国家重大科学装置大型地震工程项目大体积混凝土质量控制措施*

丁路静，罗作球，孟刚，张凯峰，李微，陈全滨，姜耿

（1.中建西部建设北方有限公司，陕西 西安 710100；2.中建西部建设（天津）有限公司，天津 300450）

1 工程概况

大型地震工程模拟研究设施国家重大科技基础设施项目位于天津大学北洋园校区西南侧，项目占地 10 万平，建筑面积 7.6 万平，包括仿真中心和实验中心，仿真中心地下 1 层，地上为钢结构，4 层，最大单体跨度 28.6m；实验中心包括大型振动台和水下振动台两部分，地下 3 层，地上为钢结构，局部 2 层，最大高度35.85m，最大单体跨度 78m，基坑最大深度 18m。

2 大体积混凝土浇筑范畴

实验中心包括大型振动台和水下振动台两部分，结构尺寸 250m×121m，地下 3 层，地上单层，局部 2层，最大高度 35.85m，最大单体跨度 78m，基坑最大深度 18.4m，地上结构为钢结构，地下结构为钢筋混凝土结构。

实验中心——大型振动台。大型振动台区域分为：大型振动台实验厂房、大型振动台辅房、大型振动台地下工程。结构尺寸 105m×94m，台面尺寸20m×16m，台体自重 800t，载重 1350t。大型振动台层高 3.7m、5.0m、4.5m，基底标高 -15.2m（局部-17.8m）。

实验中心——水下振动台。水下振动台包括水下振动台实验厂房和水下振动台地下工程，尺寸145m×122m，台面尺寸 6m×6m，台体自重 75t，水池深度 4m，设计水深 3m。水下振动台地下工程部分为地下三层，各层层高 4m、3.95m、6.3m，-4.0m 水池底部楼板厚度为 1000mm，面积 2901m2，均为大体积混凝土。

3 质量控制措施

3.1 质量控制目标

C30P8 混凝土 90 天强度评定符合设计要求，混凝土工作性能良好，现场坍落度 180～200mm；扩展度控制在 500～600mm；入模温度不高于 30℃；严禁混凝土离析。不发生质量投诉，杜绝因质量和生产问题造成的堵管，确保工程混凝土质量。

3.2 质量控制技术措施

3.2.1 原材料进厂控制

（1）水泥

水泥技术指标及要求如表 1 所示，同时符合现行国家标准 GB 175—2007《通用硅酸盐水泥》。生产前，站点对库存水泥进行抽检。进场时，要求厂家提供出厂检验单，每车快检合格后冲罐，并按 500 吨批次进行留样与复验工作。

表1 水泥性能指标要求

（2）矿粉

矿粉技术指标及要求如表 2 所示，同时满足 GB/T 18046—2017《用于水泥、砂浆和混凝土中的粒化高炉矿渣》要求。矿粉进场时，要求厂家提供出厂检验单，每车快检合格后冲罐，并按 200 吨批次进行留样与检测工作。

表2 矿粉性能指标要求

（3）粉煤灰

不得使用颜色偏浅、需水量较大的粉煤灰及磨细粉煤灰[1]。粉煤灰技术指标及要求如表 3 所示，同时满足 GB/T 1596—2017《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》要求。粉煤灰进场时，站点对每车进行快检，合格后冲罐，按 200 吨/次做好粉煤灰的留样与检测工作。

表3 粉煤灰性能指标要求

（4）膨胀剂

膨胀剂技术指标及要求如表 4 所示。混凝土膨胀剂应满足 GB/T 23439—2017《混凝土膨胀剂》以及 T/CECS 540—2018《混凝土用氧化镁膨胀剂应用技术规程》相关要求。进场时，要求厂家提供出厂检验单，每车快检合格后冲罐，并按 500 吨批次进行留样与复验工作。

