优良的原材料以抵抗砼收缩，改善混凝土的变形性能，防止因温差过大而导致温度裂缝的产生。
三．塔楼基础超大体积混凝土的性能要求
1.大体积混凝土首先要确保不出现因温度引起的贯穿裂缝及深层裂缝，而产生温度裂缝的主要原因是混凝土内外温差过大而产生应力和应变，在约束情况下当温度应力超过混凝土所能承受的抗拉强度时即会出现温度裂缝，其中水泥水化热是大体积混凝土的主要温度因素，因此混凝土首先必须采取有效措施降低水泥用量，降低水化热，确保混凝土浇筑块体在入模温度基础上的温升值不大于50℃。
2.保证混凝土中心温度不超过80℃，避免延迟钙矾石的形成及可能造成的混凝土后期强度及耐久性的衰减，同时避免混凝土降温过程收缩过大造成的开裂。
3.混凝土必须具备一定的微膨胀性能以补偿混凝土水化引起的自收缩及抵抗温度引起的变形，根据施工单位要求混凝土膨胀率应该达到万分之二。
4. 塔楼基础大体积混凝土必须满足预拌混凝土力学耐久性能要求。
5. 塔楼基础大体积混凝土必须满足预拌混凝土施工性能要求，其中和易性及初凝时间是能否保证混凝土连续施工、避免出现施工冷缝的关键要素，尤其应注意在前层混凝土初凝前将次层混凝土浇筑完毕，这一点配合比设计时应特别注意。
四．塔楼基础C45P10大体积混凝土配合比设计思路
1.大体积混凝土设计强度等级宜为C25-C40，而本工程设计强度等级为C45,同时要兼顾P10抗渗性能的要求，因此如何在强度、抗渗及绝热温升找到平衡点是设计关键环节，为保证以上性能都满足要求，原材料选择是首要问题，胶凝材料必须选择七天水化热较低而后期活性较高的材料，尤其水泥是影响力学性能、耐久性能及体积稳定性的最重要因素，所以水泥进厂时应严格对各项指标进行复检，尤其注意水化热的稳定；膨胀剂必须保证混凝土的膨胀率指标且水化热较低；泵送剂必须采用高性能减水剂；砂石骨料必须选择连续级配且综合指标为西安市场最好的材料，同时混凝土评定龄期不少于60天。
2. 超长大体积混凝土施工应选用留置变形缝、后浇带或跳仓法施工以控制结构不出现裂缝。但施工单位根据现场情况决定一次浇筑成型，因此对混凝土的膨胀率提出万分之二的要求，所以膨胀剂的选择、用量及混凝土膨胀率必须经过试验确认达到要求方可使用。
3. 保证混凝土中心温度不超过80℃就必须同时考虑混凝土浇筑温度及绝热温升，因此配合比设计施工前应准确估算绝热温升，根据绝热温升控制浇筑温度。
4. 严格控制混凝土单方用水量不大于175kg/m3（含外加剂中的用水量）。由于混凝土水化需要的用水量远低于实际用水量，绝大部分用水量是为了满足施工性能而加入的，胶凝材料用量一定时，用水量越大，力学耐久性能及均匀性越差，这一点非常不利于大体积混凝土质量控制，因此应严格控制用水量。
5. 严格控制混凝土中矿粉与粉煤灰用量不大于胶凝材料总量的50%。经过大量试验及工程验证，掺加粉煤灰及矿粉能明显改善混凝土的各项性能，尤其对水化热的降低及推迟热峰效果明显，但考虑到掺量过大对混凝土抗拉强度及抗碳化能力产生的不利影响，尤其是抗拉强度是大体积混凝土抗裂的关键，因此应适当控制掺合料的用量。
6. 根据C45P10大体积混凝土的特点及西安市场材料现状，粗骨料选用5-31.5mm碎卵石，混凝土的砂率控制在35%-42%之间，砂浆含量过高过低都不利于大体积混凝土的施工及质量控制，具体数值试验确定，以上措施可以兼顾力学耐久性能、施工性能及控制收缩开裂。
五．配合比设计方案
