粉煤灰矿粉复掺技术在大体积混凝土中的试验与

粉煤灰矿粉复掺技术在大体积混凝土中的试验与应用
马康兵
[摘 要]本文结合粉煤灰、矿粉混凝土在临商银行营业服务大楼基础筏板工程中的工程实践，阐述了粉煤灰、矿粉复掺技术在大体积混凝土中的实验、施工技术，对混凝土行业减污降耗、降低成本、保护环境起到积极作用。
[关键词] 复掺技术、60天强度、正交试验、施工控制
0、前言
临沂市商业银行营业服务大楼工程，基础筏板面积为2600平方米，厚度为3m; 混凝土强度等级为C40P6,一次性连续浇筑，施工正值初夏，日平均气温20℃，最高温度28℃;混凝土强度等级高，温差控制要求严格。我公司根据该工程大体积混凝土的特点，积极发挥粉煤灰和矿粉双掺技术在混凝土中的作用，提出大体积混凝土配合比设计、工程施工思路，有效的保证了工程质量，降低了大体积混凝土内外温差开裂的风险，产生了可观的经济效益、显著的节能和环境保护效益。
1、配合比设计原理
根据临沂商业银行服务中心综合楼工程为C40P6大体积混凝土的实际情况，经与建设单位、设计单位、监理单位和施工单位等协商，采取了以下技术措施：
1.1采用普通硅酸盐水泥，掺入适量的粉煤灰、矿粉，以降低混凝土水化热；
1.2采用正交试验方法尽量降低水泥用量；
1.3混凝土60天强度作为混凝土强度评定的依据；
1.4选用级配良好，空隙率较小的碎石来降低混凝土的用水量。
2、 材料选用
2.1矿粉：S95, 7d活性指数76%;28d活性指数98%;流动度比102%。
2.2粗集料：选用石灰岩碎石，粒径5～31.5mm，压碎值指标8.9%，密度2700Kg/m3，针片状颗粒含量7.59%，含泥量0.3%，级配良好。
2.3 细集料： 选用沂河中砂，密度2660 Kg/m3，堆积密度1490 Kg/m3，细度模数2.8，含泥量1.2%。
2.4水泥：临沂产P•O42.5沂州水泥
2.5选用邹县产优质Ⅰ级粉煤灰，密度2.41g/m3，需水量比94%，45µm方孔筛筛余5.9%。
2.6混凝土外加剂: 选用济南建科院生产的 NC-P5混凝土防水剂，减水率22%.
3、配合比试验、确定
3.1采用假定容重法进行配合比设计，并利用正交表进行最佳配合比选择：假定容重为2420kg/m3、单方用水量为180kg/m3、粉煤灰、矿粉掺量为等量取代水泥。实际单方用水量经过试配调整达到要求的坍落度（140～160mm）为准,混凝土凝结时间控制在16-20小时。其因素与水平的安排为：粉煤灰掺量、矿粉掺量、砂率、减水剂掺量四因素。见表1。试验主要考核指标为拌和物的坍落度、扩展度，7天. 28天.60天抗压强度，见表2。
表1 C40P6双掺大体积混凝土因素水平表
水平 因素
A粉煤灰掺量(%) B矿粉掺量(%) C砂率(%) D外加剂掺量(%)
1 15 0 40 3.0
2 20 15 40 3.0
3 25 20 40 3.0
4 / 25 / /

