温州市瓯海工商联大厦 C60 混凝土施工技术

工程案例：温州市瓯海工商联大厦C60混凝土施工技术！

［摘要］本文以温州市瓯海工商联大厦C60混凝土实践施工为例，介绍了在温州地区重点工程中生产、供应、以及浇筑C60高强、高性能混凝土时，怎样根据温州地区原材料特性，以及C60混凝土的特点优选原材；怎样合理地设计配合比；生产时需要注意的事项；如何选用泵送设备；怎样合理的做好泵送管路设计及铺设；运输、浇筑过程中的质量控制，以及施工单位在浇筑C60高强、高性能混凝土时需要注意的各事项。

［关键词］高性能混凝土；泵送设备；泵送管路设计；质量控制；过程控制

0工程概况

瓯海新城商务区瓯海工商联大厦总占地面积10763.4m2（16.15亩），总建筑面积75591.6m2，其中地上建筑面积为57470m2，地下室面积18121.6m2（其中人防建筑面积为2694.43m2）。地下二层平时为车库，战时为人防，地下一层为车库和设备用房。地上35层，一、二层为商业，三层为自行车库、配电房、物业管理用房及办公，十三层、二十五层为避难层，其余层均为办公。

本工程建筑总高度141m。建筑物结构安全等级二级，防火设计分类为一类，耐火等级一级，地下室防水等级二级，设计使用年限为50年。本工程所在建筑抗震设防类别为丙类，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度为0.05g，所在场地的建筑场地类别为Ⅲ类。C60高强高性能混凝土使用部位及用量见表1。

从工程概况和C60高强高性能混凝土使用部位及用量可以看出，首先，此次C60高强高性能混凝土浇筑的部位是本工程外墙、剪力墙、内墙、柱等关系到结构安全的重要部位；其次，地下二层在战时还要作为重要的人防工程；第三，最高要泵送到地上11层，大约60m的高度，而且还有许多向下往地下室长距离地泵输送的混凝土。由于，该工程C60高强高性能混凝土的质量直接关系到主体结构的安全，另外，泵送高度高，施工难度很大，所以混凝土公司和施工单位必须提前做好充分的准备工作，并且在施工中密切配合，才能打造优质的工程。

1原材料选用

1.1水泥

由于C60混凝土要满足强度要求，混凝土水胶比低、胶材用量大，这样往往会造成混凝土比较黏、流动性差、难以浇筑和施工。为了避免这种情况的出现，就必须在保证混凝土强度的前提下，尽可能地少用水泥和其它胶材，使混凝土有较好的施工性能。因此，我公司选用了P·Ⅱ52.5硅酸盐水泥，该水泥优点是色泽好、流动性好、坍落度损失小，最主要的是早期强度和后期强度都高，可以在保证混凝土强度的前提下少用水泥；同时由于早期强度高、水化快，早期可以产生大量氢氧化钙来激发掺合料的活性，提高混凝土强度和耐久性；另外由于有效激发了掺合料活性，可以加大掺合料用量，减少水泥用量。经过考察我公司选用了安徽铜陵海螺水泥有限公司生产的P·Ⅱ52.5硅酸盐水泥。3d强度33.8MPa（国家规范要求≥23.0MPa），28d强度59.2MPa（国家规范要求≥52.5MPa），三氧化硫2.7%（国家规范要求≤3.5%），氯离子0.013%（国家规范要求≤0.06%），其他项目均符合标准要求。