1. 原材料的选用：原材料的质量是生产合格产品的基石，针对基础筏板大体积混凝土结构的特点，根据西安市场现状，经过比对试验及供货能力综合考虑选用以下原材料：
①. 水泥：采用冀东水泥扶风有限公司生产的盾石牌42.5P.O水泥，活性不低于45.0Mpa，三天水化热259.3kJ/kg左右，七天水化热267.6kJ/kg左右，同外加剂及掺合料适应性良好，其主要性能指标如下：
②. 粗骨料选用泾阳5-25碎石与黑河5-31.5卵石进行复配,确保满足5-31.5mm连续级配要求，含泥量不大于1.0%，泥块含量不大于0.5%。
③. 细骨料：考虑到细骨料模度细数较小时，配制混凝土的需水量会增加，含泥量、泥块含量增大也会加大用水量和外加剂用量，加大混凝土干缩，降低耐久性能及强度，因此选用的细骨料,细度模数不宜小于2.3，含泥量不大于3.0%，泥块含量不大于1.0%，因此细骨料选用黑河中砂，确保满足上述要求。
④. 外掺料采用铜川华能电厂生产的Ⅱ级粉煤灰及西安德龙公司生产的S95级粒化高炉矿渣粉，通过大量砼试配及工程应用表明，华能电厂的粉煤灰及德龙矿渣粉化学成份优良，掺入混凝土中能明显降低混凝土的干缩值，具有优越的体积稳定性，其填充及致密性明显优于普通砼，抗渗性能超过普通砼，尤其是混凝土后期强度增长幅度大，是生产高强、高耐久性能砼必不可少的一种材料，该掺合料的主要性能如下：
⑤. 泵送剂采用陕西省高新科技开发有限公司生产的聚羧酸系列高性能减水剂。该厂是生产外加剂的专业厂家，是我省最早生产外加剂的厂家之一，技术及科研实力雄厚，该厂生产的高性能减水剂根據我公司商品砼的特点研制而成，具有优越的减水、保塑、泵送性能，同时可根据工程部位不同，提供具有降低水化热、延长凝结时间及具备引气性能的外加剂，完全可以满足大体积、高强抗渗砼的要求，该厂生产的高性能减水剂性能如下：（掺量C×2.3%）
⑥. 抗裂抗渗剂采用武汉源锦SY-T增强密实抗裂剂。该产品为特殊工艺加工而成的干粉状水泥基材料，掺入混凝土后使砼水化初期及中期产生适度体积膨胀，在结构自身约束下，产生0.2-0.5 Mpa的予压应力，从而抵消砼硬化过程中产生的收缩拉应力，从而防止或减少砼收缩裂缝，使砼内部结构更加密实、孔隙率减小，大大提高了混凝土的抗渗性能及自身抗裂能力。
⑦.水：饮用自来水。
2. 混凝土配合比的选择及性能：
①砼配合比选择：
依据设计及施工技术要求，公司试验室选用不同的材料品种规格，不同用量、砂率、坍落扩展度，胶凝材料用量从420kg/m3-500kg/m3，水泥用量从240 kg/m3-300kg/m3，掺合料比例从35%-45%，碎石卵石比例从5:5-8:2，砂率从35%-42%，膨胀剂用量从25 kg/m3-40kg/m3，坍落度从160mm-240 mm进行大量对比试验确定设计配合比，同时在精心试配的同时，结合工程实际情况，参考工程实例施工经验，優选施工配合比如下（C45P10）：
A.抗压强度：
R3=31.8MPa(达设计强度45.0 MPa的71%，达配制强度53.2 MPa的60%)
R7=40.4MPa(达设计强度45.0 MPa的90%，达配制强度53.2 MPa的76%)
R28=49.4MPa(达设计强度45.0 MPa的110%，达配制强度53.2 MPa的93%)
R60=54.6MPa(达设计强度45.0 MPa的121%，达配制强度53.2 MPa的103%)
B.抗渗性能：
抗渗P10合格，抗渗等级达到P15。
②砼性能：
A．入泵坍落度：180±20mm
