大体积混凝土原材料的选取和施工中的质量控制.docx

1、大体积混凝土原材料的选取和施工中的质量控制 大体积混凝土原材料的选取和施工中的质量控制师元（南通晟昰建材有限公司，南通，226500）摘要：主要介绍了大体积混凝土生产原材料的选取及质量的控制，在此配合比设计中引用了活性矿物掺合料，以降低水泥用量，并通过严格的质量控制措施，有效的解决大体积混凝土的泌水因水化热太大或者骨料含泥量造成的裂缝因施工不连续造成施工缝以及浇注时因过振或漏振造成的局部强度不足，因过早拆模影响其结构承载力和外观质量缺陷等。关键词：大体积混凝土 原材料选取 泌水 水化热 掺合料 质量控制 前言：随着商品混凝土在我国大城市的迅速发展，一些高层建筑基础越来越多的使用施工迅速及时又能

2、保证质量和降低劳动消耗的商品混凝土。这些结构的特点是体积大厚度大一般都在几千m3厚度1-3m以上，而且对混凝土各项性能指标要求较高。因此要求在配合比设计上除了考虑混凝土标号和易性和可泵性外，还必须得考虑混凝土凝结时间，水化热，坍落度损失等因素。这样才能保证混凝土的质量，有效防止实体各种质量问题的产生，从而使整个工程高效率高质量完成。一. 原材料的控制：1. 水泥的选择：水泥在混凝土中，起着重中之重的地位。水泥质量的好坏对混凝土的质量起着决定性的作用。而其水化热，凝结时间等在大体积混凝土应用中更应该着重考虑到其对混凝土施工中的影响。在大体积混凝土施工中，水化热低可以有效的避免因水化裂缝的产生，而

3、凝结时间长段也是有效避免施工冷缝产生的一项措施。在大体积混凝土配置中,当不考虑掺掺合料（矿粉粉煤灰）时应当优先选择矿渣硅酸盐水泥以降低混凝土水化反应热，当掺掺合料时应当优先考虑普通硅酸盐水泥，水泥强度等级的选择应与混凝土设计强度等级相适应。原则上当配制高强度等级的混凝土时，宜选用高标号的水泥，配制低强度等级混凝土时，宜选用低标号的水泥。在选择水泥品种和标号时，应做到技术上可行，经济上合理，同时又兼顾耐久性。若用低标号水泥配制高强度的混凝土，要满足混凝土强度要求，必须增加水泥用量，不经济，同时混凝土易出现干缩裂缝等劣化现象。反之，若用高标号水泥配制低强度的混凝土时，强度固然能得到保证，却容易出现

4、混凝土和易性不佳的状况，而要满足施工泵送要求增加水泥用量就造成了不必要的浪费。因此，配制大体积混凝土，其水泥的各项技术指标必须符合GB 175-2007的相关规定。2.粗细骨料（碎石.黄砂）的选取：混凝土中骨料的体积约占混凝土体积的70，骨料对混凝土的性能具有十分重要的影响。砂石中常含有一些有害杂质，如配制混凝土的天然砂。石中常含有淤泥、粘土等附着在骨料表面，妨碍了水泥与骨料的粘结，增加了用水量，降低了混凝土的强度抗渗性和耐磨性，并增加了混凝土的干缩，造成混凝土泌水等。砂中的云母呈薄片状，表面光滑与水泥粘结不牢，影响了混凝土之间的粘结。有机杂质（硫化物和硫酸盐）对水泥产生腐蚀，与水泥水化后的产

5、物反应生成钙矾石，使混凝土体积膨胀结构破坏，严重时能导致混凝土结构开裂等。石子的颗粒级配与粒型对混凝土的和易性和强度性能有比较显著的影响。颗粒级配差的石子空隙率增大，在浆体量一定的情况下，填充孔隙的砂浆多而包裹石子的砂浆变少，针片状碎石还增加了新拌混凝土在流动过程中的摩擦阻力，使混凝土的包裹性、粘聚性变差，从而不利于泵送与施工，影响混凝土强度等。因此，生产大体积混凝土时要保证连续的石子级配，而且要严格控制其有害杂质的含量。根据实践经验一般情况下中砂比细砂每立方米混凝土减少用水量20-25Kg左右，使用级配较好的中砂还能相应减少水泥25-30Kg（因为细砂比表面积比粗砂大的多，使用细砂时为了满足

