大體積混凝土配合比設(shè)計(jì)及工程應(yīng)用

大體積混凝土配合比設(shè)計(jì)及工程應(yīng)用通過前期大量的試驗(yàn)和工程應(yīng)用，利用補(bǔ)償收縮混凝土技術(shù)，結(jié)合跳倉法施工，大幅度減少后澆帶數(shù)量，控制混凝土的中心溫度峰值并延遲峰值出現(xiàn)的時間，來解決混凝土硬化期間由于水泥水化熱過程釋放的水化熱所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力和混凝土干縮應(yīng)力的共同作用，導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的開裂及耐久性問題。1工程概況屬于超長大體積混凝土結(jié)構(gòu)，普遍超長超厚，而且厚度變化大。2試驗(yàn)部分采用60天強(qiáng)度作為混凝土的驗(yàn)收強(qiáng)度，考慮北京地區(qū)市售的水泥品種狀況，無法選擇中熱或低熱水泥，只能選擇普通硅酸鹽水泥，通過大摻量粉煤灰控制混凝土的中心溫度峰值，摻加膨脹劑補(bǔ)償混凝土收縮，采用自制聚羧酸高性能減水劑，配合比設(shè)計(jì)時采用低膠凝材料和低水膠比原則來控制混凝土的干縮和水化熱引起的溫度應(yīng)力。2.1原材料水泥：P·O42.5低堿水泥，其性能指標(biāo)見表1。粉煤灰：大唐同舟F類Ⅱ級粉煤灰，其性能指標(biāo)見表2。礦粉：三河天龍S95級礦粉。骨料：張家口福泰天然砂，屬Ⅱ區(qū)中砂；淶水順合5～25mm連續(xù)級配碎石。膨脹劑：中巖科技，Ⅱ型。減水劑：自行研制的減縮型聚羧酸高性能減水劑，其性能指標(biāo)見表3。2.2大體積混凝土主要技術(shù)指標(biāo)質(zhì)量要求：強(qiáng)度等級為C40P10；現(xiàn)場入模坍落度為（200±20）mm；混凝土和易性良好，無離析泌水現(xiàn)象；夏季初凝時間不小于20h，終凝時間不大于30h，冬季初凝時間不小于16h，終凝時間不大于24h。溫度指標(biāo)：大體積混凝土入模溫度控制在5～30℃；澆筑體在入模溫度基礎(chǔ)上的溫升值不大于50℃；且控制混凝土中心最高溫度不超過70℃；混凝土里表溫差不大于25℃；降溫速率不大于2℃/d；拆除保溫覆蓋時混凝土澆筑體表面與大氣溫差不大于20℃。2.3試驗(yàn)方案根據(jù)影響混凝土性能的主要因素，設(shè)計(jì)四水平五因素正交試驗(yàn)（見表4）。采用正交試驗(yàn)優(yōu)選配合比→檢測膠材水化熱、凝結(jié)時間等性能→初選較佳配合比，初步篩選2～3組合理配合比→檢測絕熱溫升、收縮等性能→選擇適宜配合比、配合比調(diào)整→機(jī)組試生產(chǎn)。3結(jié)果與討論3.1拌合物性能及拌合物水化熱利用正交試驗(yàn)檢測混凝土拌合物性能及凝結(jié)時間，結(jié)果見表5。由表5可知，凝結(jié)時間符合技術(shù)要求。從出機(jī)坍落度進(jìn)行正交對比分析，效應(yīng)曲線圖如圖1所示。由圖1可知，選A2B4C1D2E3效果最優(yōu)，水膠比和膠材總量兩個因素對拌合物坍落度的影響最大，其次是砂率。從膠凝材料的3天水化熱進(jìn)行正交對比分析，效應(yīng)曲線圖如圖2所示。由圖2可知，礦物摻合料的摻量對水化熱影響大，且隨著摻合料摻量的增加，水化熱降低，粉煤灰摻量的影響大于礦粉摻量的影響。3.2力學(xué)性能正交試驗(yàn)混凝土抗壓強(qiáng)度測定值如圖3所示。工程要求混凝土60天強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的100%~120%，依據(jù)JGJ55—2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》，混凝土的配制強(qiáng)度為48～56MPa。結(jié)合圖1、圖2，最終選定混凝土A2B4C1D2E3為參考配合比。