袁筱樂，張盛

（1. 揚州市平維混凝土有限公司，江蘇揚州225000；2. 江蘇誠意工程技術研究院，江蘇徐州221131）

大體積混凝土配制及性能研究

袁筱樂1，張盛2

（1. 揚州市平維混凝土有限公司，江蘇揚州225000；2. 江蘇誠意工程技術研究院，江蘇徐州221131）

大體積混凝土結構容易產生溫度裂縫，而混凝土在硬化前后內部及表面的溫度差是產生溫度裂縫的主要原因之一。本研究結合江蘇省華電揚州發(fā)電有限公司工程項目基礎底板結構的特點，從水化熱角度進行了原材料優(yōu)選，同時進行了大摻量粉煤灰混凝土配制及性能研究，提出了符合工程要求的大體積混凝土配合比。

大體積混凝土；水化熱；大摻量粉煤灰

0 引言

大體積混凝土是指混凝土結構物實體最小幾何尺寸不小于1m 的大體量混凝土，或預計會因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度和收縮而導致有害裂縫產生的混凝土[1]。大體積混凝土硬化期間，由于水泥水化過程釋放的水化熱所產生的溫度變化而產生的溫度應力，往往導致大體積混凝土結構出現有害裂縫。

采取合理措施降低水化熱，控制混凝土內外溫差防止過大干縮是大體積混凝土質量控制工作的重點。對于大體積混凝土，隨著澆筑厚度不同、采用水泥品種不同、摻合料品種及摻量不同、外加劑品種不同等，其水化溫度峰值也會有所不同，核心區(qū)絕熱溫升可達到60℃ 至 70℃ 甚至更高。所以控制混凝土的水化熱是降低大體積混凝土內外溫度差的關鍵技術。

1 工程概況

江蘇華電揚州發(fā)電有限公司工程位于全國歷史文化名城江蘇省揚州市東北郊，京杭大運河和古運河交匯處，南鄰寧通高速，北接寧啟鐵路。江蘇華電揚州2×400MW 級燃機工程 ，燃機汽機發(fā)電機基礎圖由中國東方電氣設計。其機島下部結構，形式為不規(guī)則大體積底板基礎（示意圖見圖1），最小深度為2.5米，最大深度可達5.5米。基礎結構設計使用年限為50 年，建筑結構安全等級為二級。

圖1 底板基礎示意圖

2 原材料選擇與控制

2.1 水泥

水泥性能及用量是影響水化熱的關鍵因素。Burrows R W[2]總結，一味快速施工的需求導致了水泥在半個世紀以來細度增加了不止1倍，水泥細度增加，早期水化速度明顯加快，因此雖然增加了早期強度，卻導致早期的放熱速率也急劇增加。根據相關的標準或指南，以及大量的研究工作總結，建議控制水泥比表面積≤350m2/kg，C3A≤8.0%，堿含量≤0.6%。工程采用揚州亞東 P·O42.5級水泥，相關技術指標見表1。

表1 水泥技術指標

2.2 粉煤灰

單從降低膠凝材料水化熱角度而言，摻粉煤灰的效果最佳[3]，工程采用揚州華維II級粉煤灰，相關技術指標見表2。

表2 粉煤灰技術指標

2.3 細集料

選用江砂，細度模數2.6，表觀密度2660kg/m3，堆積密度1560kg/m3，含泥量 0.9%。

2.4 粗集料

選用石灰?guī)r碎石，粒徑5～31.5mm 連續(xù)級配，壓碎值指標 7.8%，表觀密度2700kg/m3，針片狀含量6%，含泥量 0.3%。

2.5 外加劑

緩凝型高效減水劑能有效延緩水化熱的釋放，降低水化熱放熱峰值，使混凝土水化熱釋放趨于平緩，避免中心部位混凝土溫度急劇上升導致溫差增大[4]，同時由于延緩了混凝土的凝結時間，有利于在澆筑和振實大體積混凝土時不致形成施工冷縫。工程選用揚州科杰 SPVI 緩凝型高效減水劑，其性能指標見表3。

表3 外加劑性能指標

3 大體積粉煤灰混凝土的配制與性能研究

按照規(guī)范要求在選定的原材料基礎上，開展了不同粉煤灰摻量對混凝土性能的影響試驗研究，并進行了相關性能檢測。

3.1 配合比

混凝土配合比設計時在滿足設計強度要求的前提下（固定水膠比），盡可能的減少水泥用量，本次試驗用水量設計為155kg/m3，以減少水泥的水化熱產生，從而降低混凝土的溫升。

3.2 混凝土拌合物性能

按照 GB/T50080—2011《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》將表 4進行了混凝土拌合物性能檢測，性能指標如表5所示。試驗結果表明 C3輕微泌水，C1經時坍損較大，C2 混凝土和易性滿足要求。

表4 不同粉煤灰摻量混凝土配合比

表5 混凝土拌合物性能

3.3 混凝土力學性能

根據 JGJ55—2011《普通混凝土配合比設計規(guī)程》設計原則，可利用60d 或 90d 強度作為混凝土強度評定及混凝土配合比設計的依據。經設計單位同意，本結構工程大體積混凝土（表 4配合比）均采用60d 齡期作為混凝土強度評定的依據，混凝土力學性能檢測如表6所示。

