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摘要 C40级超厚大体积混凝土一次浇筑，为避免混凝土产生有害结构裂缝，在原材料选用与配合比设计、混凝土供应与浇筑、混凝土内部温度检测与表面养护等方面采取了有效的措施。
关键词大体积混凝土 浇筑 基础 裂缝
一、工程简介
北京市丽水嘉园3号楼工程，地上32层，高110.3m。地下２层，局部３层，深11.9m，为全现浇剪力墙结构，主楼与裙房间不设结构缝。基础底板分主楼和裙房两部分，其间用沉降后浇带分开，裙房基础底板厚0.5m，体积为1324 m3，主楼底板厚2.7～4.9m，体积为7800m3，混凝土强度等级Ｃ40。主楼底板配筋为Φ40国产二级螺纹钢，底部３层６排，上部２层４排，其间设暗梁。设计要求主楼底板一次浇筑，不留施工缝，以保证底板的整体性和刚度。
主楼基础底板混凝土强度高，厚度和体积大，要求一次浇筑，施工时正值炎热雨季，突出难度如下：降低大体积混凝土内部最高温度和控制混凝土内外温度差在规定限值（25℃）以内，存在３个极不利因素：一是底板混凝土超厚，又须一次浇筑，混凝土内部温度不易散发：二是混凝土强度等级高，一般需用硅525或硅425水泥，水化热高：三是在炎热季节施工，混凝土的施工温度高。在这些因素综合作用下，混凝土内部必然形成较高的温度，存在着产生裂缝的危险。为此，我们编制了较为完整的施工方案。
二、C40大体积混凝土配合比设计及试配
为降低Ｃ40大体积混凝土的最高温度，最主要的措施是降低混凝土的水化热。为此，北京住总商品混凝土中心会同十里堡、四元桥两个搅拌站实验室根据配合比设计的有关规定和施工中对混凝土的要求，如泵送、缓凝和微膨胀等进行研究。
1、材料选用
（１）水泥：选用425号矿渣水泥，其特点是水化热低（仅为硅525水泥的72%），凝结时间长，耐热性好，适用于大体积混凝土，但用于Ｃ40混凝土较为少见。
（２）粉煤灰：由于设计强度定为60ｄ抗压强度，选用Ⅰ级粉煤灰取代部分水泥可减少水化热，克服矿渣425水泥泌水率大的不足，并使混凝土后期强度达到设计要求，其掺量达100kg，这在国内也较少见。
（３）外掺剂：为减少作业层次，配制Ｃ40泵送大体积混凝土时要求膨胀剂具有复合性能，即微膨胀、高效减水（大于15%）、缓凝大于10h，经比较选用祥业公司产Ea2，掺量Ｃ×10%。
（４）粗细骨料：Ｃ40混凝土对粗细骨料要求较严格，粗骨料粒径不宜过小，含泥量要低：细骨料细度模数要大，采用Ⅱ区中砂。
2、试配及施工配合比确定
根据试验室配合比设计，共做了35个配合比的试配，养护期为7d、28d和60d。分别对不同水灰比、不同膨胀剂做了127组抗压强度试验，并对混凝土的组成材料进行了复试。确定了实施配合比，构件厂搅拌站的复试结果为：R７＝27.4、R28＝48.3、R60＝51.7（MPa）；住总水泥公司搅拌站的复试结果为：R７＝24.1、R28＝45.6、R６０＝53.2（MPa）。
实践证明，用上述配合比配制的混凝土拌合物和易性好，坍落度控制在160～180mm，不离析，基本不泌水。
二、计算混凝土内最高温度和表面温度，设计养护方案
1、计算混凝土内实际最高温度
（１）计算混凝土的绝热温升Tt：选用３种公式进行计算，为稳妥起见，取其最高值，即Tt＝47.3℃。（２）混凝土出机温度和浇筑温度经计算结果分别为30℃和31.4℃。因此混凝土内的计算最高温度为Ｔmax＝47.3+31.4＝78.7℃。
2、计算混凝土表面温度，确定养护方法
按计算结果，由于混凝土内外温差超过25℃，需采取表面保温养护方法。
借鉴其他工程经验，保温和养护可采用蓄水养护和覆盖养护两种方法。根据现场条件，前者难度较大，特别是底板厚度不一，混凝土表面温度高低有别：在环境温度骤降时，调整温差较难。为此采用覆盖保温法，选用塑料薄膜和防水岩棉被作为保温材料。岩棉被的厚度根据计算确定为３cm。
三、 大体积混凝土施工方法
1、商品混凝土供应及质量要求
