卡塔尔CP1工程2.6m厚底板高性能泵送混凝土裂缝控

1. 前言
    混凝土裂缝控制是工程建设中技术上的重点与难点问题。裂缝一旦形成，特别是基础贯穿裂缝出现在重要的结构部位，危害极大，它会降低结构的耐久性，削弱构件的承载力，危害建筑物的使用安全。根据卡塔尔CP1工程IR3、IR4灌溉水池泵站大块体、大面积、大厚度混凝土的结构特点，在施工中制定一系列混凝土裂缝控制措施，取得一定的成果。
    CP1工程是卡塔尔市政建设投资较大的工程，也是中国水利水电建设集团公司最大的跨国工程，合同总额约15亿多美元。主要工程内容包括8.5km地下公用箱涵、2个2.5万m³饮用水池和2个2.2万m³的灌溉水池等7个大型工程项目。其中IR3、IR4灌溉水池泵站是CP1工程的重要分项工程之一，其结构混凝土强度等级为C40/20D（D表示最大粒径，二级配），底板尺寸55.7×55.7m（长×宽），底板厚度2.6m，总面积为1551m²，共分12块施工。其中单块最大浇筑方量超过1200m³。
2.裂缝控制难点
 工程当地属于热带沙漠气侯，炎热干燥，且混凝土施工处于强侵蚀的临海环境条件，年平均降水量仅125毫米。高温季节4～11月，天气炎热潮湿，最高气温可达46℃，最高月平均气温34.7℃；低温季节12月至次年3月，天气温和少雨干燥，白天最高气温依然达到35℃左右，最低气温7℃，温差达22℃～28℃，昼夜温差很大，其中3月份月平均气温26.8℃。此外，灌溉水池泵站底板最大埋深10m（▽-7.50m左右），常年地下海水水位均在地面下2.5m左右（▽±0.00m左右）。如何在强侵蚀性、高温差、沙漠海洋性气候条件下，满足浇筑大面积、高厚度基础高性能泵送混凝土的质量要求、不产生危害性裂缝，是IR3、IR4灌溉水池泵站混凝土施工的最大难点。
3.裂缝控制措施
3.1. 优选原材料
3.1 .1水泥
    水泥用量是混凝土收缩率的重要因素，采用降低水泥用量的方法来降低混凝土的绝对温升值，可以使混凝土浇筑后的内外温差和降温速度控制的难度降低，降低混凝土最高温升，降低混凝土所受的拉应力，也可降低保温养护的费用，这是大厚度、大体积高性能混凝土配合比选择的首要特殊因素。CP1工程选用碱含量不超过0.6%的低热OPC42.5硅酸盐水泥，采用低胶凝材料用量控制为380kg/m³，低于国内C35～C40高性能混凝土胶凝材料总用量不宜高于450kg/m³的标准，且胶凝材料的抗蚀系数不大于0.8%，经试验确定水泥用量不超过260kg/m³ 。
3.1.2 粉煤灰和硅粉
   根据卡塔尔规范规定，结合C40/20D高性能混凝土温控要求（混凝土到达现场温度不超过30℃，内部最高温度不超过70℃，内外温差不超过25℃），混凝土中掺入适量的掺合料，降低混凝土水化热同时保证高性能混凝土电通量、渗透性、氯离子含量、硫酸根离子含量的特殊要求（见表2）。通过试验和经济比较确定选用上海和印度产粉煤灰和硅粉，其掺量分别控制为120kg/m³ 和26kg/m³。
3.1.3 外加剂和水
高性能混凝土中掺加一定用量外加剂，根据BS（英国）、ASTM（美国）相关标准特殊要求，外加剂选用必须同时满足“外加剂不含氯离子、其他几项指标亦同时满足要求”两个条件。通过对产自第三国的四种外加剂试验检验结果对比，最终选定约旦生产的PC-240高效减水剂，其掺量控制不超过1%。
拌和用水经检验选用当地可直接饮用的饮用水，水的各项质量指标满足要求。
3.1.4 砂石骨料
   骨料的物理力学性能、化学成份直接或间接影响高性能混凝土性能。选用5～10mm、10～20mm连续级配粗骨料，细度模数2.80-3.00的中砂，砂、石含泥量控制在1％以内，并不得混有有机质等杂物且无潜在硅-碱反应，杜绝使用海砂。该国家绝大部分陆地处于沙漠化，因地下岩石长期受到氯盐水的侵蚀，早已形成强风化状态。所以，经试验检验确定选用骨料从迪拜购买，岩性有硬质辉长岩和石灰岩两种，其各项指标检测满足要求。
3.2高性能混凝土配合比设计
按照BS（英国）、ASTM（美国）及DIN(德国)标准，结合CP1工程特殊规范要求，根据我们多年混凝土配合比设计经验，经对0.35、0.34和0.33不同水胶比高性能混凝土试验结果比较，选定采用0.33的水胶比，利用相对较低的水泥用量，大掺量粉煤灰、硅粉，外加剂掺和料等技术配制出抗氯离子渗透能力较高的高性能混凝土。因IR3、IR4底板为钢筋混凝土结构，混凝土氯离子总量（包括水泥、粉煤灰、硅粉、粗细骨料、水、外加剂等所含氯离子含量之和）控制应不超过胶凝材料总量的0.1%。混凝土配合比设计参数见表1，其耐久性试验结果见表2，其他各项指标经检验也均满足特殊规范的特殊要求。该混凝土配合比设计于2008年11月份经业主、咨询单位批复后并投入本工程使用至今。
表1                      C40/20D高性能混凝土配合比参数

水胶比	粉煤灰掺量（%）	用水量（kg/m3）	水泥（kg/m3）	粉煤灰（kg/m3）	硅粉（kg/m3）	砂率 （%）	PC-240掺量（%）	要求坍落度（mm）
0.33	30	132	254	120	26	40	0.95	100～150

表2                          C40/20D高性能混凝土耐久性指标检验结果

序号	检测项目	龄期（d）	对应国内标准要求	执行标准要求	检测结果
1	混凝土电通量(C)	28	≤1500	≤800	368
2	混凝土渗透性(mm)	28	≤8	≤5	2.6
3	氯离子含量(%)	28	≤0.2	0.1～0.2	0.1
4	硫酸根离子含量(%)	28	≤4.0	≤4.0	3.5

注:对应国内标准要求是指在L1环境、100年使用年限同等条件下对应的国内标准要求。

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文章名称： 卡塔尔CP1工程2.6m厚底板高性能泵送混凝土裂缝控

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