超厚大体积重混凝土施工质量控制.pdf

2 0 1 5年 第 9期 9月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA C0NCRETE AND CEMENT PRODUCTS 2 01 5 No 9 S e p t e mb e r 超厚大体积重混凝土施工质量控制 马奉公 ， 张进 涛 ( 1 北京燕京工程管理有限公司 ， 1 0 1 1 4 9 ； 2 中建二局 ， 北京 1 0 2 4 0 1 ) 摘 要 ： 以某实际工程为例 ， 介绍 了超厚 大体积 重混凝土配制过程及施 工质量控制要 点 ， 可为类似工程提供 参 考与借鉴 。 关键 词 ： 重混 凝 土 ； 大 体 积 ； 超 厚 ； 质 量控 制 Ab s t r a c t ： F o r a n a c t u a l e n g i n e e ri n g a s a e x a mp l e ， t h e p r e p a r a t i o n p r o c e s s o f s u p e r t h i c k n e s s ma s s c o n c r e t e a n d q u a l i t y c o n t r o l p o i n t s o f c o n s t r u c t i o n a r e i n t rod u c e d ， t h a t c a n p r o v i d e r e f e r e n c e f o r s u c h e n g i n e e rin g K e y w o r d s ： H e a v y c o n c r e t e ； Ma s s ； S u p e r t h i c k ； Q u a l i t y c o n t r o l 中图分类号 ： T U 7 4 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 0 4 6 3 7( 2 0 1 5) 0 9 8 3 0 3 1 工 程概 况 某工程 因主工艺设备在运 行时会产生放射性 强射线 。其辐射源主要为 中子和光子等瞬发辐射 ， 束流管道 、 准直器 、 实验靶等元件 和材料在束流轰 击下会生成中子和 射线 ， 同时会使周 围的物质活 化 ， 产生一定 能量 的感生放射性 核素 ， 在停机后这 些放射性核素衰变还会放出 13 , 射线。建立并保持 对放射性危害的有效防御 。 保护人员 和环境免受危 害是该项 目总的安全管理 目标 。因此 ， 设计将强辐 射区域放置地下 4 m。 并就地局部屏蔽 ， 试验厅顶部 和墙体局部采用重混凝土屏蔽 。 以确保辐射照射低 于规定限值。 重混凝 土构 筑物是该 工程辐射源 的重要屏蔽 体之一 ， 主要起屏蔽中子和 y 射线 的作用 。在试验 厅的混凝土墙 、 板和封堵设备预 留孔 洞的预制混凝 土砌块及屏蔽门中均设计 了不同体积的重混凝土。 根据工程屏蔽 的需要 ，重混凝土分成 3 3 0 0 k g m 和 4 3 0 0 k g m 两种 密度 。其 中 ， 3 3 0 0 k g m 。 重混凝土共 1 4 0 0 m ： 4 3 0 0 k g m 重混凝土 1 4 0 i n 。重混凝土构 筑 物的厚度从 2 m至 3 6 m不等 ， 就厚度而言远超 国内 同类工程。本工程重混凝土施工质量控制需要解决 的难题是 大体 积混凝 土的防裂 和重混凝 土的泵 送 施工等。 2原材 料选 择 、 重混 凝土试 配 及 生产 试 验 2 1 原材料选择依据和程序 本工程重混凝土 由水泥 、 赤铁矿砂 、 赤铁矿石 、 砂子 、 水、 硬硼钙石等组成。根据设计技术规格书要 求 。 对赤铁矿石、 赤铁矿砂的选择程序是 ： 矿 山实地 调研 取样_ + 化学检验和坚固性 检验一性 价 比对 照 选择生产厂。其他原材料选择参照以上程序。 2 2 原材 料选择 的控制 内容 水泥 ： 考虑本工程屏蔽 中子的需要 。 