摘自《中国建筑业协会混凝土分会第六届会员代表大会暨全国混凝土情报网成立40周年纪念大会论文集》

张波

（淄博庄园混凝土有限公司，山东 淄博 255000）

[摘要]通过对大体积混凝土配合比的设计、试配及采取的一系列生产、浇筑控制措施，使采用聚羧酸高性能减水剂、大掺量复合掺合料及机制砂配制生产的绿色高性能混凝土在工程中得以应用，并取得了良好的技术、经济及社会效益。

[关键词]绿色高性能混凝土；大体积混凝土；聚羧酸高性能减水剂；大掺量复合掺合料；机制砂

0 前言

何谓绿色高性能混凝土，当前建筑行业还没有一个准确的定义。但通常情况下人们认为绿色高性能混凝土需具备比传统混凝土更高的耐久性、工作性及体积稳定性，混凝土制备生产能够降低资源、能源消耗，避免或减少环境遭到破坏，采用低毒少害的混凝土生产材料，最终达到环境保护与工程建设协调发展。

据统计，每生产1万吨水泥需要消耗1.55万吨石灰石、1200吨煤和80万度电，并同时带来1万吨CO2、13吨SO2和大量的粉尘污染。因此，如何做好混凝土的节能降耗工作，对混凝土行业的可持续发展具有十分重要的现实意义。

本研究介绍的大体积混凝土工程，在浇筑施工过程中由于水泥水化放出的热量难以散发，在内部蓄积起来，引起结构内部温度升高，形成较大的内外温差，易导致混凝土结构的开裂。因此，大体积混凝土工程浇筑施工的技术难点是如何控制混凝土内部的温升。在满足设计及施工工艺要求的前提下，最大限度地减少水泥用量，是实现降低大体积混凝土绝热升温的关键。据有关资料介绍，水泥用量每减少10kg，混凝土内温度相应降低约1℃。

使用聚羧酸高性能减水剂、大掺量复合掺合料及机制砂，充分利用各种材料优势，配制生产的绿色高性能混凝土，特别适用于大体积混凝土的浇筑施工，通过在本研究工程中的应用，取得了良好的技术、经济及社会效益。

1  工程概况

淄博华润大厦，建筑高度177m，筏板基础C40P6混凝土总量11000m3，最小厚度3.1m，其中核心筒部位厚8.9m（混凝土浇筑量3500m3 ）。

2  配合比设计与试验

2.1 原材料

水泥：P.O42.5级，3d强度26.7MPa ，28d强度53.6MPa 。

矿渣粉：S95级，比表面积418㎡/kg，密度2.86g/cm3，活性指数7d82%、28d98%。

粉煤灰：Ⅱ级，烧失量2.7%，细度17.5%,需水量比102%。

细集料：人工机制砂，细度模数3.2，石粉含量6.5%，MB值=0.75。

粗集料：5-31.5mm碎石，针片状颗粒含量5%，含泥量0.3%。

减水剂：上海星火外加剂厂SN-V缓凝型聚羧酸高性能减水剂;YS-301萘系缓凝高效减水剂。

膨胀剂： UEA-D膨胀剂。

2.2两种减水剂试验比较

只有减水剂与胶凝材料具有良好的适应性，才能获得泵送性能良好的高性能混凝土，才能有效减少混凝土中的用水量，从而减少水泥用量，起到降低水化热的作用。

减水剂与胶凝材料适应性及凝结时间试验见表1。

表1   减水剂与胶凝材料适应性及凝结时间试验  

从表1试验结果看出，萘系缓凝高效减水剂与水泥存在流动性损失快的问题，掺入矿粉、粉煤灰后适应性没有明显改善。而缓凝型聚羧酸高性能减水剂与水泥适应性好，在掺入矿粉、粉煤灰后效果更好，不仅初始净浆流动度大，且1h后流动度基本不损失，在达到2.0%掺量时反而增大。掺入矿粉、粉煤灰后净浆凝结时间明显延长。