以該配比為基準(zhǔn)，摻加Ⅱ型膨脹劑，經(jīng)試驗(yàn)，摻量為5%時，14天水中限制膨脹率達(dá)到0.023%，滿足設(shè)計(jì)要求。初步確定的大體積混凝土配合比，及普通混凝土配合比見表6。3.3絕熱溫升用表6初步確定的大體積混凝土配合比，進(jìn)行絕熱溫升試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。一般情況下，普通混凝土3天達(dá)到溫峰值。由圖4可知，采用大摻量粉煤灰及自行研制的聚羧酸減水劑，混凝土絕熱溫升的峰值出現(xiàn)在第6天后，中心溫度最大值小于60℃，滿足工程要求。3.4收縮性能對表6初步確定的大體積混凝土配合比和普通混凝土配合比進(jìn)行收縮性能試驗(yàn)，結(jié)果如圖5所示。由圖5可知，摻加膨脹劑和自制外加劑，大幅降低了混凝土的收縮，有利于混凝土裂縫的控制?；炷涟韬衔镄阅堋⒘W(xué)性能、絕熱溫升、收縮性能的測試結(jié)果證明，所設(shè)計(jì)的配合比完全滿足工程要求。4工程應(yīng)用4.1施工技術(shù)控制采用膨脹加強(qiáng)帶結(jié)合跳倉法的施工方式，控制混凝土拌合性能及凝結(jié)時間。施工時大氣平均氣溫30℃，入模溫度小于30℃，邊澆筑成型邊用塑料薄膜覆蓋保濕。養(yǎng)護(hù)質(zhì)量對于裂縫控制及耐久性都很重要，盡早保溫保濕養(yǎng)護(hù)，防止表面失水干燥和劇烈降溫。進(jìn)行充分的保溫、保濕養(yǎng)護(hù)，可以讓膨脹劑充分發(fā)揮膨脹效應(yīng)。4.2溫度監(jiān)控沿澆筑體厚度方向測點(diǎn)布置（如圖6所示）。依據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)適當(dāng)增減覆蓋保溫層厚度?；炷敛煌瑴y點(diǎn)中心位置的溫度監(jiān)控如圖7所示。由圖7可知，混凝土中心溫度的峰值出現(xiàn)在第5天，與試驗(yàn)室的監(jiān)測存在一定差異，但也有效地推遲了峰值出現(xiàn)的時間，比普通混凝土的峰值出現(xiàn)時間晚2天，這對于裂縫控制是十分有利的。在混凝土降溫階段，采取的措施適當(dāng)，控制混凝土降溫速率不大于2℃/d。4.3項(xiàng)目裂縫控制效果現(xiàn)場混凝土拌合物的和易性良好，可泵性良好，滿足施工要求（如圖8所示），綜合原材、配合比、施工、養(yǎng)護(hù)等各方面控制，混凝土質(zhì)量得到保證，沒有出現(xiàn)裂縫（如圖9所示）。現(xiàn)場留置的混凝土強(qiáng)度試件、抗水滲透試件、限制膨脹率試件試驗(yàn)結(jié)果見表7，均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。工程質(zhì)量保證措施1、質(zhì)量目標(biāo)本工程質(zhì)量目標(biāo)為合格。為確保工程質(zhì)量，從質(zhì)量管理體系的各工序質(zhì)量程度網(wǎng)絡(luò)控制兩大方面嚴(yán)格控制，并制定出相應(yīng)的質(zhì)量保證措施以確保工程的質(zhì)量。質(zhì)量保證體系的管理組織，從公司到項(xiàng)目部，配套管理，形成嚴(yán)格的統(tǒng)一管理體系，定員定崗責(zé)任到人。2、質(zhì)量保證體系（1）、建立健全質(zhì)量保證體系，配備足夠的專業(yè)質(zhì)量檢查人員，確保工程質(zhì)量。（2）、加強(qiáng)技術(shù)管理，認(rèn)真貫徹國家規(guī)范、操作規(guī)程及各項(xiàng)管理制度，確確崗位責(zé)任制，組織學(xué)習(xí)圖紙、施工組織設(shè)計(jì)和工藝卡，做好技術(shù)交底工作，并建立技術(shù)考核制度。（3）、施工過程中，按部位檢查操作方法和施工效果、及時糾正差錯。