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1、大掺量矿物掺合料混凝土技术在北京财富中心二期工程中的应用刘明均 吴珍 北京双良混凝土搅拌站【摘要】：本文介绍了矿物掺合料超过胶凝材料 50%的混凝土技术在北京财富中心二期底板大体积混凝土工程中的应用情况。就原材料、配合比试验、施工配套技术、28 天、 60 天、90天强度做了详细说明。通过研究、应用与分析，总结了近年来在大体积工程中逐渐被工程界接受的大掺量矿物掺合料混凝土的制备技术与施工技术要点。【关键词】大掺量 矿物掺合料 大体积混凝土 制备技术 施工技术The Application of High Volume Mineral Admixture Concrete Technology
2、in the Second Phase project of Beijing Wealth Centre Liu Mingjun Wu Zhen(Beijing Shuangliang Concrete Mixing Plant)Abstract This paper introduces the application of concrete in which mineral admixture to total binding materials ratio is more than 50% in the large volume concrete bottom board of Beij
3、ing wealth centre second phase project. Raw materials, mix test, matching technology and strength at age of 28days and 60days are described in detail. Through study, application and analysis, the preparation technology and construction technique main point of high volume mineral admixture concrete w
4、hich has been accepted in large volume concrete engineering by engineering field are summed up.Key words High volume; mineral admixture; large volume concrete; preparation technology ;construction technique.我国当前基础设施建设中，大型混凝土结构越来越多。混凝土由于温度应力引发开裂已成为一个重要因素。在首都近几年的重要工程建设中大掺量矿物掺合料混凝土屡次应用，效果良好。围绕大掺量矿物掺合料混
5、凝土的成套技术正在逐渐成熟和完善，低水泥熟料混凝土技术今后的应用领域绝不仅是大体积混凝土工程。在更多的混凝土结构与混凝土制品中应用是大势所趋，这是循环经济和低碳发展模式下的必然选择。正如覃维祖教授所讲1 ：要想从整体来全面有效地解决问题，得大幅度改善混凝土结构的耐久性，使混凝土技术得到可持续发展，就需要开发与应用既能满足早期强度发展需要，又能显著降低水化温升、减小开裂风险;既能大幅度减少熟料水泥用量，又能大规模利用工业废料，既经济又环保的混凝土技术，而大量工程实践已经证明:大掺量粉煤灰混凝土正是这样的混凝土材料。通过不断总结和宣传此项技术在工程中应用情况，对于促进绿色混凝土技术的广泛应用具有积
6、极的推动和示范作用。北京财富中心二期工程底板厚度为 3500mm,局部厚度为7600mm、5000mm 和 1500mm，车库底板厚度为 1500mm、1200mm 和 900mm，底板混凝土总量为 16290m3,其中主楼底板混凝土浇注体积 13000m3，混凝土等级 C40P10。依据混凝土强度检验评定标准 （GB/T50107-2010）关于龄期的说明：考虑到现代混凝土广泛使用矿物掺合料以及混凝土强度发展规律的变化，对于掺加矿物掺合料混凝土进行强度评定时，可根据设计规定采用大于 28 天龄期的混凝土强度。我们选择 90 天强度进行混凝土强度验收。1 原材料1.1 水泥试验采用冀东水泥有限
7、公司生产的 42.5#普通硅酸盐水泥。其主要物理性能见表 1。表1 水泥的主要物理性能 抗折强度(MPa) 抗压强度(MPa)标准稠度用水量 初凝时间 终凝时间细度(80 )m安定性(雷式法) 3d 28d 3d 28d28% 163min 215min 3.6% 合格 6.3 9.2 28.8 51.4注：水化热 247kJ/kg1.2 粉煤灰试验使用的是级粉煤灰，主要物理性能见表 2表 2 粉煤灰主要物理性能细度(45m 筛余量，%) 烧失量 % 需水量比（% ） 表观密度(g/cm 3)7.9 3.7 90 2.141.3 矿粉试验使用的是 S95 级矿粉，主要物理性能见表 3表 3 矿
8、粉主要物理性能比表面积面(m 2/kg) 烧失量 % 流动度比（% ） 28 天活性指数（% ）472 1.5 98 1021.4 砂和石试验采用细度模数为 2.6 的天然区中砂；525mm 连续级配的碎石。砂、石物理性能见表 4，表 5。表 4 天然砂物理性能含泥量（ %）表观密度（g/cm 3）堆积密度（g/cm 3）0.9 2600 1620表 5 天然石子物理性能含水率（% ）表观密度（ g/cm3）堆积密度（ g/cm3）压碎指标（% ）针片状含量（%）0.4 2610 1530 7.0 6.11.5 外加剂选用泵送剂 JF-9,减水率 20.4%，60 分钟坍落度保留值 185mm