6、施工要求的和易性必须增加单位水泥的用量，以提高水泥浆对骨料的包裹性），且使用中砂能减少混凝土泌水增加和易性保水性等。因此，生产大体积混凝土时宜采用颗粒级配比较好的区中砂，一方面可减少单位体积用水量和水泥用量，另一方面可避免因使用细砂而造成泌水和易性不良保水性差等。综上所述：用于大体积的混凝土要严格控制其含泥量有害杂质含量宜使用连续级配的石子区中砂等，其相关指标应当符合JGJ52-2006普通混凝土用砂石质量及检验方法标准3.混凝土拌合用水的选择：水是混凝土的主要组成材料之一，混凝土拌合用水的质量直接影响着混凝土的质量，水中的有害杂质不仅能造成混凝土中钢筋的腐蚀，而且还能影响混凝土的正常凝结硬化

7、等。因此生产大体积混凝土时要严格控制其水中的有害杂质含量，其各项指标应符合JGJ63-2006混凝土用水标准的相关规定，一般大体积混凝土拌合用水宜选用自来水。4合理掺加矿物活性掺合料：矿物活性掺合料中以二氧化硅、三氧化二铝为主要成分，目前矿物掺合料已是调整混凝土性能、配制大体积混凝土、高强度混凝土、高性能混凝土等不可缺少的组成材料，用于改善混凝土的各项性能，降低了水化热。既提高了混凝土的耐久性能又节约了水泥用量，从而满足了其技术经济性要求。其常用的矿物掺合料有粉煤灰、矿粉等等。粉煤灰的掺入能增大浆体体积（粉煤灰的密度较水泥小，等量的粉煤灰取代等量的水泥其粉煤灰的体积比水泥体积大），大量的浆体能

8、更好的包骨料表面，填充骨料间的空隙，从而起到优化混凝土孔结构的作用，减少浆体与骨料间的摩擦更好的改善混凝土的和易性，使混凝土拌合物具有更好的粘聚性和可塑性。同时，粉煤灰作为取代水泥的材料，在同样的稠度下能使混凝土的用水量不同程度的降低。更重要的是掺粉煤灰后，混凝土的抗渗，抗裂等耐久性也得到提高。而且对混凝土后期强度的发展也做出很大的贡献，掺粉煤灰后可以延缓混凝土水化热峰值，使其在混凝土硬化过程中，水泥的水化得到充分发挥，避免混凝土水化过程导致的一系列裂缝的产生。大量的研究和工程实践结果表明：用矿渣粉掺合料配制混凝土时，不仅可以大比例地替代水泥，而且所配制的混凝土力学性能优良、坍落度经时损失小、

9、水化热低、耐腐蚀性能优良、矿渣粉的大量应用还改变了以往仅以粉煤灰为主要掺合料的局限性。目前矿渣掺合料在世界各地的混凝土工程使用实例多得数不胜数，例：加拿大多伦多Scotia大厦，68层，高275米，它是世界上第一栋用含高炉矿渣的C70高性能混凝土建造的高层建筑。日本明石海峡大桥的混凝土也掺有大量的矿渣粉。笔者所参加的熔盛造船厂2#号船坞坞室底板(2008年7月)，设计要求C30S8混凝土，总方量65000m3，底板厚2.3米，分30个施工板块，最大混凝土浇筑板块方量为3200m3，属大体积混凝土，掺用S95型矿渣粉25%，许许多多其它的工程实例在这里就不一一细数。我司经过大量的试验论证后，自2

