C80高強混凝土在500 m超高層建筑地下空間工程中的應用

劉 星 潘 峰 徐 進

上海建工五建集團有限公司 上海 200063

1 工程概況

本項目建筑高度近500 m，西至萬壽路，東至勝利路，南至商務西街以及相關規劃路。地下空間工程建筑用地面積11 505 m2，包括地下4層，局部夾層。地下室結構類型為鋼筋混凝土框架結構，基礎類型為樁筏基礎。主樓區域巨柱翼墻和核心筒地下5層（含夾層），柱墻底標高為－23.55 m，包括H型柱和復合柱墻；混凝土強度等級為C80。本項目核心筒內墻、外墻、連梁及巨柱、翼墻、翼墻梁均為C80混凝土，總量約1.18萬 m3。

工程重難點在于：

1）C80施工難度較大[1-4]，混凝土澆筑總量大，本地混凝土供應商相關經驗稀缺，施工隊伍缺少項目應用經驗等。

2）鋼板剪力墻豎向與水平鋼筋密集，自帶加勁肋暗梁，連梁配筋量大、頂部鋼筋間距小，不利于振動泵插至墻體底部振搗，以上因素易導致混凝土離析，澆筑不密實，蜂窩、麻面、斷裂、空洞等。

3）項目處于整個施工片區核心區，周邊道路被其他單位包圍，協調難度大，現場較為狹小，且緊鄰地鐵13號線和15號線濱江站。

4）現場棧橋區域板厚為250 mm，棧橋施工區域堆載不超過25 kPa，施工車輛滿載質量不得超過60 t。為滿足本項目C80高性能混凝土的施工要求，需要調制適當的C80配合比，嚴格控制現場澆筑工藝，采取合理的養護舉措等，保證混凝土施工質量。

2 C80混凝土施工工藝

由于核心筒施工不受支撐拆除影響，核心筒優先施工至出±0。每個樓層分2個施工段（圖1），第1個施工段是核心筒剪力鋼板墻施工：核心筒混凝土從南側向北側依次澆筑（Ⅰ-1→Ⅰ-2→Ⅰ-3），分層澆筑，先柱墻、后梁板，先C80混凝土后C35混凝土；第2個施工段為塔樓巨柱翼墻鋼板墻施工：每層有8個巨柱翼墻，設置4套鋼模板，先澆筑4個巨柱翼墻（Ⅱ-1），再拆模澆筑另外4個巨柱翼墻（Ⅱ-2），混凝土從巨柱向翼墻方向澆筑。采用分層連續澆筑，厚度不宜超過1 m?；炷潦┕ぷ裱巴綕矒v，同步上升，逐步到頂，循序漸進”的泵送工藝。

圖1 C80混凝土澆筑總體流程

考慮到C80混凝土生產效率情況、澆筑量、運輸車的往返距離，要求混凝土攪拌站提供足夠的運輸罐車；延長混凝土的初凝時間，避免出現冷縫；巨柱混凝土、翼墻及核心筒外墻屬大體積混凝土施工，采用電腦無線測溫實時監控溫度情況，及時進行保溫養護。

3 C80混凝土應用問題及解決措施

3.1 合理選用原材料及配合比

拌和水品質應符合要求，根據混凝土強度、耐久性、勻質性等方面設計合理的用水量。依據混凝土的應用要求，結合標準規范與生產實際經驗，選擇質量穩定的信寧水泥P.Ⅱ 52.5。使用馬鞍山二電廠Ⅰ級粉煤灰，質量滿足GB/T 1596—2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》中的規定。選用南京梅寶S95級優質礦渣粉，質量符合現行國家標準的相關規定。硅灰品質檢驗應符合要求。選用Ⅱ區天然中砂，細度模數為2.5，顆粒級配位于Ⅱ區。為保證足夠的黏聚性和抗堵塞性能，宜選擇合適粒徑的粗骨料。減水劑選用江蘇蘇博特的PCA-1。

根據工程需要，最終選用C80混凝土的配合比（質量比）如下：水∶水泥∶砂子∶石子∶外加劑∶粉煤灰∶礦粉∶硅粉＝145∶430∶688∶987∶8.12∶55∶70∶25。水灰比為0.25。

