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本文選自《商品混凝土》雜志2024年第6期

大體積承臺自密實混凝土研究及施工應(yīng)用

郭林

［摘要］目前鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)普遍存在鋼筋密集的設(shè)計特點(diǎn)。承臺大體積混凝土為控制溫升采用水冷卻系統(tǒng)，這增加了混凝土澆筑施工的難度，混凝土拌合物需既滿足大體積又滿足自密實的性能指標(biāo)。為保證工程質(zhì)量，本文采取優(yōu)化配合比設(shè)計，采用冷卻水系統(tǒng)和保溫保濕養(yǎng)護(hù)等多種措施，降低最大溫峰或者延緩溫峰值的出現(xiàn)。

［關(guān)鍵詞］大體積混凝土；自密實混凝土；冷卻水系統(tǒng)

工程應(yīng)用現(xiàn)狀

大體積承臺混凝土在工程領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，主要應(yīng)用于橋梁、建筑、工業(yè)裝備、水利建筑等領(lǐng)域中的基礎(chǔ)工程。目前，國內(nèi)外許多大型工業(yè)化工廠儲罐基礎(chǔ)工程、高速公路橋梁承臺工程等均采用了大體積承臺混凝土。

某國家級風(fēng)電葉片檢測項目承臺下部底座厚度大于3m，長寬逾20m，采用C40混凝土；上部臺座高9.5m，長寬均8m左右，采用C55混凝土，在結(jié)構(gòu)上均屬于大體積混凝土。在施工工藝上，由于采用冷卻水系統(tǒng)溫度控制，為保證冷卻管布局及施工過程中冷卻系統(tǒng)正常使用，此次施工項目采用大體積自密實混凝土。自密實混凝土一般膠凝材料用量大，在滿足施工免振搗的要求下，降低混凝土水化熱，控制收縮裂縫的出現(xiàn)，保證承臺基礎(chǔ)的耐久性。在進(jìn)行項目施工時，必須從原材優(yōu)選、配合比設(shè)計、混凝土現(xiàn)場施工、混凝土溫控監(jiān)測等幾方面進(jìn)行考慮。

技術(shù)難點(diǎn)與路線

2.1技術(shù)難點(diǎn)

）澆筑塊體內(nèi)部鋼筋密集，且伴有冷卻管路系統(tǒng)（如圖所示），需采用自密實混凝土泵送澆筑方式?；炷亮鲃有?、保水性、抗離析性能要求高。上部臺座高度9.5m，自密實混凝土自重側(cè)向壓力大，對模板支撐力及混凝土保塑時間、凝結(jié)時間有更高要求。

）下部底座于夏季高溫環(huán)境澆筑，大體積混凝土入模溫度不宜超過30，對制備混凝土的原材料溫度有一定要求，必要時采取拌合水加冰措施；上部臺座于秋末初冬季節(jié)澆筑，大氣溫度10℃以下，混凝土塊體水化溫升與外界溫差較大，需采取保溫措施。

2.2技術(shù)措施

本次施工采取整體分層連續(xù)澆筑。初始澆筑添加緩凝劑，延長初凝時間，保證在前層混凝土初凝之前澆筑次層混凝土；臨近出面時，調(diào)整配合比，整體顆粒級配向上靠攏，提高碎石用量，增大其表層孔隙，提高表層泌水率，降低表面裂縫的產(chǎn)生。

）調(diào)整膠凝材料結(jié)構(gòu)比例，采用水化熱較低且收縮較小的普通硅酸鹽水泥，增大混凝土中礦物摻合料的用量，能夠降低水化熱，同時能減小塑性收縮，提高混凝土的后期強(qiáng)度。

）減少單方混凝土的用水量，即采用較小的水膠比、較低的砂率，增大混凝土的密實度，提高混凝土強(qiáng)度。

）添加適量硅灰，降低混凝土黏度，同時能提高混凝土保水性，增大混凝土勻質(zhì)性。

）采用減水率較高且保坍效果較好的外加劑，必要時添加緩凝劑，增大混凝土初凝時間，利于施工且抑制混凝土水化，降低水化熱。

）粉粒物料提前進(jìn)倉儲備，降低初始溫度，進(jìn)行大體積混凝土出機(jī)溫度計算，控制混凝土出機(jī)溫度不超過25，計算出各個物料尤其是拌合用水的溫度。