10、004 年夏开始使用矿渣粉作为活性掺合料和粉煤灰双掺广泛应用于混凝土中，应用后混凝土的各项性能均得到了显著的改善。 使用材料简介： 水泥 ：磊达，P.O42.5中砂 ：浙江闽侯，f=2.5 碎石 ：安徽南陵 5-25mm 外加剂：山西凯迪建材有限公司KD-2型缓凝型复合减水剂 (萘系) 矿渣粉：张家港沙钢集团有限公司 S95型粉煤灰：南通华能发电厂，级 控制所有试配坍落度一致达到14010mm ，粉煤灰和矿渣按不同比例双掺或不掺时的混凝土节约水泥用量及性能对比试验（见表1、表2） 表1：不掺、双掺（粉煤灰、矿渣）C30混凝土配合比（0号为对比组）序号每一立方米材料用量（Kg）水泥矿渣粉煤灰砂石

11、水外加剂0313-81010251804.381250-10581010251804.972250105-81010251804.9732203010581010251804.974210608081510251804.915167909482010251804.8361651354082510251804.76表2：试验结果比较序号减少水泥用量实际用水量和易性泌水率1小时坍损7天(Mpa)28天(Mpa)60天(Mpa)00168较差5.84526.335.438.6163158较一般2.23523.535.240.1263155一般5.03024.138.343.2393158和易性较好1

12、.53024.835.642.94103150和易性很好1.22525.236.544.75113145和易性很好1.02024.036.049.76148142和易性较差骨料轻微下沉4.62023.935.349.3综上所述，活性掺合料的增加不仅能显著降低水泥用量，还能有效的改善混凝土的和易性减少混凝土泌水降低单位体积的拌合用水量。但如果掺量太大会造成早期强度不足影响拆模，从而影响整个工程施工进度，粉煤灰掺量过大还会造成混凝土表面脱砂起灰等。因此用于大体积混凝土的活性矿物掺合料应当在保证施工进度的前提下根据试验演算慎重确定其最大掺量。根据我司实践经验拌制大体积混凝土时宜采用优质粉煤灰，其各项

13、指标应符合GBJ146-90粉煤灰混凝土应用技术规范的相关要求。应用与大体积混凝土的矿粉其各项指标应符合GB/T18046-2008用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣的相关规定。5.外加剂的选择：外加剂的选用，除了满足外加剂的技术指标之外，还要考虑其与水泥之间的适应性。在大体积混凝土中，采用各种外加剂以减少水泥用量，从而降低混凝土的升温，是一种有效的方法。大体积混凝土常采用的外加剂是减水缓凝的复合型外加剂，减水剂为表面活性剂，掺入混凝土中能对水泥颗粒起很好的扩散作用，把水泥颗粒包裹的水释放出来，以保证水泥的充分水化，从而减少用水量，降低水灰比。缓凝剂的应用主要目的在于延缓水泥水化放热速度，推迟热

14、峰出现时间，降低最高峰值并减少总的发热量，以减少混凝土因温差引起的裂缝。同时延缓了混凝土的凝结时间，有利于预防大体积混凝土浇捣时施工冷缝的出现等。在大体积混凝土中掺用膨胀剂，可降低混凝土中心温度10【1】,从而降低混凝土的综合温差，膨胀剂的掺入还可部分和全部补偿混凝土在硬化过程中的干缩，减少混凝土的开裂等。二.配合比设计需注意的问题:大体积混凝土配合比的设计，应当在保证混凝土达到设计强度均匀性耐久性以及满足施工要求及具有良好的稠度和可泵性的前提下，尽可能的提高掺合料和骨料的用量，降低单位体积的水泥用量，以有效达到控制水化热的目的。1.胶凝材料最小用量：胶凝材料用量除了满足强度耐久性外，还需满足

15、可泵性的要求。对于钢筋混凝土,我国规范中规定的最小用量宜为300Kg/m3【2】。根据工程实践，对于有抗渗要求的混凝土，胶凝材料总量最小宜为320 Kg/m3。2.坍落度：坍落度的大小直接影响混凝土的强度浇筑和泵送。实践证明混凝土泵的工作压力和摩擦阻力一般随混凝土坍落度的减小而增大，对于普通混凝土，规范中规定的坍落度宜为80-180mm。根据实践经验对于有抗渗要求的大体积混凝土，最大坍落度不宜超过14010mm，而且要有效控制坍落度损失。因此，为了保证大体积混凝土的流动性和可泵性，施工前应当根据气温、水泥品种等因素，进行坍落度损失实验。3.合理砂率：合理的砂率是保证大体积混凝土不离析少泌水具有