表1工商联大厦C60高性能混凝土使用部位及用量

序号部位区域混凝土强度等级工程量(m3)备注1地下室二层墙、柱d1-d5轴C60P8711.24以后浇带分块d5-d10轴C60P8823.38以后浇带分块

d10-d15轴C60P8529.58以后浇带分块

2地下室一层墙、柱d1-d5轴C60P8456.71以后浇带分块d5-d10轴C60P8528.65以后浇带分块

d10-d15轴C60P8340.44以后浇带分块

小计3389.9


3地上一层墙、柱d1-d5轴C60125.62以后浇带分块d5-d10轴C60145.4以后浇带分块

d10-d15轴C6095.53以后浇带分块

4地上二层墙、柱d1-d5轴C60127.68以后浇带分块d5-d10轴C60137.94以后浇带分块

d10-d15轴C6088.73以后浇带分块

5地上三层墙、柱d1-d5轴C60105.32以后浇带分块d5-d10轴C60121.61以后浇带分块

d10-d15轴C6078.22以后浇带分块

6地上四层墙、柱d1-d15轴C60280.18－7地上五层墙、柱d1-d15轴C60280.18－8地上六层墙、柱d1-d15轴C60276.99－9地上七层墙、柱d1-d15轴C60276.99－10地上八层墙、柱d1-d15轴C60276.99－11地上九层墙、柱d1-d15轴C60276.99－12地上十层墙、柱d1-d15轴C60276.99－13地上十一层墙、柱d1-d15轴C60276.99－小计3248.35－


总计6638.25－

1.2掺合料

1.2.1矿粉

为了减少水泥用量、并充分利用矿物掺合料二次、三次水化的微膨胀填充效应使混凝土更加密实来提高混凝土强度和耐久性，选用矿粉来取代一部分水泥（可以取代约110kg水泥），这样既不影响强度，还减少了水泥用量，降低了混凝土黏度，减少了坍落度损失，提高混凝土流动性。

矿粉选用的是S95级矿粉，质量稳定、来料均匀，符合国家相关技术规程要求。7d活性指数79%（国家规范要求≥75%），28d活性指数101%（国家规范要求≥95%）。其他项目均符合标准要求。

1.2.2粉煤灰

在使用矿粉的基础上，工程中采用矿物掺合料双掺技术，又掺入了粉煤灰来取代一部分水泥（大约取代70kg左右），进一步降低了水泥用量，同时进一步降低了混凝土黏度，减少了坍落度损失，提高混凝土流动性。由于粉煤灰的颗粒形态是玻璃球状体，掺入混凝土后可以大大提高混凝土的流动性和可泵性，使施工性能大为改善。

粉煤灰选用的是福建大唐同舟益材环保科技有限公司宁德分公司生产的F类Ⅱ级粉煤灰。细度10.5%（国家规范要求≤25%），烧失量2.6%（国家规范要求≤8%），三氧化硫1.1%（国家规范要求≤3.0%），游离氧化钙0.5%（国家规范要求≤1.0%），氯离子0.002%（国家规范要求≤0.02%），粉煤灰质量比较稳定。其他项目均符合标准要求。

1.3细骨料

细骨料，也就是砂的选择非常重要，由于胶材用量较大，因此不宜使用细度2.6以下的砂，否则会增加混凝土黏度，难以施工。

细骨料选用采自浙江青田瓯江中下游，细度2.7，Ⅱ区中砂，颗粒级配好，形态圆润，比较适合高性能、大流动性混凝土使用。含泥量0.5%（国家规范Ⅰ类砂要求≤1.0%），泥块含量0%（国家规范Ⅰ类砂要求0%），为非活性骨料。其他项目均符合标准要求。

1.4粗骨料

粗骨料的选择也很重要，由于胶材用量较大，所以骨料粒径要选择20mm以下的碎石，不能使用粒径大于25mm的碎石，因为相同重量的碎石粒径越小比表面积就越大，就可以有效的将胶材分散开来，降低混凝土黏度；同时可以增加胶结面积来增加混凝土强度；另外，C60混凝土要浇筑的部位是剪力墙、内墙、外墙和柱，这些结构钢筋都非常密集，石子粒径大于25mm，就会被钢筋层挡住，很难施工，混凝土无法浇筑到位。因此，我公司不仅选择了5～20mm的碎石做粗骨料，还掺入一部分5～16mm的粗骨料。我公司选用的粗骨料—碎石的产地是具有“中国石都世界青田”之称的青田县，火山岩刚性地层分布，石子强度高、颗粒形态好。颗粒级配为5～20mm连续粒级，含泥量0.05%（国家规范Ⅰ类石要求＜0.5%），泥块含量0%（国家规范Ⅰ类石要求0%），压碎指标5%（国家规范Ⅰ类石要求＜10%），针片状1%（国家规范Ⅰ类石要求＜5%），为非活性骨料。其他项目均符合标准要求。

