大体积混凝土配合比设计及工程应用

（中铁十二局集团国际工程有限公司，天津 300300）

0 引言

临沧临翔至清水河高速公路LQTJ2-1 标段，起讫里程为K42+600～K48+080，线路全长5.48km。主要工程有隧道2 座，单洞总长9628m，分布在标段两端。小里程端为大兴乡隧道出口，左洞长2910m，右洞长2910m；大里程端为扎拉寨隧道进口，左洞长1913m，右洞长1895m。桥梁2 座，单线总长1007m。其中户赛河Ⅰ号大桥单线长428m，与大兴乡隧道出口相连；户赛河Ⅱ号大桥单线长579m，与扎拉寨隧道进口相连。两座桥梁共计144片40m 预制T 梁，最高桥墩77m。路基长度145m，位于标段中间，均为路堑形式。设计7 级边坡，挖方量37 万m³，土方占1/3，石方占2/3。

1 设计依据

（1）JGJ55—2011《普通混凝土配合比设计规程》；

（2）JTGE30—2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》；

（3）JTG/TF50—2011《公路桥涵施工技术规范》；

（4）GB/T50081-2019《普通混凝土力学性能试验方法》

（5）GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法》

（6）GB50164-2011《混凝土质量控制标准》

（7）设计图纸

2 设计技术指标及要求

（1）设计强度等级：C50；

（2）根据结构特点及施工条件：混凝土坍落度控制在160±20mm；

（3）使用部位：桥梁工程（梁板/桥面铺装）

3 原材料

水泥：保山海螺水泥有限责任公司生产的P·O52.5 水泥；表一

砂：幸福南汀河砂场/河砂；细度模数为3.0；表二

粗集料：勐定下城碎石场，9.5-26.5mm 连续级配，掺配比例4.95-9.5mm（20%）、9.5-26.5m（80%）

表三水：勐撒镇饮用水；

减水剂：云南安厦新材料科技有限公司生产AS-PCH 型聚羧酸高性能减水剂，掺量1.1%

4 大体积混凝土配合比设计配比设计

4.1 原材料选择

①水泥，水泥的选用应是低温水合物，低水泥碱含量。②采用优质煤灰和S95级矿物混合物减少水泥用量，高质量粉煤灰混合物可减少试验结果的数量，表明降低混凝土收缩可能性对混凝土强度影响不大。添加一定量的矿粉，提高混凝土的工作能力和泵送能力，但虽然可以延长混凝土的护发素时间，减少产生的水合热，但过量的含量会导致大体积混凝土开裂，影响随后的强度，因此需要考虑培养基的数量。③骨料的改性是混凝土的主要成分，选用良好的晶粒形状，多层骨料可提高混凝土密度，减少粘结剂用量，从而降低水合热。④高性能减水剂和膨胀机是混凝土配合比中常用的两种添加剂，缓蚀剂的原理是通过延缓混凝土硬化来降低水合热。对于高耐久性要求或改进混凝土和轻质，增加空气剂可能是合适的。膨胀剂可以定量膨胀混凝土本身，以减少大规模混凝土引起的裂缝。

4.2 温度控制

在浇筑过程中，通过在混凝土内放置直径约15-20 厘米的冷却管降低了大体积混凝土中央部分的温度，但应注意所使用的冷却水通常是自来水。随后，在大体积混凝土冷却过程中，应定期严格控制管段水温，如果自来水压力不能有效保证管内正常水流，应安装水泵，并合理考虑实际情况。此外，在大体积混凝土施工过程中，需要合理增加冷却管道长度，因为冷却管道长度会影响大体积混凝土内部的温度控制，增加冷却管道长度可以在一定程度上保证大体积混凝土内部的温度稳定。最后，应当指出的是，在大体积混凝土施工中，混凝土内部温度必须严格控制（凝结土水合热内部的最高温度通常显示在60～70h 之间，内部的最高平均温度不得超过60℃，最高温度不得超过65℃），合理的调整冷却水管的流量，这样做的最大目的是为能够最大程度的降低混凝土与冷却水的温差。因此，应该加强对相应措施的管控[2]。

4.3 粉煤灰的应用

随着粉煤灰含量的增加，水泥熟料含量相对下降，凝固缓慢，早期强度较低。年龄大于28 天时，粉煤灰的二次水合开始，甚至可能超过与混凝土相同的强度水平。因此，在施工过程中，强度值的需求可以根据实际使用需要确定，然后可以合理确定粉煤灰4 的含量。透明玻璃珠粉煤灰晶体，由于其形状结构，2021.01|21 工艺后加入相应的粉煤灰，混凝土的工作性能显着提高。因此，在大体积混凝土配合比设计中，要严格控制粉煤灰的掺入，并用部分水泥代替，不仅要满足混凝土性能的要求，还要保证混凝土质量，还要降低大体积混凝土内部的温度，避免裂缝。5