表4 膨胀剂性能指标要求

（5）细骨料

采用级配合理、质地均匀坚固的细骨料，要求含泥量和泥块含量均≤1.0%，同时满足 GB/T 14684—2011《建设用砂》要求。在生产过程中，按要求进行骨料验收，保证细骨料质量一致性。监督与协调站内砂的堆放，防止混料，保证生产中的质量稳定，按照批次做好取样检测工作。

（6）粗骨料

采用 5～25mm 连续级配的粗骨料，相关性能要求如表 5 所示，同时满足 GB/T 14685—2001《建设用卵石、碎石》规定。在生产过程中，按要求对骨料验收，保证骨料质量一致性。监督与协调站内粗骨料的堆放，防止混料，保证生产中的质量稳定，按照批次做好取样检测工作。粗骨料中严禁混入影响混凝土性能的有害物质，不得混入粉煤灰、水泥和外加剂等粉状材料[2]。

（7）外加剂

外加剂相关性能指标要求如表 6 所示，同时满足GB 80764—2008《混凝土外加剂》要求。且不得出现假凝、速凝、分层、离析或者结皮现象，应适当延长凝结时间。每批外加剂进场后进行试配复核，试配的混凝土各项性能符合要求方能对外加剂进行验收。

表5 粗骨料的性能指标要求

表6 外加剂性能指标要求

3.2.2 确定生产配合比

根据砂石含水率、外加剂减水率等条件，对基准配合比作出适当调整后，满足混凝土施工和易性的要求。

生产配合比调整：在生产过程中，由于某种原因造成混凝土拌合物不能满足要求时，需对配合比进行调整，配合比的调整需得到站总工审核，并签字确认。

调整原则：

（1）调整要有足够的理由和依据，不得随意调整。

（2）调整时，需保证计量系统正常稳定。

（3）做好调整记录。

（4）各种粉料的用量禁止调整。

3.2.3 混凝土温度控制

（1）混凝土出机温度不超过 25℃

水泥：通常水泥从磨机排出时的温度是 90～150℃，用料罐储存时温度可以冷却到 50～80℃，由于水泥的导热率比较低，存储罐内散热比较慢，大型储备罐每月温度降低 2～5℃[3]，因此在项目实施前，要求水泥供应商储存水泥，并且在搅拌站搅拌罐中也存储水泥，其水泥的温度不超过 60℃。

掺合料：要求供应商提前存储矿粉、粉煤灰等，确保掺合料温度不超过 50℃。

骨料：骨料储备时，通常采用遮阳覆盖、喷淋冷水、干冰喷洒等方式进行温度控制，并及时检测骨料温度。

拌合水：结合混凝土拌合物温度和环境温度，确定拌合水温度，通过在水中添加冰块或者干冰的方式降低水温，达到降低混凝土出机温度的效果，确保混凝土出机温度不大于 25℃。