按部位及時填寫應(yīng)檢查項(xiàng)目的隱、預(yù)檢記錄單，接受建設(shè)單位和質(zhì)量檢查人員檢查。督促班組執(zhí)行自檢、互檢制和崗位責(zé)任制。工程變更應(yīng)提前辦理。如發(fā)生涉及結(jié)構(gòu)的質(zhì)量問題必須及時上報(bào)、不準(zhǔn)擅自處理。（4）、測量、定位、放線必須準(zhǔn)確，嚴(yán)格按施工測量定位方案進(jìn)行。定位控制樁要保護(hù)好，不得擾動。（5）、綁扎鋼筋前要熟悉圖紙，近配料檢查加工的鋼筋品種、規(guī)格、數(shù)量和形狀，是否符合要求。焊接接頭經(jīng)施焊人員自檢后，抽樣送到試驗(yàn)室進(jìn)行機(jī)械性能試驗(yàn)。（6）、所有材料和半成品進(jìn)場應(yīng)有出廠合格證或檢驗(yàn)報(bào)告，鋼材應(yīng)雙控（合格證和檢驗(yàn)報(bào)告）。砼配合比示經(jīng)試驗(yàn)室和技術(shù)經(jīng)理同意，不得擅自變動。原材料計(jì)量要準(zhǔn)確，坍落度要嚴(yán)格控制，不得隨意加水，攪拌機(jī)后臺掛牌，標(biāo)明配合比和每盤砼用料，砂、石、水泥要做原材料試驗(yàn)。砼要振搗密實(shí)，防止漏振。拆模后加強(qiáng)澆水養(yǎng)護(hù)，進(jìn)行濕潤養(yǎng)護(hù)并養(yǎng)護(hù)。（7）、嚴(yán)格工序交接制度。要及時做好隱蔽工程驗(yàn)收記錄，認(rèn)真填寫施工日記，確保技術(shù)資料完整。（8）、堅(jiān)持預(yù)先定標(biāo)準(zhǔn)、定樣板、定材料、定做法。進(jìn)場材料、半成品和加工品應(yīng)執(zhí)行驗(yàn)收手續(xù)，不符合要求的材料不得進(jìn)場。（9）、土建和水電、安裝由現(xiàn)場統(tǒng)一指揮，及時做好預(yù)埋件，認(rèn)真做好各分項(xiàng)工程施工情況及檢查記錄和隱蔽工程驗(yàn)收記錄，及時簽證。（10）、執(zhí)行砼澆筑令和模板拆除令制度。（11）、推行全面質(zhì)量管理，現(xiàn)場成立QC小組，以保證工程優(yōu)良，各工種施工均應(yīng)遵照有關(guān)施工規(guī)范和施工工藝要求。（12）、對垂直度偏差的高程控制，設(shè)立專門測量放線小組，測量儀器及工具等須事先校正。（13）、建立崗位責(zé)任制，操作人員姓名、年齡、級別實(shí)行掛牌上崗，分段負(fù)責(zé)，質(zhì)量優(yōu)劣與獎金掛鉤。（14）、設(shè)備要開箱檢驗(yàn)，了解設(shè)備狀況（觀感）并做好記錄和簽證。（15）、所有半成品存放應(yīng)有防水防濕措施，成品保護(hù)要設(shè)專人負(fù)責(zé)。還要選派看管人員。（16）、接受建設(shè)單位、設(shè)計(jì)部門、監(jiān)理單位及質(zhì)量監(jiān)督部門對本工程質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督和指導(dǎo)。（17）、未經(jīng)公司質(zhì)檢部門驗(yàn)收合格后，不得提請有關(guān)部門驗(yàn)收。（18）、堅(jiān)持回訪維修制度，認(rèn)真執(zhí)行本單位一切行之有效的各項(xiàng)技術(shù)、質(zhì)量管理制度。結(jié)論（1）對于超長超厚的大體積混凝土采用跳倉法，結(jié)合膨脹加強(qiáng)帶的方法，可以有效控制混凝土裂縫，大幅減少后澆帶的數(shù)量。（2）通過大摻量粉煤灰控制混凝土的中心溫度峰值、摻加膨脹劑補(bǔ)償混凝土收縮及采用減縮型的聚羧酸高性能減水劑，配合比設(shè)計(jì)時采用低膠凝材料和低水膠比能有效控制混凝土的干縮和水化熱引起的溫度應(yīng)力。（3）由于現(xiàn)場環(huán)境影響因素多，大體積混凝土中心溫度的溫