）實時檢測混凝土出機(jī)及入模溫度，計算過程不考慮溫度損失，根據(jù)實測溫度調(diào)整計算的物料溫度，必要時采取骨料噴淋降溫，拌合水添加冰塊等降溫措施，保證混凝土入模溫度低于30

）上部底座搭設(shè)暖棚，內(nèi)部設(shè)暖風(fēng)機(jī)，棚內(nèi)溫度維持30

原材料質(zhì)量及配合比設(shè)計

3.1部分原材料主要控制指標(biāo)

）水泥：配制大體積混凝土優(yōu)先選用穩(wěn)定供應(yīng)的普通硅酸鹽水泥O42.53d強(qiáng)度28.8MPa28d強(qiáng)度51.4MPa。可提前天進(jìn)場，生產(chǎn)時水泥溫度不宜高于60

（2）粉煤灰：采用級粉煤灰，需水量比100%45方孔篩余量23%，燒失量1.9%

（3）礦渣粉：采用S95級礦粉，天活性78%28天活性99%，堿含量0.48%，氯離子含量0.02%

（4）硅灰：采用河北睿所硅灰，28d活性指數(shù)116%

）砂：應(yīng)選用級配優(yōu)良、干凈的天然河砂，要求使用細(xì)度模數(shù)為2.32.8區(qū)中砂，含泥量不得大于3.0%，泥塊含量不得大于1.0%

）石：優(yōu)先選用級配優(yōu)良、干凈的碎石，含泥量小于1.0%，泥塊含量小于0.5%，針片狀含量小于8.0%，石子壓碎指標(biāo)小于8.0%。石子級配優(yōu)先選用20mm連續(xù)級配碎石。

）外加劑：優(yōu)先選用減水率為28%且保坍效果較好的外加劑，必要時添加一定比例的緩凝劑。

3.2配合比設(shè)計及試驗方法

針對大體積混凝土的具體情況，配合比設(shè)計應(yīng)重點(diǎn)突出低水膠比，使用具有緩凝功能的高性能減水劑和大量采用優(yōu)質(zhì)礦物摻合料。

依據(jù)JGJ/T 2832012《自密實混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》和GB 504962018《大體積混凝土施工標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行配合比設(shè)計，大體積自密實混凝土入模溫度宜控制在30以下，在入模溫度基礎(chǔ)上的絕熱溫升值不宜大于50，降溫速率不宜大于2.0/d。經(jīng)試驗及配合比優(yōu)化、施工單位實體模擬測試，下部底座C40P6自密實防腐阻銹混凝土和上部臺座C55自密實混凝土最終配合比確定如表C40混凝土使用6%膨脹劑，礦物摻合料占比37%C55混凝土礦物摻合料占比達(dá)44%，硅灰以6%摻量為最優(yōu)。其中C40自密實混凝土用外加劑添加緩凝組分，將凝結(jié)硬化時間延緩，使放熱峰值出現(xiàn)時間延緩，有利于分層澆筑。

按照GB/T 500802016《普通混凝土拌合物性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》測試混凝土的擴(kuò)展度、倒置坍落度筒排空時間；按照GB/T 500812019《混凝土物理力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》制作邊長為100mm的混凝土立方體標(biāo)準(zhǔn)試件，分別測試其2860d抗壓強(qiáng)度，試驗結(jié)果如表和圖所示。結(jié)果表明，混凝土的工作性能和力學(xué)性能均滿足施工要求。