16、良好的成型和泵送性能的必要条件。泵送混凝土施工技术规范规定：泵送混凝土的砂率宜控制在35-45，根据实践经验大体积混凝土的砂率宜在40-45之间。4.掺和料最大掺量:活性矿物掺合料(矿粉粉煤灰)的掺入，可以提高混凝土中浆体的浓度，有助于提高混凝土的和易性可泵性并能减少水泥用量有效降低水化热。据JGJ146-90粉煤灰混凝土应用技术规程规定，当用普通硅酸盐水泥配制大体积混凝土时，粉煤灰取代水泥最大限量宜在40。因此，用于大体积混凝土的活性矿物掺合料应当在保证施工进度的前提下根据试验演算慎重确定其最大掺量，活性掺合料矿粉的掺量也宜在满足强度的要求下经过试验演算来确定其最佳掺量。5.外加剂掺量的确定

17、： 大体积混凝土生产时过量的掺入缓凝减水剂会使混凝土产生不凝假凝现象，而造成质量事故。据GB50119-2003混凝土外加剂应用技术规范规定，外加剂的掺量应以胶凝材料重量的百分率表示。因此，外加剂的合理掺量应当按其推荐掺量使用要求施工条件原材料等因素进行综合考虑，并通过试验演算慎重确定其掺量。三.混凝土生产过程中的质量控制：1.计量的控制：对于大体积混凝土，生产前应对计量器具进行检定，生产过程中应测定骨料的含水率，每天不少于两次，当含水率有显著变化时，应增加测定的次数，依据测定结果调整骨料的用料。其累计计量误差应符合如下的相关规定【3】。组成材料允许误差水泥.掺合料1粗.细骨料2水.外加剂12

18、.搅拌的控制：根据我司实践经验对于大体积混凝土其搅拌时间一般应控制在不小于35s，混凝土搅拌完毕后，应现场检测其坍落度粘聚性和保水性等指标，混凝土拌合物应拌合均匀，颜色一致，不能有离析和泌水等。3.混凝土的运输：在运输过程中应当控制混凝土在运至浇筑地点后，不离析不分层组成成分不发生变化并能保证施工所必须的稠度。运输过程中应控制控制不漏浆不吸水并保证卸料及输送的通畅。四.施工的控制:合理的施工方案能加快施工进度，有效的控制大体积混凝土的成型质量。大体积混凝土的分层连续浇筑能有效地降低水化升温施工不连续造成的施工缝产生。因此，一个合理的施工方案对大体积混凝土的施工及整个工程质量的控制有着至关重要的

19、作用。1.工程概况：本工程是熔盛后花园的金悦圣商务大酒店，总建筑面积4800m2，位于城市主干道疏港公路西侧，四周临近工业园区，交通繁忙。基础部分最大厚度为1400mm，混凝土采用C35S8抗渗混凝土，底板划分为四个施工段区域，混凝土浇筑最大区域2000m3约1600m混凝土，于2008年12月15日开始施工，由于事前准备充分，施工中进行严格控制，并采取有效的保温养护措施，该基础混凝土质量良好，未出现裂缝等不良现象。2.施工运输设备：该大体积混凝土工程全部采用商品混凝土，结合施工实际情况，混凝土浇筑时采用2台45m汽车泵（其最大输出量120m3/h），在加一台固定泵（其最大输出70m3/h，泵