由于混凝土用量大，故决定由十里堡和四元桥两个搅拌站同时供应，但要严格控制原材料和配合比，对砂石要采取降温措施，如石子浇水和砂子覆盖，保证混凝土出机温度不高于30℃。为避免混凝土产生冷缝，要求初凝时间不少于10h，混凝土出机坍落度为16～18cm。
为顺利浇筑主楼底板混凝土，先浇筑裙房底板混凝土1300 m3，基本掌握了混凝土供应和施工设备的性能等情况，为浇筑主楼底板混凝土摸索了经验。
2、主楼底板混凝土浇筑
主楼底板混凝土7800 m3，从平面上按等量混凝土分成５条线同时浇筑，其中４条线布地管，另沿基坑南坡布１台活动泵车。同时使用５台混凝土泵，另备用５台，调动３７辆罐车。为避免混凝土出现冷缝，每条线每小时必须浇筑22m3，５条线每小时共浇筑110 m3，计划用72h浇完。
浇筑方法如图１所示。５条线自西向东，采用斜面分层，用“一个坡度、薄层浇筑、一次到顶”的方法（图２）。为保证现场浇筑秩序，对混凝土泵和罐车分别编号，对口供应，并设专人指挥。
为保证振捣密实，每个浇筑带配备６台插入式振捣器，分两道布置，第一道布在卸料点，使混凝土形成自然流淌坡度，第二道布在坡脚处，确保最下部混凝土的密实。在斜面上各点要严格控制振捣时间、移动距离和插入深度，每个浇筑带配一专人振捣，严防漏振。
3、混凝土表面处理
大体积混凝土表面水泥浆较厚，浇筑后４～８h内初步用长刮尺刮平，初凝前用铁滚筒碾压２遍，再用木抹子搓平压实，以控制表面龟裂，约12h后喷表面硬化剂，并按规定覆盖养护。
4、混凝土试块制作和坍落度检测
在混凝土搅拌站和现场分别按200 m3做一批试块，其规格为100×100×100（mm），每批４组，即７ｄ、２８ｄ、６０ｄ各１组，留１组备用，做现场与实验室两种养护。
为保证混凝土的可泵性且不堵塞管道，现场每隔２～３h檢验１次坍落度，并安排专人观察每罐混凝土的出料情况，不合格者退回搅拌站。
5、降低混凝土施工温度的方法
降低混凝土的施工温度是降低大体积混凝土最大温升的重要措施，出机温度根据计算要控制在30℃以内。白天高温期间（10时～16时）加冰把水温降至10℃左右。在罐车卸料处搭遮阳棚，混凝土输送管道表面用岩棉被覆盖，避免阳光直射，把浇筑温度控制在３２℃以内。
6、混凝土内部温度监测和养护方法
（１）测温措施：顺浇筑方向固定测温布置点，共17处108点，采用垂直３～７点分布，测温设备采用上海电子仪表公司产W2G-010铜热电阻、小型长途自动记录仪和自动跟踪巡回检验仪。
预计在混凝土内部温度最高部位和截面变化部位布置应力点，即ｘ轴、ｙ轴双向，共５处20个测点，采用丹东电子仪表厂产品测试。
为同仪器测温进行对照，在平面上４处埋设直径127mm铁管进行人工测温，埋设点数的深度与仪器测温相对应。
为严格监测混凝土内部温度，坚持24h连续测温。待混凝土终凝后，每2h一次，8ｄ后每4h一次，15ｄ后每8h一次。
（２）混凝土养护措施：
根据计算要求，混凝土终凝后喷“养护灵”液，干硬后浇水润湿，盖一层塑料薄膜，上覆盖3cm厚防水岩棉被。根据测温记录，在大面或局部混凝土内外温差大于25℃时，应及时采取掀或盖岩棉被的办法进行散热或保温，控制温差在规定范围之内。
四、实施情况
１、在制订技术措施和质量控制措施的同时，还落实了组织指挥系统，逐级进行了技术交底，做到层层落实之后，主楼底板混凝土浇筑历时70h，比计划提前２h顺利完成任务。
２、混凝土终凝土后开始覆盖养护，并进行测温。第４天混凝土内部达到最高温度（75℃），比计算值78.7℃低３．７℃，混凝土表面也出现了最高温度值（50℃）。因此在大气最高温度（33℃左右）时，于下午２时掀开岩棉被散热，下午５时后气温下降，为避免出现过大温差，又及时覆盖岩棉被。第４天后温度开始下降，养护３周后，混凝土内部温度降至49℃，表面温度降至30℃，大气温度为25～30℃，连续３ｄ未出现过大温差，养护结束。
３、４０组混凝土试块强度均达到设计要求，28ｄ强度平均达到48MPa，60ｄ达到54.8MPa。
经多方组织的验收，评价表明：主楼底板大体积混凝土浇筑是成功的，Ｃ40混凝土强度完全符合设计要求，未出现任何温度裂缝，质量优良。