現(xiàn)場施工與溫度監(jiān)測

4.1現(xiàn)場施工

大體積自密實混凝土采用整體分層連續(xù)澆筑或推移式連續(xù)澆筑時，應(yīng)縮短間歇時間，并應(yīng)在前層混凝土初凝之前澆筑次層混凝土，同時應(yīng)減少分層澆筑的次數(shù)。本項目下部底座C40與上部臺座C55混凝土均采用整體分層連續(xù)澆筑。分層澆筑期間各層間應(yīng)有適宜的間歇時間，在上下層不產(chǎn)生冷縫的前提下，上層混凝土覆蓋下層的混凝土?xí)r，下層混凝土水化熱已進(jìn)行了一段時間，熱量已散發(fā)一部分，這樣有助于降低混凝土內(nèi)部的一部分水化熱?；炷翝仓谝淮握駬v后在初凝前進(jìn)行二次振搗，充分排除混凝土因泌水形成的水份和毛細(xì)孔，提高混凝土密實度。

其中下部底座C40混凝土，初始澆筑添加緩凝劑，延長初凝時間約6h，保證在前層混凝土初凝之前澆筑次層混凝土，澆筑中部時，降低緩凝劑用量，延長初凝時間約3h；臨近出面時，撤掉緩凝劑，整體顆粒級配向上靠攏，提高石子用量，提高混凝土中粗顆粒分布，增大其表層孔隙，提高表層泌水率，降低表面裂縫的產(chǎn)生幾率。澆筑后表層覆蓋兩層棉被進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)。

上部底座C55混凝土塊體高度達(dá)9.5m，考慮模板側(cè)向支撐力，混凝土凝結(jié)時間不宜過長，采取整體分層連續(xù)澆筑，每層50cm，不添加緩凝劑，于澆筑前啟動冷卻水系統(tǒng)，提前控制混凝土溫升。自密實混凝土入模擴(kuò)展度維持在600650mm，靠近模板外側(cè)及邊角進(jìn)行輔助振搗。

C55上部底座澆筑期間晝夜溫差達(dá)1015，為避免溫差過大造成混凝土降溫速率過快，在塊體外部搭設(shè)暖棚，并覆蓋濕布養(yǎng)護(hù)，由熱風(fēng)機(jī)維持在30左右，如圖所示。

4.2溫控監(jiān)測

本項目采用水冷卻方式控制大體積混凝土溫度，如圖所示。在混凝土初凝后，應(yīng)及時啟動水冷卻系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)進(jìn)水流量及水溫，控制進(jìn)水溫度與混凝土最高溫度之差，溫差宜為1525，出水溫度與進(jìn)水溫度之差宜為，降溫速率不宜大于/d。在水冷卻過程中，應(yīng)加強(qiáng)混凝土的保溫保濕養(yǎng)護(hù)。當(dāng)混凝土里表溫度不大于15時可暫停水冷卻作業(yè)，當(dāng)混凝土里表溫度之差大于25時，應(yīng)重新啟動水冷卻系統(tǒng)。

在本次澆筑C40大體積自密實承臺混凝土的溫控監(jiān)測，通過水冷卻方式，混凝土中心溫度3d到達(dá)峰值，最高溫度為63，里表溫差最高不超過20，降溫速率不大于/d14d后混凝土內(nèi)部溫度低于40，水冷卻降溫結(jié)束后，用水泥漿對冷卻水管進(jìn)行壓漿封堵。

C55大體積自密實上部底座混凝土進(jìn)行溫控監(jiān)測。在混凝土結(jié)構(gòu)塊體中由上至下分層分布70余枚溫度探頭，經(jīng)數(shù)據(jù)采集，如圖可以看出，塊體下部（深藍(lán)曲線）溫峰66.5，塊體上部（紅色曲線）溫峰72.9，由于冷卻水系統(tǒng)的作用，塊體中心（淺藍(lán)曲線）也維持在65左右?；炷翜厣滴闯^50

4.3承臺混凝土養(yǎng)護(hù)

保溫養(yǎng)護(hù)一方面減少混凝土表面的熱擴(kuò)散，減小混凝土表面的溫度梯度，防止產(chǎn)生表面裂縫；另一方面延長散熱時間，充分發(fā)揮混凝土強(qiáng)度的潛力，使平均總溫差對混凝土產(chǎn)生的拉應(yīng)力小于混凝土的抗拉強(qiáng)度，防止產(chǎn)生結(jié)構(gòu)貫穿性裂縫。