1.5外加剂

一般萘系、脂肪族减水剂由于减水率低，在相同水胶比时，比减水率高的聚羧酸减水剂要多用许多胶材，而且保塑性差、坍落度损失大，不适于高强、高性能混凝土。

高效减水剂选用的是温州弘邦建材科技公司生产的聚羧酸外加剂，该聚羧酸外加剂的减水率高，减水率达到27%以上，可以大幅减少用水量，减少胶材用量，提高混凝土的耐久性。保塑效果好，混凝土的坍落度损失很小，保证了混凝土的施工性能，而且可泵性好，方便施工。

2混凝土配合比设计

2.1配合比设计理念

（1）选用强度高的52.5水泥，在保证混凝土强度的前提下减少水泥用量，同时利用52.5水泥早期强度高、水化快的特点，充分激发掺合料活性，加大掺合料取代水泥的用量，以达到降低混凝土黏度、减少坍落度损失、提高流动性和可泵性的目的。

（2）利用集料填充效应使混凝土密实效果达到最佳，混凝土密实性好了，强度也就高了，耐久性也就大大提高了。首先选用连续粒级的粗骨料—碎石，采用颗粒圆润的5～20mm、5～16mm碎石按一定比例双掺，通过实验做出双掺后石子的孔隙率及最佳容重，使骨料的空隙尽可能小，最终确定最佳双掺比例。其次根据粗骨料的孔隙率，选择适宜的砂率，使细骨料能够充分包裹粗骨料，有效填充粗骨料空隙。这一点是关键点，砂率不宜过大，否则过黏，难以施工；也不能过小，否则离析、泌水、跑浆、抓底，也难以施工。最后选择最佳的胶凝材料用量，使胶材能够充分包裹细骨料，并且连同细骨料再一次填充粗骨料的空隙，充分利用集料的填充效应，从而达到混凝土最佳密实效果。

（3）充分利用胶凝材料的三次水化。胶凝材料选用了水泥、矿粉、粉煤灰三种，由于三种胶材的物理、化学性能不一样，水化顺序不一样。先利用52.5水泥强度高、水化快的第一次水化，来激发矿粉和粉煤灰的活性；然后利用矿粉的二次水化后产物有微膨胀的特点，使混凝土更加密实；再利用粉煤灰水化慢的特点，使其进行混凝土中的第三次水化，充分填充混凝土中的空隙。利用胶凝材料的这三次水化，就能够达到混凝土非常好的密实性，从而使混凝土能够达到高抗渗、高弹性模量、高强、高性能的耐久性要求。

（4）使用聚羧酸高效减水剂，利用聚羧酸外加剂的高减水性能，来降低用水量，这样在水胶比不变，强度有保证的前提下，可以大幅降低胶材用量，减低混凝土黏度，提高混凝土工作性；同时，大幅减少混凝土中游离水，减少了混凝土中的有害通道，提高了混凝土密实性，从而提高混凝土的耐久性能，对混凝土的强度发展也非常有利。

2.2配合比设计、试配、调整与确定

2.2.1配合比设计

由于C60属高强、高性能混凝土，本身泵送难度就大，既有向下往地下室泵送的，也有向上往高达60m楼层泵送的，还有长距离地泵输送的，这就更加增加了泵送难度。设计时既要满足设计强度，还要有良好的施工性能，要保证混凝土能顺利的浇筑到位。同时每个验收部位的混凝土方量又不大，所取的试件组数不够、不能按照统计方法评定混凝土，所以在计算混凝土配制强度时只能按照设计强度乘以1.15，配制强度为1.15×60=69(MPa)。