4.4 总体配比设计

水泥施工选材主要选用普通硅酸盐水泥P O52.5，一次冷凝时间为139min，最终冷凝时间为191min，3d、28d 抗压强度分别为33.8MPa 和65.2MPa矿渣粉，其活性指数为80%、95%、7d 内的实际表面积为44.0 %。添加剂是聚羧酸减水剂，实际减水率为26%，每小时的变化率为20mm，正常水温为53%。根据交通工程施工目标，大体积混凝土在使用中必须按照相关标准进行，除充分满足工程施工的稳定性、安全性外，还应加强对混凝土配合比的重视。为了保证大体积混凝土的质量，要求严格控制混凝土建筑材料、水热、养护等各项要求，保证大体积混凝土的质量。7

5 临清高速公路T 梁混凝土项目施工的难点及解决措施

5.1 桥梁夹在大兴隧道出口和扎拉寨隧道进口中间，两座桥最高桥墩77m，梁场场地紧缺，地理位置崎岖，最终选择在7 级高边坡路堑上，由于场地有限，所以只设置了14 个存梁台座，大兴工区搅拌站到梁场的便道山路十八弯，有一定的距离，一下雨罐车基本不敢走，前期在这样艰苦的环境下在山上挖便道，崎岖的便道也进行了水泥混凝土硬化，下雨天进行相应的防滑措施，不断克服了重重困难。

5.2 混凝土原材料的选择，由于云南地区地形地貌复杂交错的特殊性，且施工地点在海拔高达1365 米的高原地带，路确实不好走，从外面来的材料进来一趟真的是非常不容易，并且T 梁对材料等各方面性能指标要求比较高，所以来来回回对比了好几家材料厂家，取样经过反复的试验检测和调整，确保所有原材料都符合规范和设计要求，最终确定了：保山海螺水泥P.O52.5、幸福镇南汀河砂场、孟定下城石场、云南安厦新材料科技有限公司生产AS-PCH 型聚羧酸高性能减水剂、勐撒镇饮用水。

5.3 搅拌站操作手都是专门请老师给予技术培训带证上岗，并且配一名专职带证试验检测人员随时控制质量，技术过硬，确保稳扎稳打。施工现场工人经过培训上岗，浇筑混凝土之前，配合监理工程师对钢筋直径、数量、间距、排放位置、保护层厚度及模板的位置、强度刚度稳定性及严密性严格控制，确保都符合设计和规范要求。混凝土应在初凝前连续分层浇筑，减少浇筑层厚度，加快混凝土散热速度，浇筑过程中边模两边配备附着式振捣器，梁顶上用长度合格的插入式振捣器同时振捣，防止出现冷缝和蜂窝麻面，保证外观质量。各个工序在浇筑试验梁的时候都熟记于心，根据情况反复调试，最终达到规范和设计要求。

5.4 结构主体拆模也是严格按照规范和设计要求在混凝土达到一定的强度时在进行拆除，拆模后应及时养护，配备养护蒸汽发生器装置，顶板覆盖土工布洒水养护，竖向结构应贴保温保湿薄膜，自动喷水养护。

5.5 由于场地有限和工期紧的问题，今年春节全体人员不休假加班加点赶工期。质量问题更是不能懈怠，每一片梁都坚守在施工一线从取样，混凝土工作性控制，做塌落度，做标养和同养试件及压强度，进行回弹强度和钢筋保护层等进行相关的试验检测，均符合规范和设计要求。目前已经累计制梁64 片，架设54 片，户赛和Ⅰ号大桥右幅已经架通，目前在做桥面系。

6 结束语

在降低混凝土出现裂缝的同时我们应该在混凝土配合比的设计中进行整体的着重考虑，尤其对混凝土的水化热和室外内温差。同时应该在掺合料的时候选择合适的缓凝高效外加剂，通过利用合理的科学计算和抗裂计算、结合现场的检测，从而来降低混凝土出现的裂缝的可能性，设计理论的验证阶段也是施工阶段中最关键的一步，所以在施工阶段前就应该对大体积的混凝土进行有效的大体积混凝土浇筑技术、养护施工方案、以及大体积混凝土的设计强度。随着我们国家的建筑行业的飞速发展的进步，在工程建设中充分的录用了大体积混凝土的施工思路。同时在运用大体积混凝土的同时出现的这些问题也将受到了行业人员的重点关注点，从最开始的对大体体积混凝土的材料选择、再到对混凝土的配合比设计。如果在施工的过程中没有把控好就会出现水化热和裂缝的情况。所以我们在对混凝土的配合比的设计中应该充分的遵守混凝土的标准设计规范，同时也应该结合施工现场，将设计思维与现场的施工工艺和技术要点相互融合，保证建筑物的施工质量，促进建设工程的可持续发展。8