法門寺合十合利塔工程在-14.9m以上的墻柱均采用C60高強(qiáng)混凝土，為了達(dá)到混凝土結(jié)構(gòu)耐久性100年以上的設(shè)計要求。施工中要采取大流態(tài)泵送混凝土，混凝土體量大、中心柱2.400×2400mm，厚墻2400mm，外圍墻體厚為1200mm，必須實施裂縫控制技術(shù)，防滲、防開裂。主要的技術(shù)措施：

    a采用低堿，低C₃A水泥，選用冀東扶風(fēng)廠生產(chǎn)低堿PO.42.5水泥降低水化熱。提高混凝土耐久性。

 

    b 摻入優(yōu)質(zhì)粉煤灰，選用寶雞電廠Ⅱ級粉煤灰、實際指標(biāo)為燒失量＜2.0%，需水比＜0.95 ，SO₃和含水率均在一級灰范圍內(nèi)，僅細(xì)度超標(biāo)。粉煤灰活性好，混凝土早期強(qiáng)度無明顯下降。

 

    c選用聚羧酸系高效減水劑（PCA）。   

    該混凝土外加劑，有較高的減水率（25%以上）與水泥相容性好，摻量低，對環(huán)境無污染，屬目前國內(nèi)外配置高強(qiáng)高性能混凝土的首選外加劑。

    經(jīng)過優(yōu)化C60 配合比、水泥用量為370-400kg/m³  粉煤灰100~120kg/m³  PCA摻量4.5~5.5kg/m²

    拌合物性能:坍落度220mm，擴(kuò)展度500~600mm，側(cè)置流空時間5″~15″坍落度損失值30~50mm/小時

    混凝土物理力學(xué)性能:標(biāo)養(yǎng)R3=40 MPa，R28=60 MPa, R60=70 MPa

    耐久性標(biāo)養(yǎng)試塊60d 電通量試驗C=400庫侖（遠(yuǎn)小于耐久性100年的混凝土電通量要求值＜1000庫侖）

 

    d通過檢測墻柱澆筑高度，嚴(yán)格控制混凝土澆筑量。墻柱一次澆筑高度為6m，澆筑過快時，模板側(cè)壓力過大易跑模，澆筑過慢時會形成冷縫

 

    e大流態(tài)混凝土，要求粗骨料粒徑＜25mm混凝土中漿體含量應(yīng)在25%~30%，C60混凝土要求水/膠＜0.32。

    嚴(yán)格控制砂率和加水量，當(dāng)砂子中含石量增加至10%時，混凝土拌合物很易離析。保水性差。PCA摻量過大時、混凝土體拌合物易扒底，產(chǎn)生堵泵，或形式大量氣泡，使混凝土表現(xiàn)密度下降，抗壓強(qiáng)度也跟隨下降，拌合用水控制不嚴(yán)時（砂子含水率波動，攪拌機(jī)內(nèi)加水過量）均易產(chǎn)生離析。

 

    f 粗骨料級配嚴(yán)格控制，經(jīng)過試驗5~10mm與10~20mm的粗骨料重量比為1：9時堆積密度最大.。崗位工人經(jīng)過幾個月在實踐中學(xué)習(xí)，提高了操作水平，現(xiàn)場訂立了必要的規(guī)章制度，使C60混凝土生產(chǎn)水平滿足了施工的要求。

 

    g墻板外為鋼模板，混凝土先在箱型栓中澆筑。再綁扎鋼筋。掛鐵絲網(wǎng)立鋼模板之后，再澆筑墻體混凝土可使箱型柱中混凝土先發(fā)熱，避免同時放熱，墻內(nèi)溫升過高。

 

    h 合理推遲掛棉氈時間。根據(jù)現(xiàn)場測溫結(jié)果，待中心溫度出現(xiàn)最大值時，再開始在鋼模板外掛一層棉氈，讓混凝土墻體混凝土在升溫階段大量散熱，到達(dá)恒溫降溫階段，再掛棉氈保溫，降低降溫速率以減少出現(xiàn)溫差應(yīng)力裂縫的幾率。