表2 C40P6双掺大体积混凝土的配合比试验结果
序号 混凝土材料用量(Kg) 坍落度（） 扩展度（） 强度（Mpa）
水泥 粉煤灰 矿粉 砂 石 外加剂 7天 28天 60天
1 368 65 0 722 1082 13.0 165 500 28.0 40.1 49.5
2 303 65 65 722 1082 13.0 175 500 25.1 37.9 52.2
3 281 65 87 722 1082 13.0 180 530 23.2 35.8 54.5
4 260 65 108 722 1082 13.0 185 550 20.7 33.9 53.8
5 346 87 0 722 1082 13.0 170 520 24.8 38.8 52.4
6 281 87 65 722 1082 13.0 175 535 20.1 37.3 54.0
7 259 87 87 722 1082 13.0 185 555 19.7 38.7 56.4
8 238 87 108 722 1082 13.0 185 570 18.1 39.2 57.8
9 325 108 0 722 1082 13.0 175 545 20.6 42.5 54.0
10 260 108 65 722 1082 13.0 180 575 18.6 41.9 56.2
11 238 108 87 722 1082 13.0 185 580 17.9 39.9 57.3
12 217 108 108 722 1082 13.0 185 585 16.7 40.2 60.2
3.2经综合分析选定8号配合比为施工配合比。
4、大体积混凝土温度控制重点：
混凝土浇注时，应及时测量混凝土的入模温度、大气温度，控制混凝土的入模温度不得超过预控温度；浇注后主要控制混凝土本身内外温度差（包括混凝土的中部温度与混凝土的上部温度之差、混凝土的上部温度与混凝土的表面温度之差）在25℃;以内；加强养护过程中的测温工作（主要控制混凝土的上部温度与混凝土的表面温度之差），如发现温差过大，及时调整保温措施、减小混凝土的内外温差，遇雨暴时要加强表面覆盖层的检查，确保严密保温，混凝土表面温度骤降不得超过10℃/h，并增大测温频率。
4.1根据经验，大体积混凝土的温差变化在1～72h内波动最大，因此在这段时间现场值班不间断测量，测试频率为每2h一次，测试时要求记录以下数据：混凝土入模温度；每次测温时间，各测点温度值；各部位保温材料的覆盖和去除时间；浇水养护或恢复保温时间 异常情况如雨、风等发生的时间。
4.2测温点布置:竖直方向：在混凝土的底部、中部和表面分别设置测温点；水平方向：分别在边缘1m和中间部位布置。一个测区测温点设置如下图（剖面图）所示。
4.3温度测量：
在混凝土温度上升阶段每隔2h测一次温度，下降阶段每隔4h测一次温度，同时测出当时大气温度。测温时对所有测孔统一编号，并进行混凝土内部不同深度和表面温度的测量。
本工程混凝土浇注时间为2009年4月9日20:00,到2009年4月10日20:15具备测温条件，根据测温要求实测温度的变化曲线可知混凝土内部最高温度为72h，峰值时间为48h，表层最高温度达56℃，温度峰值持续一定时间后开始降温。从测温记录看，所有测点温差均小于25℃;。撤掉覆盖的保温层后，混凝土表面未发现裂缝。
?5、施工和养护
混凝土的浇铸采用“斜面分层，自然流淌，连续推进，一次到顶”的施工方法，每度层浇筑厚度为0.6m。由于浇注期间环境温度白天高达32℃，夜间为17℃，通过我公司调整，将入模坍落度白天气温较高时控制到160-180mm，以保证混凝土有足够高的流淌度，使上一层混凝土在初凝前及时覆盖，夜间气温较低时，将混凝土入模坍落度控制到140mm-160mm,以避免因混凝土流淌面太大，导致混凝土流淌面过宽，振捣不充分。
混凝土浇注完成后，按标高收平，采取二次木抹子模压收面的方式，并随抹面及时铺设一层塑料薄膜，两层麻袋布(草袋)，并浇水湿润，此后根据温控数据确定覆盖材料的增减。塑料薄膜及保温材料的铺设一定要严密，不得有漏铺虚铺，养护时间不得小于14天。当昼夜温差较大或有暴雨天气时，现场应准备足够的保温材料，根据测温监控情况调整保温层厚度；同时适当延长拆模时间，使之缓慢地降温。拆模时，块体中部和表面温差控制不大于25℃，以防止急剧冷却，造成表面裂缝；基础混凝土拆模后应及时回填；当混凝土内部与表面温度之差不超过20℃，且混凝土表面与环境温度之差也不超过20℃时，逐层拆除保温层，当混凝土内部温度与环境温度之差不大于25℃时，则可以全部撤掉保温层。
6．结论
粉煤灰矿粉混凝土的应用可降低工程造价、充分利用电厂、钢厂的工业废渣，后期强度持续增长、工程耐久性好；降低水泥水化热等特点体现了科技进步，对我们当地的经济和文明发展有相当大的好处。大力推广粉煤灰矿粉混凝土技术体现了科技为经济发展、社会文明环保服务的良好发展方向，有深远的意义。
6.1矿粉、粉煤灰在大体积混凝土中的总掺加量在45%左右，（粉煤灰掺加20%左右，矿粉掺加25%左右）坍落度为140-160mm，凝结时间16-20小时，砂率40%左右时，既能使混凝土的早期强度少受影响，又能有效的降低混凝土的早期水花热，既能避免大体积混凝土因温度效应产生结构裂缝，又能有效保证工期，并且混凝土强度后期增长较多。对大体积混凝土的温度应力裂缝有明显的抑制作用
6.2混凝土中掺入了矿粉、粉煤灰，改善了混凝土的可操作性，使混凝土适合商品化施工，解决了以往高强、大体积混凝土水泥用量大，水化热高，坍落渡损失快等严重影响施工质量和进度的问题。提高了施工质量和缩短了施工周期。
6.3采用矿粉、粉煤灰混凝土，节约了水泥有利于保护生态环境，减少污染，对城市文明施工和城市化发展战略具有重大贡献。

个人简介:
马康兵, 男, (1977-)临沂天元混凝土工程有限公司罗庄公司经理，主要从事商品混凝土的技术研发，生产控制管理。