3.2 進場C80混凝土性能指標控制

交貨時檢驗混凝土試樣，開展拓展度現場檢驗、入模溫度測試及試塊28 d強度檢測，并在混凝土運到輸送泵位置后15 min內完成，試件的制作應在40 min內完成。拓展度控制在650 mm±50 mm，入模溫度≤30 ℃。預拌混凝土交貨驗收后，在工程監理、建設單位的見證下，按規范要求由取樣員隨機取樣并制作標養試塊、同條件試塊、拆模試塊、氯離子試塊，由各方簽字認可，按規范要求對試塊進行標準養護和同條件養護，送至第三方進行混凝土強度驗證和原材性能驗證。

3.3 混凝土輸送泵的布置和澆筑能力計算

3.3.1 混凝土輸送泵的布置

棧橋區域板厚為250 mm，堆載不超過25 kPa，施工車輛滿載質量不得超過60 t。因此，采取以下混凝土輸送泵布置措施。

核心筒混凝土澆筑時，先澆筑墻板C80混凝土，分層高度控制在1 m，第1批次Ⅰ-1、Ⅰ-2輪回打圈澆筑，做到振搗充分，利于排氣。中部棧橋設置1臺63 m汽車泵，東側棧橋設置1臺67 m汽車泵。待Ⅰ-1區剪力鋼板墻柱梁C80混凝土澆筑完成，在中部棧橋增設1臺67 m汽車泵，用于澆筑梁板C35混凝土。同時，中部棧橋原先設置的63 m汽車泵、東側棧橋設置的67 m汽車泵開始Ⅰ-3區剪力鋼板墻柱梁C80混凝土澆筑（圖2）。

圖2 核心筒混凝土輸送泵平面布置及現場

塔樓巨柱、翼墻鋼板墻C80混凝土澆筑時，混凝土從巨柱向翼墻方向澆筑，2個巨柱翼墻輪回打圈同時澆筑，做到振搗充分，同時給予混凝土較充足的排氣時間。中部棧橋設置1臺67 m汽車泵、東側棧橋設置1臺67 m汽車泵（圖3）。

圖3 塔樓巨柱、翼墻鋼板墻混凝土輸送泵平面布置及現場

3.3.2 混凝土運輸罐車配置

連續作業時，每臺混凝土泵車配備的混凝土攪拌運輸車臺數，可按下式計算：

Tt——每臺混凝土攪拌運輸車總計停歇時間，h。

每輛罐車卸料24 min，洗料斗時間按5 min計算，接料靠泵時間按15 min計算，因此Tt為44 min。

經計算，為保證混凝土泵持續不間斷工作，每臺汽車泵配備的混凝土攪拌運輸車臺數為6輛，考慮到現場混凝土泵車澆筑速度的波動以及交通環境的變化，大體積混凝土澆筑時按計算用車的1.5倍配備以保證混凝土供應正常，需要投入混凝土攪拌運輸車總量為：6×3×1.5＝22輛。

現場安排2臺汽車泵同時澆筑，C80混凝土實際每小時澆筑量60 m3，C35混凝土實際每小時澆筑量120 m3，核心筒每層C80混凝土約850 m3，C35混凝土約200 m3，可計算出澆筑時間約為16 h。

3.4 混凝土輸送和振搗要求

在運送途中，混凝土罐車攪拌筒不得停止轉動?；炷琳駬v時，采用分層連續澆筑的方法，從鋼板剪力墻兩側逐漸同步上移，通過標尺桿控制每層澆筑厚度不大于1 m。C80混凝土應采用φ30 mm～φ50 mm高頻率振搗棒搗實，長度為8 m，插入點間距不應大于振搗棒振動作用半徑，間距≤60 cm，每點振動時間控制在20～30 s，保證上下層澆筑間隔不超過混凝土初凝時間，同時澆筑下一層前，應對前一層進行二次振搗。