注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看
关键词大体积混凝土 浇筑 基础 裂缝
一、工程简介
北京市丽水嘉园3号楼工程，地上32层，高110.3m。地下２层，局部３层，深11.9m，为全现浇剪力墙结构，主楼与裙房间不设结构缝。基础底板分主楼和裙房两部分，其间用沉降后浇带分开，裙房基础底板厚0.5m，体积为1324 m3，主楼底板厚2.7～4.9m，体积为7800m3，混凝土强度等级Ｃ40。主楼底板配筋为Φ40国产二级螺纹钢，底部３层６排，上部２层４排，其间设暗梁。设计要求主楼底板一次浇筑，不留施工缝，以保证底板的整体性和刚度。
主楼基础底板混凝土强度高，厚度和体积大，要求一次浇筑，施工时正值炎热雨季，突出难度如下：降低大体积混凝土内部最高温度和控制混凝土内外温度差在规定限值（25℃）以内，存在３个极不利因素：一是底板混凝土超厚，又须一次浇筑，混凝土内部温度不易散发：二是混凝土强度等级高，一般需用硅525或硅425水泥，水化热高：三是在炎热季节施工，混凝土的施工温度高。在这些因素综合作用下，混凝土内部必然形成较高的温度，存在着产生裂缝的危险。为此，我们编制了较为完整的施工方案。
二、C40大体积混凝土配合比设计及试配
为降低Ｃ40大体积混凝土的最高温度，最主要的措施是降低混凝土的水化热。为此，北京住总商品混凝土中心会同十里堡、四元桥两个搅拌站实验室根据配合比设计的有关规定和施工中对混凝土的要求，如泵送、缓凝和微膨胀等进行研究。
1、材料选用
（１）水泥：选用425号矿渣水泥，其特点是水化热低（仅为硅525水泥的72%），凝结时间长，耐热性好，适用于大体积混凝土，但用于Ｃ40混凝土较为少见。
（２）粉煤灰：由于设计强度定为60ｄ抗压强度，选用Ⅰ级粉煤灰取代部分水泥可减少水化热，克服矿渣425水泥泌水率大的不足，并使混凝土后期强度达到设计要求，其掺量达100kg，这在国内也较少见。
（３）外掺剂：为减少作业层次，配制Ｃ40泵送大体积混凝土时要求膨胀剂具有复合性能，即微膨胀、高效减水（大于15%）、缓凝大于10h，经比较选用祥业公司产Ea2，掺量Ｃ×10%。
（４）粗细骨料：Ｃ40混凝土对粗细骨料要求较严格，粗骨料粒径不宜过小，含泥量要低：细骨料细度模数要大，采用Ⅱ区中砂。
2、试配及施工配合比确定
根据试验室配合比设计，共做了35个配合比的试配，养护期为7d、28d和60d。分别对不同水灰比、不同膨胀剂做了127组抗压强度试验，并对混凝土的组成材料进行了复试。确定了实施配合比，构件厂搅拌站的复试结果为：R７＝27.4、R28＝48.3、R60＝51.7（MPa）；住总水泥公司搅拌站的复试结果为：R７＝24.1、R28＝45.6、R６０＝53.2（MPa）。
实践证明，用上述配合比配制的混凝土拌合物和易性好，坍落度控制在160～180mm，不离析，基本不泌水。
二、计算混凝土内最高温度和表面温度，设计养护方案
1、计算混凝土内实际最高温度
（１）计算混凝土的绝热温升Tt：选用３种公式进行计算，为稳妥起见，取其最高值，即Tt＝47.3℃。（２）混凝土出机温度和浇筑温度经计算结果分别为30℃和31.4℃。因此混凝土内的计算最高温度为Ｔmax＝47.3+31.4＝78.7℃。
2、计算混凝土表面温度，确定养护方法
按计算结果，由于混凝土内外温差超过25℃，需采取表面保温养护方法。
借鉴其他工程经验，保温和养护可采用蓄水养护和覆盖养护两种方法。根据现场条件，前者难度较大，特别是底板厚度不一，混凝土表面温度高低有别：在环境温度骤降时，调整温差较难。为此采用覆盖保温法，选用塑料薄膜和防水岩棉被作为保温材料。岩棉被的厚度根据计算确定为３cm。
三、 大体积混凝土施工方法
1、商品混凝土供应及质量要求
由于混凝土用量大，故决定由十里堡和四元桥两个搅拌站同时供应，但要严格控制原材料和配合比，对砂石要采取降温措施，如石子浇水和砂子覆盖，保证混凝土出机温度不高于30℃。为避免混凝土产生冷缝，要求初凝时间不少于10h，混凝土出机坍落度为16～18cm。