9、，28 天抗压强度比为110%。2 混凝土配合比试验在大掺量矿物掺合料混凝土技术基础上，我们掺加膨胀剂进行了混凝土配合比试验。配合比与坍落度、28 天抗压强度试验数据见表 6。表 6 混凝土配合比与试验数据组号 C W W/B FA GGBS E S G 减水剂坍落度(mm)28d 抗压强度(MPa)1 222 177 0.37 100 131 25 751 994 12.0 210 54.62 202 177 0.42 81 11 25 776 1028 10.1 220 51.83 188 177 0.47 67 97 25 794 1052 8.7 220 48.04 170 172 0
10、.43 130 70 30 786 1032 10.0 220 45.7考虑到采用 90 天龄期评定强度，4 号配合比 60 天标准养护强度 52.0 MPa，同条件养护 54 .0MPa。所以选择 4 号配合比进行模拟试验，实体尺寸为长 4 米、宽 3.3 米、厚 3.5米。测温结果显示顶部混凝土温峰约为 60-61，底部混凝土温峰 47-48，中部温峰最高，约为 67，测温点温差 20以内，混凝土表面温度与气温温差也在 20以内，如图 1 所示。1020304050607012345678910112141719时 间 (天 )温度()下 部芯 部上 部气 温图一 模拟试验测温曲线图通过文
11、献和工程调研，我们认为由于粉煤灰在混凝土中掺加比例比较大，混凝土用水量和水胶比相对较低，没有必要使用膨胀剂补偿收缩技术，决定不掺加膨胀剂，补充试验配合比以及数据见表 7。表 7 混凝土配合比与试验数据组号 C W W/B FA GGBS E S G减水剂坍落度(mm)抗压强度(MPa)28d 90d5 200 172 0.43 130 70 0 786 1032 10.0 230 48.2 53.6杨静、覃维祖研究 2 认为：粉煤灰掺量在 30%一 50%的范围时，随着掺量的增大，混凝土的强度有所下降，但水胶比的影响更明显。在保证流动性的前提下适当降低水胶比，掺粉煤灰高性能混凝土的强度随龄期的
12、延长呈增长趋势。有表 7 数据可见混凝土和易性和强度均可以满足工程要求。2010 年 8 月底采用上述配合比完成了主楼底板混凝土浇注，60天标准养护试件强度 44.6 MPa， 达到 C40 的 110%。 90 天标准养护试件强度 51.2MPa，达到 C40 的 128%。评定满足 C40 要求。现场测温布置了 5 个测温点，测温曲线图见图 2，内部最高温峰 71测温点温差基本在 20以内。与模拟试验测温差别主要因为季节不同。30354045505606570751235678910112131415时 间 （ 天 ）温度（）主 4A主 4B主 4C主 4D主 4E图 2 现场混凝土测温图
13、3 施工配套技术3.1 工作性与振捣要求以粉煤灰为主体的大掺量矿物掺合料混凝土有许多技术优势，但也有一些技术问题，例如坍落度太大时，粉煤灰颗粒易上浮发生泌浆现象而影响表面质量。技术对策是控制坍落度不要太大，要控制坍落度尽可能小。因为试验表明大 3 掺量粉煤灰混凝土同等坍落度时泵送效果明显优于较低掺量矿物掺合料泵送混凝土。因此规定在满足施工要求的情况下尽可能减少坍落度，到场坍落度不得大于 200mm。与此同时要求振捣工严禁过度振捣，避免造成浆体过度上浮影响混凝土匀质性。3.2 终凝前的技术措施混凝土表面开始陆续出现后，现场施工人员把钢丝网立即拍进混凝土里面，拍进深度大约 30mm 深度后，立即对
14、混凝土进行覆盖防止表面失水过快形成塑性收缩裂缝。在混凝土接近初凝时，现场施工人员立即对混凝土进行第一次收面工作，收面后立即混凝土进行覆盖。在终凝时间前工地施工人员用大型电圆抹子进行最后一次收面工作，收面后马上进行覆盖。3.3 终凝后的养护在大体积混凝土施工阶段，混凝土的浇注温度控制在 25 度以下。为防止外界气温下降时，增加了混凝土的降温幅度，会大大增加混凝土内外层间的温度梯度，最容易让混凝土产生裂缝。认为既然粉煤灰有抗裂性就可以放松养护的观念是错的;加强保湿养护,才能发挥粉煤灰混凝土抗裂性的优势 4 。所以要对混凝土进行覆盖养护工作，保证 14 天湿养护期，为防止冷水降低混凝土表面温度，加大
15、内外温差，使用温水进行浇水养护，以控制裂缝。3.4 现场质量控制重点 对于大掺量矿物掺合料混凝土，有两个必须予以保证的质量控制关键，这就是低水胶比和及时足够的养护。本工程强调严格杜绝浇注混凝土时的加水行为，此岗位专人 24 小时全程旁站监督；要求调配足够人力强化养护环节，确保养护要求的实现。4 问题讨论4.1 关于实验室配合比试验强度与工程混凝土留样强度的差异北京财富中心二期工程浇注以后，混凝土留样试件 90 天强度 51.2 MPa，与同配比实验室试验试件强度 90 天强度 53.6MPa 相差稍低，我们分析原因可能在于以下两个方面：首先，是混凝土中单位体积用水量的控制问题，因为我国混凝土配
16、合比设计是以干燥骨料为依据的，骨料含水率的波动容易引起混凝土用水量的波动。其次，混凝土规范中对混凝土标养强度试验有严格的试验规程和统一的养护条件要求，但施工单位这些条件相对不足。试件养护条件可能不完全符合标准要求。因此为充分保证工程质量，建议今后此类工程水胶比应该控制在 0.40 以下，可以考虑不掺加矿渣粉，单掺粉煤灰。4.2 大掺量矿物掺合料混凝土技术的应用前景在低水胶比条件下，水泥的水化条件相对改善，因为粉煤灰水化缓慢，使混凝土的“水灰比”增大，水泥的水化程度因而提高，这种作用机理随着掺合料的掺量增大愈加明显。水泥水化程度的改善，则有利于掺合料作用的发挥，与此同时，需要粉煤灰水化产物填充的空隙已经大大减小，所以其水化能力差的弱点在低水胶比条件下被掩盖，而降低温升等其他优点则依然起着有利于混凝土性能提高的作用 5 。廉慧珍 阎培渝等 6 也提出：大量矿物细掺料,在混凝土水胶比很低且没有裂缝的情况下,可有效地起