同时部分 结构为大体积混凝土 故采用低水化热 的 4 2 5级普 通硅酸盐水泥。同时， 重混凝土因有预防碱一 骨料反 应的要求 。 故采用碱含量低于 0 6 的水泥。水泥质 量控制项 目包括凝结时间、 安定性 、 胶砂强度 、 氯离 子 含量 和碱 含量 。 铁矿石 ： 人工破碎铁矿石 。 为保证施工需要 。 要 求铁矿石的表观密度 14 2 g c m 。粒径 5 - 2 5 min 连 续 级 配 。铁矿 石质 量 主要控 制项 目包 括表 观密 度和 堆积密度 、 粒径级配 、 针 片状颗粒含量 、 含泥量 、 泥 块含量 、 压碎值指标 和坚 固性 ， 同时 ， 根据预 防碱一 骨料反应的要求 ， 还应进行碱活性检验。 铁矿 砂 ：本 工 程所 用 细 骨料 为 人 工铁 矿 砂 ， 按 中砂技术要求进行加工。铁矿砂质量主要控制项 目 包括颗粒级配 、 细度模数 、 含泥量 、 泥块含量 、 坚 固 性 、 氯离子含量 和有害物质含量 。 同时应进行碱活 性检 验 。 粉煤灰 ： 符合 G B T 1 5 9 6 -2 0 0 5 用于水泥和混 凝土中的粉煤灰的有关规定 。粉煤灰的主要控制 项 目包括细度 、 需水量 比、 烧失量和三氧化硫含量 。 外加剂 ： 采用聚羧酸高效减水泵送剂 ， 冬季施 工配合 比中掺加聚羧酸防冻剂。外加剂应符合国家 现 行 标 准 G B 8 0 7 6 -2 0 0 8 混 凝 土 外 加 剂 、 J C 4 7 5 -2 0 0 4 混凝 土防冻剂 的有关规定 。外加剂质 量主要控制项 目包括掺外加剂混凝 土性能和外加 剂匀 质 性两 方面 。混凝 土性 能方 面 的主要 控制项 目 包括减水率 、 凝结时间差和抗压强度 比 ； 外加剂匀 一 8 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 5年第 9期 混凝土与水泥制品 总第 2 3 3期 质性方面的主要控制项 目包括 p H值 、氯离子含量 和碱含量； 防冻剂主要控制项 目还应包括含气量 。 水 ： 符合 J G J 6 3 2 0 O 6 混凝土用水标准 的有 关规定 ， 本工程混凝土用水采用饮用水 。 其 他 骨料 ：对 于配 制 4 3 0 0 k g m 重 混 凝 土还需 要密度更大的铁质材料 。可以采用掺加铁砂或铸铁 块来实现 ， 本工程采用掺人铁丸。采用铁质骨料可 有效增加混凝土的表观密度 ， 增强抵抗射线穿透的 能力 ， 但混凝土容易分层 ， 均匀性不易保证 同时 ， 因表面浮锈对耐久性有影 响 故掺铁砂和铸铁块 的 屏蔽混凝土要考虑铁砂和铸铁块的除锈 。 2 3 试 配设 计原 则 黏聚性等工作特性 ， 同时要兼顾重混凝土的泵送性 能 ， 防止施 工过程 中发生离析 、 分层 、 沉淀 、 堵管等 现象。 ( 2 ) 试配 时为保证混凝土强度 、 表观密度和抗 渗性 能 ， 掺人 了粉煤灰等 ， 以使 混凝土得 到补偿收 缩 ， 并减少温度应力。本工程大体积重混凝土的强 度和表观密度以 6 0 d或 9 0 d强度作为验收依据。 ( 3 ) 试配时要考虑搅拌站 的生产能力 ， 为验证 试配混凝 土的工作性能 ，至少筛选 3个优化配 比， 在正式浇筑前进行搅拌站预拌制 ， 并用 3 7 m泵车进 行泵送试验 。 目的是生产出既符合泵送 要求 ， 又满 足重混凝土各种性能指标的产品。 ( 1 ) 试配时要满足重混凝土的流动性 、 坍落度 、 通过试验 ， 最终确定的配合 比见表 1 。 表 1 施 工用重混凝 土配合 比 k m 2 4生产 试 验 浇筑前 ， 按照配合 比做生产试验 ， 一是检验搅 拌站的运行 能力 ， 选择每盘最优搅拌量 ， 二是检验 浇筑工艺的可行性 ， 三是检验浇筑质量。 ( 1 ) 选取 3 6 m墙的结构设计 ， 在现场支设一道 3 6 m( 长 ) x 1 5 m( 宽) x 1 5 m( 高) 的墙体进行实际浇筑 试验 。