2.2.2水胶比的计算与确定

水泥28d实测值fce=59.2MPa，fb=42.6MPa，回归系数αa=0.53、αb=0.20，

水胶比计算如下：

W/B=αa×fb/(fcu,0+αa×αb×fb)=0.53×42.6/(69+0.53×0.20×42.6)=0.31

2.2.3用水量确定

由于该混凝土为高强、高性能混凝土，水胶比较低，泵送管路长，泵送难度大，温州地区的原材料也与我国其它地区不同，因此没有经验数据可以参考。只能根据温州当地原材料，大量反复试验，最后该混凝土用水量确定为175kg/m3。

2.2.4胶凝材料用量的确定

W/B=0.31、W=175kg/m3，则胶材总量B为：B=175/0.31=565(kg/m3)

2.2.5矿粉及粉煤灰用量的确定

针对此工程混凝土为C60高强、高性能混凝土，高楼层泵送及混凝土长期性、耐久性要求，并根据JGJ55－2011《普通混凝土配合比设计规程》，掺入适量掺合料，对混凝土耐久性及其他指标要求有着比较好的效果，也有利于泵送施工。通过反复试验，矿粉掺量确定为胶材用量的20%，粉煤灰掺量确定为胶材用量的12.5%；计算如下：

K=565×20%=113kg/m3；F=565×10%×1.25=71(kg/m3)

2.2.6掺合料取代后水泥用量的确定

C=565-113-57=381(kg/m3)

2.2.7外加剂用量的确定

本工程选用了高减水、高性能聚羧酸外加剂，通过试验选定掺量1.5%。

2.2.8砂率的选用及砂石用量的确定

根据砂、石检验数据（砂子细度2.7，石子5～20mm连续粒级和5～16mm连续粒级双掺），根据石子的孔隙率，结合以往经验和大量试验，选用砂率38%。假定容重

2375kg/m3。砂石用量计算过程如下：

S=(2375-mw-mc-mk-mf-mA)×38%=(2375-175-381-113-71-8.5)×38%=618kg/m3

G=（2375-mw-mc-mk-mf-mA)×(1-38%)=(2375-175-381-113-71-8.5)×(1-38%)=1008kg/m3

2.2.9配合比的确定

经过上述试验、配合比设计和计算，确定本工程C60混凝土配合比见表2。

表2C60混凝土配合比kg/m3

水W水泥C矿粉K粉煤灰F砂S碎石5～20mm外加剂A1753811137161810088.5

3生产过程质量控制

C60混凝土所用的原材料、混凝土的状态、以及强度发展的情况都与普通混凝土不同，所以C60混凝土生产过程中的质量控制也与普通混凝土不同，要注意以下几点：

（2）材料部要根据生产任务计划提前备好生产C60混凝土专用原材料，搅拌机台生产前根据所需原材设定好仓位，试验室做好监督。

（3）因为我公司平常使用两种外加剂生产，C60混凝土使用聚羧酸生产，所以操作员在生产高性能混凝土前，先用清水和少量聚羧酸涮洗搅拌机后再生产。

（4）调度要安排专车运送高性能混凝土，这些罐车装载高性能混凝土前必须彻底用清水洗干净罐；调度在安排高性能混凝土生产时，必须安排8方车运输，如果施工速度较慢、施工难度较大时，还要适当减少装载量。

（5）质检员要做好开盘鉴定，开始生产时按照试验员测得的砂含水率扣准含水，先搅一盘观察混凝土坍落度、和易性、流动性。如果出现坍落度大、和易性差、跑浆、抓底等一个或多个现象，就及时适当减少外加剂、同时增加砂率；如果出现坍落度小、混凝土过黏、流动性差等一个或多个现象，就及时适当增加外加剂、同时减少砂率。用外加剂和砂率这两个手段来做好生产配合比的微调，保证生产出的混凝土处于最佳状态。