（2）入模温度不超过 30℃

罐车运输采用保温包裹，运输时间不超过 1 小时。

每次浇筑前，做好现场施工组织、搅拌站协调，避免罐车的等待时间超过 2 小时，尽快完成混凝土浇筑，避免等待过程中混凝土升温。

混凝土泵送时泵管外侧要包裹反光材料。

（3）温度监控措施

对出机混凝土、入模混凝土、水泥、砂、石原材料等温度每 2 小时测量 1 次，并对测量温度进行记录，以作为混凝土质量控制的指导标准。

大体积底板混凝土浇筑时设专人配合项目部预埋测温管进行温度监测，掌握混凝土水化热温升情况[4-5]。

混凝土的里表温度差（不含混凝土收缩的当量温度）不得大于 25℃，预警温度设为 20℃。

混凝土浇筑体表面与大气温差不得大于 20℃[6]。

3.3 施工过程质量控制

3.3.1 质量控制人员配置及职责

为确保大体积混凝土项目质量平稳可控，特成立质量控制组，统一部署协调，设立原材料质量控制小组、站内质量控制小组、现场质量控制小组等。

现场质量控制小组组长：总体策划部署该抗震项目混凝土现场质量控制方案，负责大体积混凝土施工期间现场质量解释。

现场质量控制组副组长：质量控制方案实施的协调监督，按照方案时间要求检查核实厂站质量控制方案的准备情况。

原材料质量控制小组：每站每班安排 1 人，每站 2人，共计 3 人。负责站内原材料的质量预检，及生产过程中进厂原材料的检测、堆放和使用协调。

站内质量控制小组：每站每班安排质检员 2 人、实验员 1 名，每站至少 6 人，共计 18 人。负责混凝土生产过程质量控制，取样留样检测，出站质量控制。

现场质量控制小组：按照施工方位，东、南、北三个方向，共计 8 台地泵，10 人负责现场质量控制及混凝土测温，负责现场混凝土质量检查、站内反馈、协助项目进行混凝土坍落度检测及测温。

3.3.2 计量校核准备

在供应前供应站点对所有搅拌设备进行计量校核，做好校核记录，确保设备计量准确。

3.3.3 质量控制方案交底

浇筑前站点以专题会议的形式完成对质检、材料、前后台调度、司机、操作等各关键岗位的质量控制方案交底。

3.3.4 站内混凝土质量控制要求

站内混凝土控制质量小组负责站内质量控制工作，具体职责如下：

（1）落实专人按不少于 4 小时/次进行砂石含水的检测工作，确保用水量符合配合比设计要求，并做好记录。

（2）对供应混凝土进行开盘鉴定，重点检查混凝土坍落度、扩展度、出机温度等性能指标，确定外加剂合适掺量，各项指标满足要求后方可继续生产。

（3）要求开盘前提前录入生产配合比。

（4）通过非接触式自收缩及平板开裂试验验证混凝土体积稳定性能。

（5）混凝土出厂性能要求：

坍落度 180～200mm，扩展度 500～600mm，出机温度 ≤25℃。

（6）对每车混凝土进行目测，质量符合要求后方可出站。每 100 方对混凝土进行取样留样检测。每工作班进行一次 2h 混凝土坍落度经时损失检测，并做好检测记录。每车混凝土检测出机温度。

（7）每天不得少于一次对混凝土凝结时间的检测，并做好检测记录。

（8）与现场积极沟通，根据现场浇筑速度做好站内质量调整。

3.3.5 现场质量控制要求

现场质量控制小组负责现场质量控制相关事宜，具体如下：

（1）人员配置

按照项目施工方位，及泵车台数，确定现场质量控制负责人数，至少每台泵车 1 名负责人，并配合项目进行温度监测。

（2）工作内容

责任人对每车上泵的混凝土工作性进行检查，要求所有车辆上泵前质检提前爬罐观测混凝土性能，避免上泵混凝土因性能达不到要求而影响施工连续性，确保混凝土不离析、不泌水，满足施工要求。

1）出现混凝土状态不佳、难以调整时，负责人须主动上报质量控制组组长，由组长酌情协调处理或上报组长。

2）及时向站内质量控制小组汇报现场混凝土质量与施工情况，并随时调整，满足现场混凝土施工要求：坍落度 180～200mm，扩展度 500～600mm，出机温度≤30℃。

3）质量异常情况处理

对于现场离析混凝土，立即退回，并及时上报现场质量控制小组组长。

对于现场坍落度小于 180mm 的混凝土，可以加适量的外加剂进行调整（每方不超过 2kg），但严格禁止加水。仍旧不符合要求的退回站内处理。

4 结论

大型地震工程模拟研究设施国家重大科技基础设施项目的建设可望对中国工程科技进步做出重要贡献，为确保重大工程安全发挥重要作用。本文为确保项目实验中心底板混凝土控制目标，制定并采取了一系列行之有效的质量控制措施。施工后混凝土工作性能良好，质量稳定，浇筑温度满足设计要求，施工效率高，能够为今后类似工程的施工提供可借鉴经验。