 

    i 采用我院自主開發(fā)的“大體積混凝土內(nèi)部溫度計算機(jī)實時監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行混凝土內(nèi)部溫度監(jiān)測經(jīng)過50天檢測，結(jié)果如下：

表9  -14.9±0.00C60大體積混凝土墻柱測溫參數(shù)

結(jié)構(gòu)類型	厚度	施工時間	環(huán)境溫度	拌合物溫度	中心最高溫度	最大溫差/降溫速率
柱	2.4m	07.6.12~7.28	20℃~40℃	16℃~18℃	65.5℃	20.3℃/5.0℃/日
內(nèi)墻	2.4m	07.6.24~7.28	20℃~40℃	25℃~30℃	75.7℃	22.2℃/3.5℃/日
外墻	1.2m	07.6.24~7.28	20℃~40℃	25℃~30℃	64.7℃	13.9℃/7.0℃/日

 

 

    聚羧酸系高效減水劑（PCA）是一種新型減水劑，具有多種活原性基團(tuán)。這些基團(tuán)不僅集中在主鏈上，還嫁接在主鏈的側(cè)枝上，形成極性較強(qiáng)的分子主鏈以及帶有親水性有一定長度和數(shù)量的側(cè)鏈，分子結(jié)構(gòu)呈梳形，為水泥粒子的進(jìn)一步分散提供充分的空間排列效應(yīng)。相比于萘系高效減水劑的雙電層電性斥力作用PCA空間位阻作用要強(qiáng)得多使水泥顆粒分散保持的時間要長得多,因此減水率可達(dá)25%~30%流動性能好坍落度損失小，目前已廣泛應(yīng)用于高速鐵路的橋梁、涵洞工程、海洋抗腐蝕工程等^[5]由于PCA價格較高在應(yīng)用過程中需要控制的影響因素較多。推廣使用尚有一定難度。

 

    本工程采用的是陜西省（高新）建筑科技開發(fā)公司生產(chǎn)的JK型聚羧系高效減水劑。要用好PCA必須注意解決幾個問題。

    a  PCA摻量的確定

    PCA摻量應(yīng)通過水泥品種的相容性試混凝土，確定最佳摻量。

    摻量不足，則減水效果不夠。摻量過量則會使混凝土拌合物離析，扒底。通過坍落度試驗，觀察是否形成草帽狀堆積形態(tài)和拌合物漿體邊緣是否泌水都可以判斷外加劑還原過量。同一生產(chǎn)單位的產(chǎn)品，由于外加劑原材料來源有變化，對PCA的性能也會相應(yīng)變化，必須及時調(diào)整摻量，控制參量變化范圍可達(dá)到0.5~1.0kg/m^3。

 

    b 加水量要準(zhǔn)確

    在混凝土拌合過程中，拌合水總量為外加拌合水、砂含水量、石子含水量之和，若砂子含水量波動±1%假定砂子摻入量700kg/m³使含水量測會波動±7kg而相對總加水量160kg/m³（水/膠0.30  水泥用量380kg/m³粉煤灰120kg/m³膨脹劑30kg/m³膠凝材料總量530kg/m³）引起混凝土水份波動達(dá)到4.3%，就會出現(xiàn)坍落度和擴(kuò)展度有較大的變化，坍落度可從160→200mm其后果就直接影響到泵送過程。為此，必須嚴(yán)格控制砂現(xiàn)場含水率的波動，可建立予均化砂堆場以穩(wěn)定砂的含水率。

 

    c 拌合時間要適當(dāng)延長

    PCA雖為液體，在1m³攪拌機(jī)內(nèi)，開始攪拌時間少于40′，拌合物中PCA分布是不均勻的，料似乎有點(diǎn)干，再延長攪拌到1′到1′20″時，坍落度 明顯增加，料變稀，當(dāng)攪拌時間不足時，見坍落度低而補(bǔ)水，使加入水過量。拌合料即刻變稀甚至離析。