因此，为了获得良好的泵送性能及尽量减少混凝土中的水泥用量，最后我们决定采用1.8%掺量的聚羧酸高性能减水剂、10%掺量的膨胀剂，复掺20%矿粉、18%粉煤灰进行C40P8大体积混凝土的试配。

2.3  配合比设计、试配及确定

经设计、计算确定用于试配的配合比见表2。

表2   配合比设计    

经试配混凝土各项性能检测结果见表3。

                   表3  混凝土性能检测结果  

通过以上对比分析，最后确定将配合比②用于该工程大体积混凝土基础的浇筑生产。

3  混凝土生产、浇筑控制措施

对于大体积混凝土开裂与否,重要的是取决于混凝土内外之间的相对温差，而不是绝对温度。因此，控制适当的温差，使混凝土内部热量平稳地散发是很重要的。这些问题的解决，不仅需要预拌混凝土企业采取一些必要的技术措施，也需要施工单位采取合理的施工措施，双方密切配合，共同努力来保证混凝土浇筑质量。

3.1 从商品混凝土制备方面采取的技术措施

（1）经过配合比设计、试配确定出最优配合比后，应严格进场原材料的检验，确保生产材料符合质量要求。

（2）在接到生产任务后，精心组织有关部门及人员做好生产准备工作。包括站内生产安排，车辆如何调度及施工现场设备（混凝土输送泵）的就位与调试，搅拌站计量系统的校核等。材料部门按预计生产量提前备好充足材料。针对生产、运输及原材料供应，各部门均应有应急预案。本工程使用3台汽车泵同时整体连续浇筑。

（3）开始生产第一盘混凝土时，在充分搅拌均匀后由试验员进行开盘坍落度鉴定，鉴定符合配合比试配要求方可正式生产混凝土。在满足正常泵送情况下，尽可能减小坍落度，在生产过程中按生产量抽检混凝土坍落度及制作试块。施工现场派一名试验人员轮流值班，混凝土生产、浇筑过程中发现混凝土不正常，应及时查明原因再行生产。

（4)混凝土开始浇筑生产后，确保车辆、设备运转正常，混凝土供应及时，浇筑、施工衔接有序。

3.2从施工方面采取的技术措施

（1）在混凝土满足泵送情况下尽量采用较小的坍落度，严禁在泵送过程中往混凝土中加水。

（2）施工浇筑顺序：应先浇筑核心筒深基坑，然后采取分层整体浇筑。

在泵送浇筑过程中一次浇筑厚度不可过大，一般30～40cm，在下层混凝土初凝前保证再浇筑一层新混凝土。

在浇筑过程中，随时观察现场混凝土凝结情况。随着浇筑层加厚，混凝土内部温度升高，凝结时间将缩短。当发现混凝土有初凝迹象时，及时调配泵车将新鲜混凝土输入该部位，避免出现施工冷逢。泵送操作工应听从施工人员调度，能及时进行泵管的移位。

（3）采取正确的振捣方法。分别在出料口和坡脚处布置振捣棒，由于一次浇筑厚度大，既要避免过振造成混凝土粗骨料下沉，浆料上浮，又要保证混凝土振捣密实。

（4）加强养护。一是防止混凝土的早期干缩，干缩应力是大体积混凝土破坏力的一个重要组成部分；另一方面加强养护可控制混凝土的内外温差，使混凝土内部热量平稳地散发。在混凝土浇筑后及时采取保温、保湿养护是很重要的，它有利于控制混凝土的最大温度应力，防止混凝土开裂。

大体积混凝土，其表面水泥浆较厚，不仅会引起混凝土的表面收缩开裂，而且会影响混凝土的表面强度。因此，在混凝土浇筑后要认真进行表面处理。该工程混凝土浇筑完毕后，先用抹面机将混凝土粗抹一遍，将混凝土表面浮浆抹进混凝土内，最后人工细抹压光整平。随抹压整平随覆盖一层塑料薄膜及两层棉毯，达到了早期保温、保湿养护，混凝土终凝后撒水、蓄水养护至少7天。