表6 混凝土力學性能

從表6中可以看出，隨著粉煤灰摻量的增加，混凝土前期抗壓及劈拉強度明顯下降，但后期隨著粉煤灰與混凝土中的 Ca(OH)2進行水化反應，混凝土內部更加密實，其抗壓及劈拉強度逐漸提高。

3.4 混凝土耐久性能

根據 GB/T50080—2011《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》進行相關耐久性試驗，試驗結果如表 7所示。

表7 混凝土耐久性能

從表 7中反應出3個配合比其抗?jié)B強度等級均滿足設計要求；混凝土收縮隨著粉煤灰摻量的提高而逐漸變小，說明粉煤灰可以改善混凝土收縮；隨著粉煤灰摻量的提高，混凝土抗碳化能力逐漸減弱；電通量所示結果表明，大摻量粉煤灰混凝土在56d 齡期后其抗氯離子滲透性能符合要求。

3.5 混凝土的絕熱溫升

從圖2 中可以看出 8d 最高絕熱溫升分別為37℃、34.2℃、31.5℃，隨著粉煤灰摻量的增加，混凝土的絕熱溫升明顯降低，有利于大體積混凝土的溫度控制。

圖2 不同粉煤灰摻量混凝土的絕熱溫升

3.6 大體積混凝土配合比選擇

根據試驗結果，綜合混凝土工作性能、力學性能、耐久性能及混凝土的絕熱溫升，江蘇華電揚州發(fā)電有限公司燃機、汽機工程基礎底板等大體積混凝土結構配合比選擇表 4中編號 C2。

4 工程應用情況

試配研究的混凝土配合比 C2 成功應用于江蘇華電揚州發(fā)電有限公司燃機、汽機工程基礎底板等大體積混凝土工程中。為了控制混凝土的內外溫差，以便隨時采取相應措施，需要對混凝土進行溫度監(jiān)測和控制。

測溫點的布置測溫點根據 GB50496—2009《大體積混凝土施工規(guī)范》相關要求布置。在基礎澆筑前，預埋測溫管沿著基礎的高度分上、中、下3層，按結構部位分基礎周邊、中部、肋部布設，平面測點間距不大于 4m，高度方向測點距離為 0.5～0.8m，距上表面20cm、下距下表面20cm。以下是底板基礎測溫點布置示意圖見圖3。

圖3 測溫點布置

基礎混凝土澆筑完12 小時后立即進行測溫，并做好詳細記錄，最終實測基礎底板混凝土成型前后的內外溫度差在14.8～23℃，符合設計要求。工程應用結果表明，混凝土工作性能、力學性能、耐久性性能均滿足規(guī)范及工程要求。

5 結論

（1）大體積混凝土配合比設計時，在保證力學性能及耐久性能的前提下，應重點從水化熱角度出發(fā)控制混凝土早期內外溫度差，從而避免溫度裂縫的產生?？刂扑嗉毝燃坝昧浚侠頁接梅勖夯?，選用緩凝性高效減水劑等方法是降低水化熱的有效途徑。

（2）隨著粉煤灰摻量的提高，混凝土的前期力學性能明顯降低，但60d 齡期力學性能均能滿足設計要求。

（3）粉煤灰的摻入可以減少混凝土的收縮，但其抗碳化能力逐漸減弱。

（4）粉煤灰摻量從30% 到50%，所配制的混凝土60d 抗壓強度均符合工程結構強度等級要求。

[1] GB50496—2009．大體積混凝土施工規(guī)范[S]．

[2] R W Burrows．廉慧珍等譯．混凝土的可見與不可見裂縫[M]．北京：中國水利水電出版社，2013．

[3] 吳景輝，董維佳．摻礦粉、粉煤灰對水泥水化熱的影響[J]．粉煤灰，2005(6):20-25．

[4] 黃允寶，劉建忠，毛水琳．大體積混凝土的配合比設計及其工程應用[J]．江蘇建筑，2006(2): 47-49．

Study on the preparation and performance of massive concrete

Yuan Xiaole1, Zhang Sheng2
(1. Yangzhou Pingwei Concrete Co., Ltd., Yangzhou225000;2. Jiangsu Sincerity Engineering Technology Research Institute, Xuzhou221131)

The massive concrete structure is easy to produce temperature cracks, and the temperature difference between the inner and the outer surface of the concrete is the main cause of the temperature cracks. With the Jiangsu Huadian Yangzhou Power Generation Characteristics of Structural Engineering Project Foundation Limited, from the angle of hydration heat of raw materials are also carried out, and properties of high volume fl y ash concrete, massive concrete mix proportion is proposed in accordance with the requirements of the project.

massive concrete; hydration heat; high volume fl y ash

袁筱樂（1982—），女，本科，2004年畢業(yè)鹽城工學院材料工程專業(yè)，之后一直從事混凝土的原材控制、配合比配制及工程應用等工作。

［通訊地址］江蘇省揚州市華電路江蘇華電揚州發(fā)電有限公司南門（225000）