剛澆筑完的混凝土尚處于凝結(jié)硬化階段，水化速度較快，適宜的潮濕條件可防止混凝土表面脫水而產(chǎn)生干縮裂縫，澆筑完成后應(yīng)及時進(jìn)行保溫保濕養(yǎng)護(hù)。本項目施工現(xiàn)場搭設(shè)暖棚進(jìn)行保溫保濕養(yǎng)護(hù)，以減少升溫階段承臺里表以及表面與環(huán)境溫差，防止產(chǎn)生溫度裂縫。經(jīng)7d左右，撤除暖棚保溫，拆除模板?；炷帘砻娼咏逅炷列Ч^感良好，無可見裂縫（如圖所示）。

結(jié)論

本項目通過對大體積自密實混凝土的選材、配合比優(yōu)化、凝結(jié)時間控制、施工過程水冷卻系統(tǒng)及溫度監(jiān)測全方位的技術(shù)管控措施，提高承臺的工程質(zhì)量。

下部臺座C40混凝土使用6%膨脹劑，礦物摻合料占比37%，硅灰占比約6%。上部臺座C55混凝土礦物摻合料占比達(dá)44%，硅灰占比6%左右。優(yōu)化后的配合比可以滿足現(xiàn)場施工需求，同時降低了水化熱總量。緩凝劑的使用延緩了大體積承臺混凝土的水化過程，避免集中放熱，最高溫升值滿足規(guī)范要求。大體積混凝土承臺澆筑過程中設(shè)有冷卻水管可以有效降低承臺內(nèi)部溫度，減少承臺里表溫差，降低混凝土表面拉應(yīng)力，澆筑完成后利用暖棚進(jìn)行保溫和保濕養(yǎng)護(hù)，有利于控制溫度裂縫的產(chǎn)生。

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供稿人：

編輯員：李海亮

審核人：孫繼成，寧夏

【標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范】

《建筑固廢再生砂粉應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》行標(biāo)

《建筑物綠色拆除與建筑垃圾綜合利用技術(shù)規(guī)程》CECS

《不燃級金屬面板保溫裝飾一體板應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》團(tuán)標(biāo)

《砂漿和混凝土用石屑》團(tuán)標(biāo)

《預(yù)拌混凝土產(chǎn)品質(zhì)量追溯規(guī)范》團(tuán)標(biāo)

【會議培訓(xùn)】

2025全國混凝土行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展與廢棄物資源再生技術(shù)交流大會

第十屆全國建筑固廢和尾礦泥漿處理及資源化利用大會暨中國砂石協(xié)會建筑固廢利用分會年會

2025第二十一屆全國商品混凝土可持續(xù)發(fā)展論壇暨2025中國商品混凝土年會

預(yù)拌（商品）混凝土應(yīng)用技術(shù)和工藝技能線上培訓(xùn)

混凝土（砂漿）試驗檢測方法實操教學(xué)線上培訓(xùn)

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低碳膠凝材料研發(fā)與制備

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建筑垃圾處置與資源化利用

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建筑垃圾再生輕粗骨料技術(shù)

碳化再生骨料制備技術(shù)

【期刊著作】

《新技術(shù)在混凝土中的應(yīng)用》圖書

《常見預(yù)拌混凝土質(zhì)量事故分析百例》圖書

《預(yù)拌混凝土企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化試驗室建設(shè)指南》圖書

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中心每年參與多個混凝土技術(shù)咨詢和技術(shù)服務(wù)項目，包括雄安新區(qū)混凝土項目咨詢、河北省多個高速公路高性能混凝土技術(shù)咨詢、固廢基膠凝材料和再生復(fù)合摻合料研發(fā)和制備技術(shù)，以及數(shù)十個混凝土企業(yè)的技術(shù)服務(wù)工作。開展預(yù)拌混凝土綠色產(chǎn)品認(rèn)證和科技成果評價工作。

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