在生产过程，应控制尽可能低的坍落度，尽管大坍落度混凝土易于输送和浇筑，给施工带来方便，但对大体积混凝土来说，温控防裂是关键。在相同条件下，混凝土用水量随坍落度增大而增大，有资料证明，坍落度减小5cm，胶凝材料可降低20-30 kg，绝热温升大约可降低2℃，因此应对坍落度严格予以控制。
B．初凝时间： 8-10小时
初凝时间可根据施工安排及浇筑速度确定。
C. 力学耐久性能：按国标要求制作、标准养护试件并进行试验，60天抗压强度及抗渗性能满足设计要求。
D. 施工性能：满足泵送及浇注施工要求。
③温度估算（施工日期4月15日左右，室外平均气温约18℃）：
A.混凝土拌合物温度：约为19℃
B.混凝土浇筑温度：约为20℃
C.三天后砼内部最高温度约为（砼尺寸最大散热面最小处，板厚约6.0m）：
T3dmax=65.8℃
三天后3m厚筏板内部最高温度约为：
T3dmax=58.0℃
三天后虽然绝热温升增加，但随着散热的增加，砼内部最高温度逐渐降低。
关键词：延长石油科研中心 大楼工程塔楼基础
中图分类号：F407文献标识码： A
该工程塔楼基础为整体筏板结构,板厚3.0m,局部6.6m,筏板面积约为为4900m2,混凝土设计强度等级为C45P10,基础浇注量约为14700m3。
一．设计依据
1. 施工单位的具体要求。
2.《大体积混凝土施工规范》GB50496—2009、《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2011）、《预拌混凝土》（GB/T14902-2012）、《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）、《混凝土外加剂应用技术规范》（GB50119-2003）、《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》（GB/T18046-2000）、《粉煤灰混凝土应用技术规范》（GBJ146-90）等。
二．设计原则
1.保证混凝土标养60天抗压强度及抗渗性能满足设计要求。
2.保证混凝土的施工性能满足砼运输、泵送及灌注密实要求。
3.此工程基础属超大体积混凝土结构,混凝土配合比设计除应符合工程设计所规定的强度等级、耐久性、抗渗性及体积稳定性外，还应符合大体积混凝土施工工艺特性的要求，应合理使用材料，尽量降低混凝土单方水泥用量、降低混凝土绝热温升数值，并适当延缓放热速度，推迟混凝土水化放热峰值的时间，同时掺加SY-T抗裂剂、选用优良的原材料以抵抗砼收缩，改善混凝土的变形性能，防止因温差过大而导致温度裂缝的产生。
三．塔楼基础超大体积混凝土的性能要求
1.大体积混凝土首先要确保不出现因温度引起的贯穿裂缝及深层裂缝，而产生温度裂缝的主要原因是混凝土内外温差过大而产生应力和应变，在约束情况下当温度应力超过混凝土所能承受的抗拉强度时即会出现温度裂缝，其中水泥水化热是大体积混凝土的主要温度因素，因此混凝土首先必须采取有效措施降低水泥用量，降低水化热，确保混凝土浇筑块体在入模温度基础上的温升值不大于50℃。
2.保证混凝土中心温度不超过80℃，避免延迟钙矾石的形成及可能造成的混凝土后期强度及耐久性的衰减，同时避免混凝土降温过程收缩过大造成的开裂。
3.混凝土必须具备一定的微膨胀性能以补偿混凝土水化引起的自收缩及抵抗温度引起的变形，根据施工单位要求混凝土膨胀率应该达到万分之二。
4. 塔楼基础大体积混凝土必须满足预拌混凝土力学耐久性能要求。