（6）由于C60高性能混凝土的施工部位一般为柱、剪力墙，钢筋密集，浇筑速度也较慢，因此质检员注意出厂坍落度控制在200mm左右，和易性要好。

（7）在浇筑混凝土时，生产部要派专人在现场协调和指挥，保证高性能混凝土得到及时浇筑。

（8）C60高性能混凝土从出厂到浇筑完毕不得超过3小时。调度要事先与工地沟通好，高性能混凝土到工地后要优先施工，及时在3小时内浇筑完毕。

4泵送设备的选用、泵管铺设、泵送操作过程的质量控制

由于C60混凝土比普通混凝土粘，泵送难度很大，本过程既有向下往地下室泵送的，也有往上要泵送到60多米高的，还有长距离地泵输送的，难度更大；因此要特别加强以下质量点的控制，才能保证顺利施工。

（1）地泵长距离施工时，我公司选用了排量大、性能好、使用年限短的地泵、车载地泵。

（2）泵管挑选了使用时间较短管壁还较厚的泵管，并将耐高压新管接到输送缸出口段。严禁使用管壁已经很薄的旧管。

（3）泵管布设必须做到横平竖直，不得扭曲，禁止有一定坡度布设管道，否则接头处翘曲会漏气漏浆，影响泵送。各条泵管接头处必须严丝合缝，以免漏气漏浆影响泵送、甚至造成堵管。

（4）接管人员在接管前必须检查橡胶密封圈是否有弹性，不得使用老旧、反复使用多次、已经没有弹性的橡胶密封圈，以免密封不好，漏气漏浆影响泵送，造成堵管。

（5）接管所用卡扣必须将残余混凝土清理干净，以免密封不好，漏气漏浆影响泵送，造成堵管。

（6）在刚开始泵送时，应该加大泵压泵送，在砂浆放完泵送出去后，立即放混凝土，在短时间内将砂浆和混凝土打出去，不得停顿，每车混凝土卸料前必须高速搅拌后方可卸料。

（7）安排现场调度指挥，及时将每车混凝土浇筑速度、现场混凝土车数量通知站内调度，以便调度掌握发车间隔时间和发车数量，做到现场既不压车，也不断车。

（8）遇到车跟不上、或现场遇到意外情况停止混凝土浇筑时，应该及时通知调度停止发车，等重新开始泵送时及时通知调度继续发车。

（9）在遇到意外情况，暂时停止混凝土浇筑时，要每隔5～10min来回抽送一次管中混凝土，以免混凝土黏住管壁、失去流动性而堵管。

（10）在向下往地下室泵送时，必须保证能连续输送，否则停顿时间过长向下的泵管中混凝土会受重力作用自行流下，这时管中会形成负压、吸进空气，形成气室，就会造成堵管。另外，泵斗中混凝土不得打空，否则气缸吸入空气后，也会在泵管中形成气室造成堵管。遇到特殊情况停顿时间较长时，来回抽动管中混凝土防止堵管时，要减少频次，以防将过多砂浆抽回泵斗，管中只剩石子而造成堵管。