（5） 施工时应注意对混凝土的早期保护，避免过早拆模或施加荷载使混凝土受力，特别是在混凝土初凝至终凝这段时间严禁上人踩踏。

（6）按设计要求在混凝土内部不同深度部位予置测温孔，根据要求随时监测混凝土内部温度变化，以便采取针对性措施。

          华润大厦深8.9米基础

                               华润大厦基础混凝土浇筑

4  质量验证

按上述措施，2013年4月26日开始浇筑该工程大体积混凝土基础，连续浇筑混凝土10306m3，用时56h。

从开始浇筑，施工单位即对大体积混凝土内温度实施了监测，监测结果如图1。

图1 混凝土绝热升温曲线

由绝热温升曲线可见，混凝土1d内温升缓慢，1d以后温度开始显著上升，3d后到达最高温度57.2℃，以后开始逐渐降低，12d后温度基本趋于稳定。

在整个测温过程中，混凝土内部最高温度与混凝土表面处温度差都在20℃以下，混凝土表面处温度与外界环境温度差都在17℃以下。

经现场查验，从混凝土浇筑初期至浇筑后一个月混凝土都没有发现有害裂缝。就是在混凝土浇筑初期，混凝土表面收缩裂缝也基本没有。

混凝土标养试块平均强度：7d：29.4Mpa；28d：46.7Mpa；60d：55.6Mpa。抗渗等级达到P12仍未有渗水现象。               

因大体积混凝土内高温高湿，其实体混凝土强度发展应该远远早于标养试块强度。

5  结论

（1）大体积混凝土工程浇筑施工的技术难点是如何控制混凝土内部的温升，即如何控制混凝土的放热量，混凝土配合比的优化是其技术核心。

（2）缓凝型聚羧酸高性能减水剂因其较高的减水率及与水泥、矿物掺合料所具有的良好适应性，使大掺量复合掺合料在大体积混凝土中起到了很好的应用效果，大量减少了混凝土中的水泥用量，降低了混凝土中的水化热，且不易出现泌水、离析现象。

（3）细集料使用了人工机制砂，颗粒级配稳定，混凝土质量更加容易控制。由于机制砂属多棱角颗粒，与胶凝材料及粗骨料间机械啮合力强，比表面积大，特别有利于掺合料的大量掺加。同时，机制砂石粉含量稳定，一般在7%以下，泥粉含量少，使聚羧酸减水剂有良好的使用效果（聚羧酸高性能减水剂对砂、石骨料的含泥量特别敏感，含泥量一般超过1.5%以上，其使用效果将大大下降，而干净的石粉在含量15%时对其都没有明显的吸附作用）。

（4）由于水泥价格高，矿粉价格为水泥价格的70%，粉煤灰价格仅为水泥价格的40%，且随着生产工艺的普及及原材料价格的下降，聚羧酸高性能减水剂售价也已经与萘系高效减水剂持平或低于萘系高效减水剂。因此，使用缓凝型聚羧酸高性能减水剂同时大掺量使用复合掺合料，成本是降低的，其综合经济效益是明显的。

通过以上对混凝土水化热温升、力学性能和体积稳定的检测，证明本工程采用缓凝型聚羧酸高性能减水剂、大掺量复合掺合料及机制砂配制生产的绿色高性能混凝土，及采取的一系列措施完全满足大体积混凝土各项性能要求。且由于大量减少水泥用量，降低了能源消耗，对混凝土的可持续发展具有良好的社会效应。

[参考文献]

[1]JGJ55-2011.普通混凝土配合比设计规程.

[2]GBJ146-90.粉煤灰混凝土应用技术规范.

[3]GB50496-2009大体积混凝土施工规范.

[4]姚燕 王玲 田培 高性能混凝土 化学工业出版社.

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[作者简介]张波（1967­—），男，高级工程师，淄博庄园混凝土有限公司总工

[单位地址]山东省淄博市周村区南郊镇李家工业园（255000）

[联系电话]0533—7980778