5. 塔楼基础大体积混凝土必须满足预拌混凝土施工性能要求，其中和易性及初凝时间是能否保证混凝土连续施工、避免出现施工冷缝的关键要素，尤其应注意在前层混凝土初凝前将次层混凝土浇筑完毕，这一点配合比设计时应特别注意。
四．塔楼基础C45P10大体积混凝土配合比设计思路
1.大体积混凝土设计强度等级宜为C25-C40，而本工程设计强度等级为C45,同时要兼顾P10抗渗性能的要求，因此如何在强度、抗渗及绝热温升找到平衡点是设计关键环节，为保证以上性能都满足要求，原材料选择是首要问题，胶凝材料必须选择七天水化热较低而后期活性较高的材料，尤其水泥是影响力学性能、耐久性能及体积稳定性的最重要因素，所以水泥进厂时应严格对各项指标进行复检，尤其注意水化热的稳定；膨胀剂必须保证混凝土的膨胀率指标且水化热较低；泵送剂必须采用高性能减水剂；砂石骨料必须选择连续级配且综合指标为西安市场最好的材料，同时混凝土评定龄期不少于60天。
2. 超长大体积混凝土施工应选用留置变形缝、后浇带或跳仓法施工以控制结构不出现裂缝。但施工单位根据现场情况决定一次浇筑成型，因此对混凝土的膨胀率提出万分之二的要求，所以膨胀剂的选择、用量及混凝土膨胀率必须经过试验确认达到要求方可使用。
3. 保证混凝土中心温度不超过80℃就必须同时考虑混凝土浇筑温度及绝热温升，因此配合比设计施工前应准确估算绝热温升，根据绝热温升控制浇筑温度。
4. 严格控制混凝土单方用水量不大于175kg/m3（含外加剂中的用水量）。由于混凝土水化需要的用水量远低于实际用水量，绝大部分用水量是为了满足施工性能而加入的，胶凝材料用量一定时，用水量越大，力学耐久性能及均匀性越差，这一点非常不利于大体积混凝土质量控制，因此应严格控制用水量。
5. 严格控制混凝土中矿粉与粉煤灰用量不大于胶凝材料总量的50%。经过大量试验及工程验证，掺加粉煤灰及矿粉能明显改善混凝土的各项性能，尤其对水化热的降低及推迟热峰效果明显，但考虑到掺量过大对混凝土抗拉强度及抗碳化能力产生的不利影响，尤其是抗拉强度是大体积混凝土抗裂的关键，因此应适当控制掺合料的用量。
6. 根据C45P10大体积混凝土的特点及西安市场材料现状，粗骨料选用5-31.5mm碎卵石，混凝土的砂率控制在35%-42%之间，砂浆含量过高过低都不利于大体积混凝土的施工及质量控制，具体数值试验确定，以上措施可以兼顾力学耐久性能、施工性能及控制收缩开裂。
五．配合比设计方案
1. 原材料的选用：原材料的质量是生产合格产品的基石，针对基础筏板大体积混凝土结构的特点，根据西安市场现状，经过比对试验及供货能力综合考虑选用以下原材料：
①. 水泥：采用冀东水泥扶风有限公司生产的盾石牌42.5P.O水泥，活性不低于45.0Mpa，三天水化热259.3kJ/kg左右，七天水化热267.6kJ/kg左右，同外加剂及掺合料适应性良好，其主要性能指标如下：
②. 粗骨料选用泾阳5-25碎石与黑河5-31.5卵石进行复配,确保满足5-31.5mm连续级配要求，含泥量不大于1.0%，泥块含量不大于0.5%。
③. 细骨料：考虑到细骨料模度细数较小时，配制混凝土的需水量会增加，含泥量、泥块含量增大也会加大用水量和外加剂用量，加大混凝土干缩，降低耐久性能及强度，因此选用的细骨料,细度模数不宜小于2.3，含泥量不大于3.0%，泥块含量不大于1.0%，因此细骨料选用黑河中砂，确保满足上述要求。
