大体积混凝土模拟施工性能检测

李丹丹，娄跃恒，王松亮

（徐州中联混凝土有限公司，江苏 徐州 221100）

0 前言

随着建设行业的不断发展，具有超高层、超大体积、超长跨距等特点的建筑工程屡见不鲜。现代混凝土结构的复杂性和多样性对混凝土质量控制的要求越来越高，同时建筑物规模的不断增大使得大体积混凝土构件越来越多。大体积混凝土构件浇筑时混凝土用量大，其中的水泥水化会产生大量水化热；而混凝土热传导性差、散热慢，积聚的水化热不能及时散发，使得混凝土内部温度显著升高。混凝土内部与表面形成较大的温度梯度时，混凝土易产生温度裂缝，影响混凝土结构安全性和使用寿命[1-3]。

徐州荣盛城泉盛美家安置项目共计建设 10 栋住宅楼，5 个地下车库；其中基础筏板厚度 1m，所用混凝土总方量为 14500m3，每个基础筏板均为一次浇筑成型，属于大体积混凝土构件。经过施工现场调研、试验室试配及现场模拟施工，配制出了温控指标符合要求，工作性能和力学性能良好的混凝土。

1 原材料

（1）水泥：淮海中联 P·O42.5 水泥，标准稠度需水量为 28.2%，28d 抗压强度 56.2MPa。

（2）粉煤灰：国华Ⅰ级灰，45µm 方孔筛筛余6.3%，28d 活性指数 77%。

（3）矿粉：徐钢 S95 级矿粉，流动度比 99%，28d活性指数 107%。

（4）天然河砂：Ⅱ区中砂，含泥量 1.5%，细度模数 2.6。

（5）碎石：公称粒径 5～31.5mm 碎石，含泥量0.8%，针片状颗粒含量 1.5%。

（6）水：市政自来水。

（7）外加剂：苏博特 PCA-1 减水剂，减水率18.4%。

2 试验方法

根据工程要求及施工现场情况设计配合比并进行试配，检测混凝土性能。混凝土工作性能、力学性能、耐久性能检测分别按照 GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》、GB/T 50081—2016《普通混凝土力学性能试验方法标准》和 GB/T 50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》的相关规定执行。

根据配合比进行试生产，现场浇筑 5m×5m×1m立方体混凝土构件。通过埋入混凝土内的温度传感器，采集混凝土温度变化数据。

3 混凝土理论配合比试配结果

3.1 混凝土理论配合比

根据工程要求及施工现场情况，设计强度等级C35、抗渗等级 P8 的大体积混凝土配合比。具体配合比如表 1 所示，1# 为普通 C35P8 配合比，2# 为 C35P8大体积混凝土配合比。

表 1 试验用 C35 理论配合比 kg/m3

考虑到大体积混凝土的表面系数比较小，水泥水化热不宜散发，应适当控制胶凝材料中水泥用量。配制混凝土时，粉煤灰和矿粉的掺入都能降低胶凝材料的水化热总量，且效果随粉煤灰和矿粉掺量的增加而增加[3]。因此设计配合比时在保证混凝土强度基础上，适当增加了粉煤灰和矿粉的掺量。

3.2 混凝土性能检测结果

按照表 1 理论配合比进行试配，检测混凝土的各项相关性能，结果如表 2、表 3 所示。

表 2 试配混凝土工作性能检测结果

表 3 试配混凝土力学性能、耐久性能检测结果

表 2 的结果表明：增加粉煤灰和矿粉掺量后，混凝土拌合物坍落度与扩展度无明显变化，出机温度及温度增长速度有所降低。温度是大体积混凝土质量控制的重要因素，较低的出机温度及温度增长速度有利于混凝土的温度控制，防止混凝土早期开裂。

表 3 试验结果表明，硬化混凝土的早期强度有所降低，后期强度增长较大，龄期达到 90d 时，两配合比强度基本相当；因此可采用混凝土的 60d 或 90d 强度作指标，作为大体积混凝土配合比的设计依据。

4 混凝土试生产结果

4.1 混凝土工作性能、力学性能和耐久性能

按照理论配合比 2 进行试生产，检测混凝土的相关性能，结果如表 4 所示。

表 4 试生产混凝土性能检测结果

从表 4 可以看出，试生产混凝土的各项性能检测结果与试配结果基本相当，工作性能良好，力学性能和耐久性能达到设计要求。

4.2 混凝土的温度变化

施工现场浇筑 5m×5m×1m 混凝土构件，浇筑完成后表面覆盖塑料薄膜及保温卷材作为保温保湿初始。浇筑时在构件内埋入温度传感器，位置如表 5 所示，传感器接入相关设备检测混凝土的温升情况，检测结果如图 1 所示。

从图 1 可以看出，混凝土构件浇筑后，随着水泥水化反应产生的水化热使构件的温度逐渐升高，约 48h 时达到最高温度；之后构件温度开始逐渐下降，14d 时构件温度基本趋于一致；混凝土构件中心位置温度最高，越靠近构件表面，温度越容易受环境温度影响；适当采取保温措施可以减小环境对混凝土构件温度的影响，降低混凝土构件内外温差。

表 5 温度传感器位置说明

图 1 混凝土构件温度变化

5 结论

（1）掺加粉煤灰和矿粉可以降低胶凝材料的水化热总量，有利于控制大体积混凝土构件的内外温差，防止混凝土早期开裂。

（2）增加粉煤灰和矿粉的掺量将降低混凝土的早期强度，设计配合比可采用混凝土的 60d 或 90d 强度作为指标，但注意保证混凝土的早期强度达到要求。

（3）大体积混凝土施工后应采取适当的保温措施并加强养护，降低环境对混凝土构件温度的影响，减小构件的内外温差。