选择平整地面 ， 按 1 ： 1布置钢筋 ( 钢筋型号 、 规格 、 间距 、 绑扎方式等均与 3 6 m墙 的结构设计相 同) ； 按照施工方案支设模板 ( 对拉螺 杆 、 模板型号 和材质等均与 3 6 m墙的支护方案相同) 。 ( 2 ) 试生产过程是模拟施工过 程 ，试生产过程所用机械工具均与 正式施 工相 同。 ( 3 ) 采用插入式振捣器进行混 凝土的振捣 ，振捣器不得直接与钢 筋 、 预埋 件 、 模板接触 ； 振捣时间约 为 1 5 3 0 s ， 当 昆 凝 土 表 面 出现 翻浆 时立即停止振捣 ，一般 以混凝土不 再沉落 、 泛浆为止 ， 振动棒移动间距 为 4 0 0 m m左 右 。 ( 4 ) 留置 3批 试块 ， 每批 次 3 组 ，一 组标 养试 块 、一 组 同条件 试 块 、 一组密度检验试块 ： 养护方法与 大体积普通混凝土养护方法相同。 ( 5 ) 施工完毕初凝后拆除模板 ， 观察外观质量 ，在 四周沿高度方 向 剔凿 出一条深 1 0 0 m m的槽 ， 用水冲 8 4 掉混凝土碎渣 ， 观察混凝 土是否均匀 、 致密 ， 有无分 层情况及是否出现蜂窝、 麻面 、 空洞等。 3施工 质量控 制 3 1 施工 缝 留设 主工 艺设备运行 时因质子束流损失产生较强 的中子和光子等瞬发辐射 ； 束流管道 、 准直器 、 实验 靶等元件和材料在束流轰击下会生成较强 的中子 和 y 射线 。因此 ， 不能有直线施工缝 ， 以避免高能射 线 的泄漏 。控制措施为分层浇筑 ， 每流水段每次浇 筑 1 2 m高 ：垂直施工缝用快易收 口网做成企 口形 混 凝 土浇 筑 方 向 图 1 分层浇筑示意 图( 单位 ： m m) V 一 高密度混凝 厂 1 r _ f H， 3 H 低 密度 混凝 ： y 一 低 密度混 几 謇 = H， 3 H 高密度混 V 匕 重混凝 厂 = f 一 H， 3 重混凝 ( 形式 1 ) ( 形式 2 ) ( 形式 3 ) 图 2施工缝 留置示意 图( 单位 ： m m) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 马奉公 ， 张进涛 超厚大体积重混凝土施工质量控制 式 ， 企 口在墙体 的中间部位 留设 ； 水 平施工缝 留置 成宽度为墙厚的 1 3 ， 高度不小 于 2 0 0 ra m高的凹槽 ： 分层浇筑见图 1 。 施工缝 留置见图 2 。 3 2 铁矿 石 和铁矿 砂 的选材 所用铁矿石 和铁矿砂均产于内蒙古某铁矿 距 施工现场 9 0 0 k m，故每次按 2倍系数组织铁矿石和 铁矿砂 ， 以确保供应。其他原材料按每批次浇筑量 的 1 5倍系数组织 。 3 3 重混 凝 土的生 产 本工程重混凝土体积较 大 ，每次浇筑量 1 0 0 3 0 0 m 不等。目前 ， 商品混凝土搅拌站不生产重混凝 土 ， 故只能在施工现场拌制。现场拌制对骨料 、 添加 剂的计量 、 上料等均为人工操作 ， 一是速度太慢 ， 很 难满足连续浇筑 ， 容易 出现不利 的“ 冷缝” ； 二是计 量误差大 ， 容易 出现质量 问题 。 本工程 3 3 0 0 k g m 3 重 混凝土采 用 7 6 m汽车泵输送 、 4 3 0 0 k m 重混凝 土 采用塔 吊运输至浇筑地点 。检查各有关计量器具 。 不得超期使用 ， 同时校验检查各计量器具零点和灵 敏度 ， 保证计量准确 。每生产 5 0 m 混凝土 ， 校准一 次各计量器具零点。本工程采用地磅称重核准混凝 土搅拌时每盘实际重量。每盘实际重量= 铲车 自重+ 每盘配比量。由于铲车耗油 故每 0 5 h核准一次铲 车 自重。每次核准完铲车 自重后 ， 均要修改每盘实 际称重量 ，生产时按修改后 的每盘实 际称重量计 量 ， 且每盘实际称重量必须挂牌标示。 3 4重混 凝土 的运 输 重混凝土的特性之一是容易产生骨料下沉 、 离 析分层 ， 因此 ， 拌制好后要 随时浇注 ， 否则浇筑后 的 混凝土匀质性变坏。如果运输工具或运输道路选择 不正确 ，更易加速重混凝土 的分层离析 。