④. 外掺料采用铜川华能电厂生产的Ⅱ级粉煤灰及西安德龙公司生产的S95级粒化高炉矿渣粉，通过大量砼试配及工程应用表明，华能电厂的粉煤灰及德龙矿渣粉化学成份优良，掺入混凝土中能明显降低混凝土的干缩值，具有优越的体积稳定性，其填充及致密性明显优于普通砼，抗渗性能超过普通砼，尤其是混凝土后期强度增长幅度大，是生产高强、高耐久性能砼必不可少的一种材料，该掺合料的主要性能如下：
⑤. 泵送剂采用陕西省高新科技开发有限公司生产的聚羧酸系列高性能减水剂。该厂是生产外加剂的专业厂家，是我省最早生产外加剂的厂家之一，技术及科研实力雄厚，该厂生产的高性能减水剂根據我公司商品砼的特点研制而成，具有优越的减水、保塑、泵送性能，同时可根据工程部位不同，提供具有降低水化热、延长凝结时间及具备引气性能的外加剂，完全可以满足大体积、高强抗渗砼的要求，该厂生产的高性能减水剂性能如下：（掺量C×2.3%）
⑥. 抗裂抗渗剂采用武汉源锦SY-T增强密实抗裂剂。该产品为特殊工艺加工而成的干粉状水泥基材料，掺入混凝土后使砼水化初期及中期产生适度体积膨胀，在结构自身约束下，产生0.2-0.5 Mpa的予压应力，从而抵消砼硬化过程中产生的收缩拉应力，从而防止或减少砼收缩裂缝，使砼内部结构更加密实、孔隙率减小，大大提高了混凝土的抗渗性能及自身抗裂能力。
⑦.水：饮用自来水。
2. 混凝土配合比的选择及性能：
①砼配合比选择：
依据设计及施工技术要求，公司试验室选用不同的材料品种规格，不同用量、砂率、坍落扩展度，胶凝材料用量从420kg/m3-500kg/m3，水泥用量从240 kg/m3-300kg/m3，掺合料比例从35%-45%，碎石卵石比例从5:5-8:2，砂率从35%-42%，膨胀剂用量从25 kg/m3-40kg/m3，坍落度从160mm-240 mm进行大量对比试验确定设计配合比，同时在精心试配的同时，结合工程实际情况，参考工程实例施工经验，優选施工配合比如下（C45P10）：
A.抗压强度：
R3=31.8MPa(达设计强度45.0 MPa的71%，达配制强度53.2 MPa的60%)
R7=40.4MPa(达设计强度45.0 MPa的90%，达配制强度53.2 MPa的76%)
R28=49.4MPa(达设计强度45.0 MPa的110%，达配制强度53.2 MPa的93%)
R60=54.6MPa(达设计强度45.0 MPa的121%，达配制强度53.2 MPa的103%)
B.抗渗性能：
抗渗P10合格，抗渗等级达到P15。
②砼性能：
A．入泵坍落度：180±20mm
在生产过程，应控制尽可能低的坍落度，尽管大坍落度混凝土易于输送和浇筑，给施工带来方便，但对大体积混凝土来说，温控防裂是关键。在相同条件下，混凝土用水量随坍落度增大而增大，有资料证明，坍落度减小5cm，胶凝材料可降低20-30 kg，绝热温升大约可降低2℃，因此应对坍落度严格予以控制。
B．初凝时间： 8-10小时
初凝时间可根据施工安排及浇筑速度确定。
C. 力学耐久性能：按国标要求制作、标准养护试件并进行试验，60天抗压强度及抗渗性能满足设计要求。
D. 施工性能：满足泵送及浇注施工要求。
③温度估算（施工日期4月15日左右，室外平均气温约18℃）：
A.混凝土拌合物温度：约为19℃
B.混凝土浇筑温度：约为20℃
C.三天后砼内部最高温度约为（砼尺寸最大散热面最小处，板厚约6.0m）：
T3dmax=65.8℃
三天后3m厚筏板内部最高温度约为：
T3dmax=58.0℃
三天后虽然绝热温升增加，但随着散热的增加，砼内部最高温度逐渐降低。