为顺利浇筑主楼底板混凝土，先浇筑裙房底板混凝土1300 m3，基本掌握了混凝土供应和施工设备的性能等情况，为浇筑主楼底板混凝土摸索了经验。
2、主楼底板混凝土浇筑
主楼底板混凝土7800 m3，从平面上按等量混凝土分成５条线同时浇筑，其中４条线布地管，另沿基坑南坡布１台活动泵车。同时使用５台混凝土泵，另备用５台，调动３７辆罐车。为避免混凝土出现冷缝，每条线每小时必须浇筑22m3，５条线每小时共浇筑110 m3，计划用72h浇完。
浇筑方法如图１所示。５条线自西向东，采用斜面分层，用“一个坡度、薄层浇筑、一次到顶”的方法（图２）。为保证现场浇筑秩序，对混凝土泵和罐车分别编号，对口供应，并设专人指挥。
为保证振捣密实，每个浇筑带配备６台插入式振捣器，分两道布置，第一道布在卸料点，使混凝土形成自然流淌坡度，第二道布在坡脚处，确保最下部混凝土的密实。在斜面上各点要严格控制振捣时间、移动距离和插入深度，每个浇筑带配一专人振捣，严防漏振。
3、混凝土表面处理
大体积混凝土表面水泥浆较厚，浇筑后４～８h内初步用长刮尺刮平，初凝前用铁滚筒碾压２遍，再用木抹子搓平压实，以控制表面龟裂，约12h后喷表面硬化剂，并按规定覆盖养护。
4、混凝土试块制作和坍落度检测
在混凝土搅拌站和现场分别按200 m3做一批试块，其规格为100×100×100（mm），每批４组，即７ｄ、２８ｄ、６０ｄ各１组，留１组备用，做现场与实验室两种养护。
为保证混凝土的可泵性且不堵塞管道，现场每隔２～３h檢验１次坍落度，并安排专人观察每罐混凝土的出料情况，不合格者退回搅拌站。
5、降低混凝土施工温度的方法
降低混凝土的施工温度是降低大体积混凝土最大温升的重要措施，出机温度根据计算要控制在30℃以内。白天高温期间（10时～16时）加冰把水温降至10℃左右。在罐车卸料处搭遮阳棚，混凝土输送管道表面用岩棉被覆盖，避免阳光直射，把浇筑温度控制在３２℃以内。
6、混凝土内部温度监测和养护方法
（１）测温措施：顺浇筑方向固定测温布置点，共17处108点，采用垂直３～７点分布，测温设备采用上海电子仪表公司产W2G-010铜热电阻、小型长途自动记录仪和自动跟踪巡回检验仪。
预计在混凝土内部温度最高部位和截面变化部位布置应力点，即ｘ轴、ｙ轴双向，共５处20个测点，采用丹东电子仪表厂产品测试。
为同仪器测温进行对照，在平面上４处埋设直径127mm铁管进行人工测温，埋设点数的深度与仪器测温相对应。
为严格监测混凝土内部温度，坚持24h连续测温。待混凝土终凝后，每2h一次，8ｄ后每4h一次，15ｄ后每8h一次。
（２）混凝土养护措施：
根据计算要求，混凝土终凝后喷“养护灵”液，干硬后浇水润湿，盖一层塑料薄膜，上覆盖3cm厚防水岩棉被。根据测温记录，在大面或局部混凝土内外温差大于25℃时，应及时采取掀或盖岩棉被的办法进行散热或保温，控制温差在规定范围之内。
四、实施情况
１、在制订技术措施和质量控制措施的同时，还落实了组织指挥系统，逐级进行了技术交底，做到层层落实之后，主楼底板混凝土浇筑历时70h，比计划提前２h顺利完成任务。
２、混凝土终凝土后开始覆盖养护，并进行测温。第４天混凝土内部达到最高温度（75℃），比计算值78.7℃低３．７℃，混凝土表面也出现了最高温度值（50℃）。因此在大气最高温度（33℃左右）时，于下午２时掀开岩棉被散热，下午５时后气温下降，为避免出现过大温差，又及时覆盖岩棉被。第４天后温度开始下降，养护３周后，混凝土内部温度降至49℃，表面温度降至30℃，大气温度为25～30℃，连续３ｄ未出现过大温差，养护结束。
３、４０组混凝土试块强度均达到设计要求，28ｄ强度平均达到48MPa，60ｄ达到54.8MPa。
经多方组织的验收，评价表明：主楼底板大体积混凝土浇筑是成功的，Ｃ40混凝土强度完全符合设计要求，未出现任何温度裂缝，质量优良。
注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看