20、管经铁架固定加固，并有塔吊负责找平），施工搅拌车全部为10m3车，往返里程20KM,往返时间1.25h为确保泵送量，防止因停滞时间过长造成的堵管，以及因施工不连续产出生施工缝等，则必须保证供应量能满足要求，此时混凝土泵车所需配置的运输搅拌车计算于下：N1 =Q1/60V1（60L1/S0+T1）【4】式中 N1 混凝土搅拌车台数，台 Q1 每台混凝土泵车的平均输出量，m3/h 可按下式计算：Q1= Qmax1 Qmax 每台混凝土泵的最大输出量（汽车泵120m3/h，固定泵70 m3/h） 1 配管条件系数，取0.80.9（取0.9） 作业效率，根据混凝土搅拌车向混凝土泵供料的间断时间，拆装混

21、凝土输送管和供料间歇等情况，可取0.50.7(汽车泵取0.7,固定泵0.6) V1 每台混凝土搅拌车的容量（取10m3）S0 混凝土运输车的平均速度，（取50 Km/h） L1 混凝土搅拌车的往返距离（取20Km） T1 每台混凝土运输车的总停歇时间(取75min)则：Q1（汽）=1200.70.9=75.6m3/hQ1（固）=70 0.60.9=37.8m3/hQ1 (总)=2 Q1（汽）+ Q1（固）=189 m3/hN1 (总)= 2Q1（汽）/60V1（60L1/S0+T1）+ Q1（固）/60V1（60L1/S0+T1） =212.4+6.2 31（辆）因此为了确保施工的连续性须配置

22、的搅拌车数量为31(辆)。3.施工现场质量控制:因场地狭小，混凝土拌车不能会车及长时间停滞，所以混凝土浇筑施工时，必须安排合理，并派专人负责疏导交通，安排车辆进出场，以确保施工的连续性。根据施工工序及工期安排，混凝土浇筑尽量不扰民，安排在方便施工及交通状况较好的条件下，各专业相关领导跟班作业，同时做好各方的协调工作。施工从商品混凝土的原材料配合比水灰比和易性坍落度运输浇筑振捣养护到施工缝等各个程序入手，严格按照规范要求操作，以确保混凝土质量。该大体积混凝土施工配合比最终确定如下：材料名称水泥水粉煤灰矿粉外加剂膨胀剂石子黄砂材料规格P.O42.5饮用水FS95KD-1UEA525中砂产地 厂名磊

23、达本地华锦沙钢凯迪凯迪南陵闽侯配合比10.710.260.260.0230.14.312.82每一立方材料用量（Kg/m3）23817566715.82261078706经我司进行28d强度验证符合图纸要求C35S6，混凝土配合比经试拌后测得坍落度145mm，初凝时间为9h,终凝时间为16h，混凝土七天抗压强度达28.5Mpa。现场由我搅拌站技术人员跟班，严禁混凝土搅拌车驾驶员私自向拌车加水，并负责和施工方一起抽查坍落度流动性和易性，保证控制坍落度不超过12030mm流动性和易性良好。以后每间隔3-5车做一次随机抽样，发现异常第一时间采取有力措施，并做好笔录。 搅拌车运输中，装料前应检查滚筒里

24、是否有积水，混凝土装料时要保持转速6-10r/min，运输途中及停滞等待要保持转速4-6r/min，转速太快或停滞都会造成砼升温坍落度损失快等。到现场后由我现场技术人员及时观察其砂率和易性等，不定时抽检坍落度。 大体积混凝土的浇筑方法，一般宜用分层浇筑，以有效地防止因底层混凝土的凝结行成的施工缝，保证结构的整体性增大散热面积等。大体积混凝土施工缝的预留，应当在浇筑之前按留置施工缝的规定进行处理。分层浇筑时，应按混凝土拌合物自动流淌形成的斜坡，自下而上斜向分层浇筑，每层厚度300-500mm为最佳。按一个方向向前推进，直至浇筑结束（或与相邻浇筑区域相接），要保证每一层混凝土在初凝前被上一层混凝土