本工程 3 3 0 0 k g m 重混凝土采用混凝土罐车运输至汽车泵 前 ； 4 3 0 0 k g m 重混凝土采用塔 吊运输至浇筑地点。 搅拌 时间设置为 1 5 m i n ， 搅拌时间 自外加剂加入 时 开始计算 。考虑搅拌站底部有 4 5 。 的坡道 ， 按照普通 混凝土 9 m 的运输罐车计算 ，重混凝土每次运输量 为普通混凝土量 的 6 0 左右 ， 即 5 m 左右 ， 故每车 1 0盘 ， 每 盘 0 5 m3 左 右 。 汽 车泵在 输送 重混 凝 土时一 定要转换成低速高压工作状态 。 输送重混凝土的速 度要 比输送普通混凝土慢 。 每车装料时罐车高速旋转 ， 运输过程低速旋转 搅拌 。放料前为了防止混凝土离析 ， 高速搅拌 3 mi n 左右 。 3 5 重混凝士的水化热和内外温差 重混凝土浇筑后 ， 在强度生长期会产生大量 的 水化热 。这种水化热如果急剧升高 ， 会使重混凝土 内外温差 加大 ， 并产生温度裂缝 ， 甚至破坏整个结 构。因此 ， 必须采取有效的控制措施。 本工程采用低 水化热的 4 2 5级普通硅酸盐水泥 ， 并掺加适量的粉 煤灰 ， 以降低水泥用量 ， 同时 ， 采用聚羧酸高效减水 泵送剂 。严格测温监控 ， 使混凝土内外温差保持在 2 5 左右 ， 内外温差大于 2 5 ， 外部采取保温措施 。 3 6 重 混凝 土 的振捣 重混凝 土如果振捣强度 过大 。会 产生骨料下 沉 、 离析分层 ； 如振捣强度太小 又会使混凝土不密 实 ， 影 响其 密度 ， 不利于高能 电磁辐射 的屏蔽 。因 而 ， 对振捣工具 、 振捣方法均要严格控制。由于铁矿 石 的 自重 大 ， 在 混 凝 土 中 的下 沉 速 度 快 容 易加 剧 混凝土中水分 向上运动 ， 使表面积聚浮浆。因此 ， 要 延迟二次振捣时间， 且表面要收光两遍 以上 。 3 7 重混凝土的坍落度 坍落度是衡量重混凝土塑化性能 和可泵性 能 的指标 ， 如果 坍落度过小 ， 黏聚性增 强 ， 流动性减 弱 ， 会加大泵车管道 的阻力 ， 泵车将无法输送 ； 如果 坍落度过大 ， 将会造成离析分层 ， 流动性虽然加大 ， 但铁矿石骨料会迅速下沉 ， 堵塞泵车管道 。本工程 3 3 0 0 k m。 重 混 凝 土 坍 落 度 满 足 泵 送 要 求 。 但 4 3 0 0 k m 重混 凝土 由于掺入 铁丸 ，坍 落度 不足 3 0 ra m， 只能采用塔 吊运输至浇筑地点。根据试生产 情况 以及搅拌站就设 在本工地运输距离仅有 1 0 0 m 左右 的实际情况 ，将 出罐坍落度控制在 ( 1 2 0 2 0 ) mm， 每车出站前都要检验坍落度 ， 对不符合要求 的 要 及 时调 整 。 4结语 ( 1 ) 本工程共浇筑 3 3 0 0 k g m 3 重混凝土 1 4 0 0 m3 ， 浇筑 4 3 0 0 k g m 重混凝土 1 4 0 m 3 强度和密度均符合 设计要求 。 ( 2 ) 采用 了 7 6 m汽车泵浇筑铁矿石混凝土的方 法 ， 可为同类混凝土的浇筑提供经验。 ( 3 ) 本工程 目前 已经竣工运行一 年多 ， 实 际辐 射防护效果达到了设计要求和国家验收标准。 参考文献 ： 1 】中华人 民共和 国住房和城乡建设部 G B 5 0 4 9 6 2 0 0 9大体 积混凝土施工规范【 S 】 北京： 中国计划出版社， 2 0 0 9 【 2 】国家 能源局 N B ff 2 0 1 3 0 - 2 0 1 2混凝 土辐射屏 蔽【 s 北京 ： 中国计划出版社 2 0 1 2 收稿 日期 2 0 1 5 0 5 - 2 1 作者简介 ： 马奉公 ( 1 9 7 3 一 ) ， 男 ， 高级工程师 。 通讯地址 ： 北京市 通州 区西 大街 1 4号三层 E- ma i l ： 7 0 6 9 8 7 2 9 q q c o m 一 8 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m