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1、大体积混凝土原材料的选取和施工中的质量控制 师元（南通晟是建材有限公司，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、又能保证质量和降低劳动消耗的商品混凝土
2、。这些结构的特点是体积大、厚度大、一般都在几千 吊厚度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，而凝结时间 长段
3、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，直选用低标号的水泥。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
4、容易出现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
5、水泥产生腐蚀，与水泥水化后的产物反应生成钙 矶石，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
6、细砂比表面积比粗 砂大的多，使用细砂时为了满足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II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、II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
7、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（
8、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
9、：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、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#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，3最大混凝土浇筑板块方量为3200m
10、,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2004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，I 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（票系）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，II级控制所有试配坍落度一致达到14010 mm,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:
11、不掺、双掺（粉煤灰、矿渣）C30混凝土配合比（0号为对比组）厅P每，立方米材料用重（Kg）水泥矿渣粉煤灰砂石水外加剂031381010251804.38125010581010251804.97225010581010251804.9732203010581010251804.974210608081510251804.915167909482010251804.8361651354082510251804.76表2:试验结果比较厅P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较不5.84526.335.438.6163158较
12、一M2.23523.535.240.12631555.03024.138.343.2393158和易性较好1.53024.835.642.94103150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讥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
13、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II粉煤灰，其各项指标应符合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
14、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10C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
15、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。根据工程实践，对于有抗 、3渗要求的混凝土，胶凝材料总量最小宜为 320 Kg/m。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140 10mm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