25、拌合物覆盖并捣实成整体。其要求每一层的最小浇筑量可按下述进行计算:Q=FH/T【5】式中 Q 混凝土的最小浇筑量，m3/h F 混凝土浇筑区域面积（取1600m2） H 浇筑层的厚度（取1.4m）T 下层混凝土拌合物从开始浇筑到初凝为止所允许的时间间隔（取9h）则：Q=16001.4/9=180m3/h据上述计算得出，当用两台固定泵加一台汽车泵，运输条件允许的情况下每小时的平均输出量可达到189 m3/h，固能满足每小时最小浇筑量不少于180m3/h，因此上述施工设备可满足施工的连续性，可保证混凝土结构的整体性，在混凝土中不会出现施工缝。大体积混凝土的振捣，因防止其过振或漏振，过振宜造成粗骨料

26、的沉降浆体的上浮，从而造成整体强度的不均匀出现干缩裂缝；漏振宜出现蜂窝麻面，造成混凝土的不密实，亦造成整体强度不均匀，影响了结构的整体承载力。因此大体积混凝土在振捣过程中应防止其过振或漏振，振捣棒的移动间距一般宜300-500mm左右，振捣时间宜为10-20s，最好在底层混凝土被上层混凝土覆盖前进行二次振捣。大体积混凝土浇筑结束后，磨平收光应至少不少于两次以上。必要时，还应先用铁滚筒滚压两遍以上在进行收光，以有效的防止了混凝土的收缩裂缝。大体积混凝土浇筑结束后应及时进行养护，已通过降低混凝土内外温差和减慢降温速度来达到降低块体的自约束应力和提高混凝土的抗拉强度，以承受外界约束力时的抗裂能力，该

27、大体积混凝土养护采用两层塑料布加一层草帘子进行保温养护。为防止混凝土脱水龟裂，夏季宜对混凝土表面浇水养护，一般一天应不少于三次。当外界气温较高时，应当对混凝土表面温度进行测试，按所测试的温度确定是否需要覆盖。当发现温度超出规定值时，应当及时加盖养护，依据现场测温结果，必要时采取蓄水方式进行保温养护。为确保温度在可控制的范围内，还应当进行大体积混凝土温度计算，施工温度计算如下：施工期间大气平均温度：19 混凝土入模温度（经现场测定）：211.混凝土绝热温升的计算：Th=mcQ/（c）/(1-e-mt) 【4】式中：Q水泥28d水化热Q=336kj/kg；mc每立方米混凝土折算水泥用量（kg/m3

28、），mc=368kg/m3；c混凝土比热，取0.97kj/(kgK)； 混凝土密度，取2400（kg/m3）；t混凝土的龄期(d)取3、6、9、12、15；e为常数，取2.718；m系数，随浇筑温度改变，取：0.3（浇筑温度约21.0）。则：Th3=368336/（0.972400）（1-2.718-0.33)=31.5Th6=368336/（0.972400）（1-2.718-0.36)=44.3Th9=368336/（0.972400）（1-2.718.39)= 49.5Th12=368336/（0.972400）（1-2.718-0.312)=51.7Th15=368336/（0.972

29、400）（1-2.718-0.315)=52.5最大绝热温升：Th=mcQ/（c）=368336/（0.972400）=53.12.混凝土中心计算温度：T1（t）= Tj+Th(t) 【5】式中：T1（t）t龄期混凝土中心计算温度（）；Tj混凝土浇筑温度()，取21度; (t)t龄期降温系数，查表得出对最大厚度1.4m的混凝土板：(3)= 0.49； (6)=0.46； (9)=0.38； (12)=0.29； (15)=0.21； T1（3）= 21+ 31.50.49=36.4 T1（6）= 21+ 44.30.46=41.4 T1（9）= 21+ 49.50.38=39.8 T1（12）= 21+ 51.70.29=36.0 T1（15）= 21+ 52.50.21=323.混凝土表层（表面下50mm处）温度计算:、保温材料厚度 =0.5h1000x(T2-Tq)Kb/K(Tmax-T2)【5】式中：保温材料厚度（mm）；x所选保温材料导热系数W/(mK)，查表得土工塑料布x=0.03；T2混凝土表面温度（）；Tq施工期大气平均温度，取19（）；K混凝土导热系数，取2.33W/(mK)；Tmax计算得混凝土最高温度（）；计算时可取T2-Tq=519，取平均值为12；Tmax-T2=2025，取平均值为23；Kb传热系数修正