3.5 混凝土養護

根據施工進度計劃，大體積混凝土澆筑時間部分處于南京冬季。實踐中應勤于查驗測溫記錄，檢查混凝土表面是否有細微裂縫等，當混凝土內外溫差超過25 ℃時，及時加蓋保溫層，確保內外溫差在允許范圍內。

采用“大體積混凝土溫度無線監測系統”進行測溫。其工作原理是將溫度傳感器串聯接入數據采集節點進行數據自動化采集，數據采集節點將數據實時發送至遠程傳輸節點進行處理，遠程傳輸節點將數據自動上傳至云端服務器，可通過瀏覽器查看實時數據。該系統測溫傳感器采用自主研發的串聯型溫度傳感器，可一根線上集成多個傳感器，避免了一個傳感器連接一根測溫線的浪費，采用無線遠程方式對大體積混凝土澆筑和養護過程中的溫度變化狀況進行實時監測，掌握混凝土的溫差波動情況，為現場混凝土結構溫控提供建議。該溫度傳感器可適用于苛刻的工作環境，溫度識別速度快、精度高。

測溫系統具有以下特點：－55～＋125 ℃測量范圍，0.1 ℃測溫分辨率，－10～85 ℃范圍內基本測量精度為±0.5 ℃；抗干擾能力強、可靠性高，軟件功能豐富，操作界面方便。

溫度傳感器綁扎選取直徑為14 mm的鋼筋，在鋼筋上按混凝土內部位置對應綁扎傳感器。最下端傳感器距離板面40～80 mm，中部傳感器在澆筑體厚度中間，最上端傳感器位于板面以下50～150 mm。根據混凝土厚度，可適當調整測溫點個數，同一鋼筋軸上傳感器測點個數應為奇數（大氣溫度及保溫層溫度測點除外）。大氣溫度傳感器及保溫層溫度傳感器可在鋼筋頂端固定綁扎?；炷料铝蠒r，不得直接沖擊溫度傳感器；振搗時注意保護相關設備。

本工程保溫分2個階段，即拆模前的保溫階段與拆模后的保溫階段。

根據C80混凝土施工經驗，一般澆筑完成后36 h內達到最高溫度，第1階段拆模時間擬定在混凝土澆筑完成48 h后進行，具體拆模時間根據測溫結果確定，拆模條件為環境溫度與混凝土表層溫度的溫差在25 ℃以內。第1階段利用模板自保溫和模板外包裹彩條布的形式，外裹彩條布用膠帶貼牢固封閉。第2階段采用混凝土面層覆蓋1層濕潤土工布＋1層薄膜和掛1層棉被灑水保濕保溫的形式，以減少水分的散發。對柱、墻板的插筋位置增加覆蓋1層巖棉被養護。養護時間不少于10 d?；炷翉姸冗_到1.2 MPa前不得在其上踩踏，5 MPa前不得在新澆筑混凝土面上搭設腳手架、安裝模板及綁扎鋼筋?；炷翜囟葒栏癜凑障嚓P規范要求控制。

施工現場根據每天溫度變化情況及時改變蓄熱方法：

1）當混凝土表面溫度與大氣溫度的溫差達到18 ℃并有繼續增大的趨向時，應增加混凝土表面的覆蓋以對混凝土表面進行保溫。

2）當混凝土表面與內部溫度的溫差超過23 ℃時，應在混凝土表面加厚覆蓋進行蓄熱，提高混凝土表面溫度，以減小表面和內部的溫差。

3）當混凝土內部溫度與大氣溫度之差降到25 ℃以下，并繼續減?。ㄖ辽龠B續觀察48 h以上）時，可以逐步減少表面覆蓋，緩慢散熱，但是散熱溫降的平均速度應控制在3 ℃/3 d以內，不得過快。若溫降速度＞3 ℃/3 d，應在混凝土表面增加覆蓋的厚度。

4 結語

本項目采取綜合舉措解決了C80混凝土在施工中遇到的問題，克服了項目冬季施工的天氣因素、項目自身設計、周邊以及協調管理等種種制約。從施工工藝、混凝土配合比、性能指標控制、混凝土輸送泵的布置和澆筑能力計算、混凝土振搗、養護等方面，提出針對性的措施，為C80在項目工程中的應用提供有力支撐。