5运输过程质量控制

C60混凝土运输过程中要注意以下质量点的控制：

（1）由于C60高性能混凝土所用的外加剂为聚羧酸外加剂，若发现混凝土到现场坍落度偏小，只允许用聚羧酸外加剂和少量水调整，不允许用萘系外加剂和水调整。

（2）混凝土罐车在装C60高性能混凝土前，必须用清水将罐清洗干净，涮完罐后，必须完全放尽罐中的水。

（3）混凝土罐车进搅拌楼、接混凝土之前，必须反转，再次将混凝土罐车内的余水放尽。

（4）接完混凝土后，禁止冲洗后料斗。

（5）到达施工现场等待放混凝土时，禁止停罐；并严格禁止冲洗后料斗。

（6）放完混凝土后，再冲洗后料斗。冲洗完毕后，必须反转将罐体内的水放尽。

（7）回站，再次进搅拌楼接C60高性能混凝土之前，必须再次反转，再次将混凝土罐车内的余水放尽。

（8）到达工地不能及时卸料，等待时间超过1h后，立即与调度联系，及时处理，以防结罐。

6施工过程质量控制

C60混凝土运送到工地后，仅仅是半成品，C60混凝土又不同于普通混凝土，施工难度非常大，要靠施工单位精心施工，才能打造出优质的工程，为了保证工程质量，必须在施工中注意以下质量点的控制：

（1）由于本工程所用C60高性能混凝土一般都是浇筑钢筋密集的柱和剪力墙等结构，混凝土坍落度选择180～200mm，否则坍落度过小会难以施工、难以浇筑到位。

（2）C60高性能混凝土强度一般都发展很快；所以混凝土到现场后，浇筑必须在1h以内完成（坍落度保持期内）。这就要求施工人员加强与我公司生产调度的联系，按施工速度控制好发车速度，避免现场压车，否则会造成坍落度损失过大，影响施工和混凝土质量。

（3）由于C60高性能混凝土早期强度能否正常发展直接影响后期强度，因此混凝土初期的养护格外重要，必须严格按规范要求保温、保湿养护14d。

（4）这次浇筑的C60混凝土部分结构为大体积混凝土，由于混凝土水化后中心温度较高，而施工环境正处于冬季，昼夜温差大，因此做好混凝土保温保湿工作，避免温差裂缝，是重中之重的工作。必须严格按国家规范要求做好混凝土保温、保湿工作，保证混凝土表面温度与混凝土中心温度之差不大于25℃，以避免形成温差裂缝。（GB50496－2012《大体积混凝土施工规范》）。

（5）混凝土试件的留置数量、养护温度、湿度都必须引起足够重视；避免因为养护不当，抗压强度低于实际值，引起不必要的争议。

7工程档案

经过我公司与施工单位的密切配合和精心施工，所浇筑的6600多立方C60混凝土均施工顺利，未出现任何质量事故，并顺利通过结构验收。混凝土的质量达到了优良水平，具体数据见表3。

表3混凝土试块强度统计、评定记录

施工单位强度等级C60






工程名称养护方法标准






统计期结构部位






试块组n强度标准值fcu,k(MPa)平均值mfcu(MPa)标准差sfcu(MPa)最小值fcu,min(MPa)合格判定系数




λ1λ2








56.060.073.05.1162.90.950.85



每组强度(MPa)73.474.165.47564.966.679.676.578.470.772.473.474.876.476.462.970.48977.681.7
70.670.772.277.475.180.475.380.27775.9
71.17671.768.570.364.470.673.869.577.2
68.976.564.175.776.869.97065.778.168.2
71.679.168.767.673.668.2








评定界限统计数据非统计数据







fcu,k+λ1·sfcuλ2·fcu,k1.15fcu,k0.95fcu,k






64.8551.0－－






判定式mfcu≥fcu,k+λ1·Sfcufcu,min≥λ2·fcu,kmfcu≥1.15fcu,kfcu,min≥0.95fcu,k





结果符合要求符合要求－－





结论依据GB/T50107－2010《混凝土强度检验评定标准》混凝土强度符合规范要求

8结语

C60混凝土由于强度高、早期强度发展快、混凝土又比较黏，施工难度是非常大的，无论是混凝土供应商、还是施工单位对这一点要有充分的认识。必须在原材料的选用、混凝土的生产、运输和浇筑过程中严格把控好文章中提及的各个质量控制点，才能顺畅的生产和施工，才能打造出优质的工程。