超高层大体积混凝土基础配合比设计及工程应用

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发布时间：2021-09-07

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超高层大体积混凝土基础配合比设计及工程应用
Design on Basic Formulation of High and Mass Concrete and its Project Application
刘洋 (安徽理工大学土木建筑学院，安徽淮南232001)
摘要：大体积混凝土温度裂缝控制一直是困扰着工程界的一项技术
难题。文章以某超高层建筑基础底板的大体积混凝土施工为例，对大
体积混凝土的温度裂缝控制进行实验和研究，通过对混凝土的原材料
优选、配合比设计、混凝土的浇筑与养护等具体措施，有效的控制了大
体积混凝土温度裂缝的产生。同时又保证了大体积混凝土结构的整体
性及其耐久性。
关键词：大体积混凝土；温度裂缝；配合比
中图分类号：TU528．0 文献标识码：B
文章编号：1007—7359(2014)01—0041—02
0 前言
随着建筑物高度不断提高，建筑基础的混凝土强度等级也
不断提高，混凝土中的外加剂量不断地加大，而用水量却不断
地减少。这些因素的变化使得建筑基础混凝土在水化的过程中
放出更多的热量，由于混凝土的导热系数较低，导致混凝土内
部产生较大温度梯度，较大的温度梯度使得混凝土内部所承受
的温度应力不断增大。由实验知道，混凝土自身的抗拉能力较
弱，当内部的温度应力超过混凝土的极限抗拉能力时就会导致
该混凝土结构产生温度裂缝。这些裂缝的产生会对建筑的结构
整体性造成危害并且会影响建筑物的正常使用。由于超高层建
筑的对其安全性以及耐久性要求较为严格，所以在超高层建筑
的设计和施工中中尤其是需要注意防止该种温度裂缝的产生。
本文结合具体工程，主要从混凝土的原材料的选择、配合比的
确定，混凝土的浇注和养护等方面，防治大体积混凝土基础温
度裂缝，保证工程的施工质量。
1 工程概况
广州市某超高层建筑高约200m，地下5层，其占地面积约
5100m2，采用了筏板基础+箱型基础的组合形式。该高层基础
由主塔楼底板(A区)和裙楼底板(B区)组成，主塔楼区域采用
2．5m厚的筏板基础，其面积约为2500m ；裙楼区域采用的厚度
为1．2m的筏板基础，面积约为lO00m2,底板混凝土的总的浇筑
量约为1．5 X 104m，，混凝土的强度等级为C40PIO。
2 基础底板混凝土原材料选择
2．1水泥
本工程基础混凝土强度等级为C40，并且基础的施工要求
大体量的混凝土在短时间内浇注完成，故采用低水化热水泥，
如普通硅酸盐水泥。经测试采用P．042．5强度等级混凝土能达
到工程的要求。本工程中水泥的具体物理性能如下：水泥的细
收稿日期：2014一O卜O3
作者简介：刘洋，男，安徽合肥人，安徽理工大学在读硕士，研究方向
大体积混凝土和房屋建筑结构裂缝。
度为0．5％；初凝时间为150min，终凝时间为200rain；安定性合
格；3d、28d抗折强度分别为5．2MPa、8．OMPa；3d、28d的抗压强
度分别为33．OMPa、49．2MPa。
2．2骨料
混凝土的抗裂能力与混凝土中骨料的级配是否良好有直
接关系。级配良好的骨料能有效的增强混凝土抗裂性能，改善
混凝土拌合物的流动性和降低单方混凝土的水泥用量，达到降
低混凝土的水化热、防治混凝土温度裂缝的目的。在骨料中，含
泥量会对混凝土的强度、徐变等基本性能产生不利的影响。含
泥量过大的骨料会使混凝土的收缩变强，使得混凝土抗拉强度
变低，导致混凝土易产生裂缝。故在本工程中对骨料的要求如
下：粗骨料选用5mm～25mm连续级配的花岗岩石子，含泥量为
0．4％，针状、片状颗粒含量为5％，表观密度为2620kg／m3,堆积
密度为1420kg／m。；细骨料选用西江的中粗砂，其细度模量为
2．5，表观密度为2620kg／m ，堆积密度为1520kg／m 。
2．3粉煤灰
由相关实验证明：在混凝土掺加一定量的粉煤灰(替代部
分水泥)，一方面能减少水泥的用量，降低拌合物中的c 的浓
度和碱的浓度，改善了混凝土拌合物的泌水现象和坍落度损失
情况，抑制混凝土中的碱一骨料反应，另一方面能降低单方水
泥所产生的水化热防止混凝土出现温度裂缝，起到改善混凝土
的施工性能、增大混凝土的密实度、提高混凝土耐久性的作用。
本工程中选用I级磨细粉煤灰粉煤灰，其细度为50 m，筛余
量为15％，安定性合格，需水量为90％，SO 含量为3％，烧失量
为5％。
2．4矿粉
掺加矿渣粉可以提高混凝土的和易性，延长混凝土的水化
时间，减少混凝土在早期水化时的水化热。本工程选用$95矿
渣粉，在混凝土的掺量为15％，其7d的活性指数为74％，28d
的活性指数为98％。
2．5缓凝剂
与减水剂复配，调整混凝土的凝结时间，通过缓凝的方法
为基础大体积混凝土的施工争取时间，减少基础底板混凝土冷
缝的数量，延缓混凝土水化热的释放，推迟混凝土热峰出现的
时间。
3 混凝土配合比的设计
根据相关规范对该超高层建筑基础混凝土进行配合比设
计和试配，混凝土试配原则如下：
①在保证基础工程设计所规定的强度、耐久性的前提下，
每1 m。的混凝土中胶凝材料总用量不得小于300kg，其水胶比
不大于0．40；
②使用高效的减水剂，控制基础底板的混凝土的坍落度在
180mm左右；
③掺加粉煤灰和矿渣粉能有效降低大体积混凝土的水化
热，并提高混凝土的后期强度；