 

    d  PCA有較強(qiáng)的引氣能力，配制大流態(tài)的自密實混凝土?xí)r，特別要注意拌合物入模后應(yīng)有一些時間排除氣泡，澆筑厚度不宜一次超過500~600mm如能短時間點(diǎn)振更有利于拌合物排除氣泡。在試驗過程中，混凝土拌合物剛出前攪拌機(jī)即裝試模，由于排氣不夠，試塊氣泡過量大，使試塊密度下降，導(dǎo)致立方體抗壓的強(qiáng)度下降10%~20%

 

    a  聚丙烯纖維混凝土的優(yōu)點(diǎn)

    聚丙烯纖維是一種有機(jī)纖維，重量輕，分散性好，具有較高的抗拉強(qiáng)度和抗變形性能，摻入混凝土中可以產(chǎn)生四種效應(yīng)：即增稠效應(yīng)、阻裂效應(yīng)、界面效應(yīng)和荷載傳遞效應(yīng)。因而對混凝土拌合物性能和力學(xué)性能都有明顯的改善。當(dāng)聚丙烯纖維的摻入量近0.05%~0.1%(體積摻量)可使混凝土早期收裂縫減少65%~70%，提高混凝土抗?jié)B性能摻入0.1%，可降低混凝土滲透高度40%。聚丙烯纖維混凝土提高具有高抗硫酸鹽性能，在（Na₂SO₄）溶液（5%濃度）中浸泡25周后對比普通混凝土，高性能混凝土和纖維高性能混凝土的膨脹率分別為1.5%，0.3%，0.1%纖維高性能混凝土的膨脹率明顯低于普通混凝土，也優(yōu)于高性能混凝土。目前已廣泛應(yīng)用于建筑工程中，陜建集團(tuán)在某工程中對混凝土筏板，地基梁和承臺、地下室長達(dá)70m的剪力墻摻入了聚丙烯纖維對防止混凝土早期塑性收縮裂縫起到至關(guān)重要的作用。

 

    b  法門寺舍十舍利塔工程中，+54m處有一穹頂，系球冠狀殼體混凝土結(jié)構(gòu)，在混凝土施工工藝上，充分利用聚丙烯纖維的增稠效應(yīng)，去除了外模板。混凝土直接泵送到上層模板上面，混凝土并不流淌。通過經(jīng)微振動抹壓后，形成球冠殼體，既保證施工質(zhì)量，又節(jié)約了模板支護(hù)的費(fèi)用和時間，收到良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

 

表10  聚丙烯纖維混凝土   強(qiáng)度等級C35混凝土配合比     kg/m³

 

表11 混凝土拌合物性能及力學(xué)性能

 

    c  聚丙纖維混凝土施工過程的技術(shù)要求:

    聚丙稀纖維加入量應(yīng)準(zhǔn)確，按每盤1.0m³混凝土加入0.6kg小包裝提前分包;攪拌順序為先干拌30″再加水和外加劑濕拌60″~90″;混凝土拌合物坍落度控制在110~140^mm之間;嚴(yán)格控制加水量，穩(wěn)定砂子含水率;泵送過程應(yīng)為小流量高壓連續(xù)泵送。如臨時停泵則隔1′~2′啟動一次，防止堵泵.;加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù)，抹平后即復(fù)蓋塑料薄膜，混凝土終凝后澆水應(yīng)保持表面濕潤即可。

 

    d  技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益

    54m穹頂殼體混凝土結(jié)構(gòu)未見裂縫和其他表面缺陷，外觀良好:混凝土立方抗壓強(qiáng)度現(xiàn)場留樣標(biāo)養(yǎng)28d達(dá)49MPa;上層球冠面積290m²_,節(jié)約膠合板290m²_,對拉螺栓2000余個(φ12，L=500mm)本工程混凝土總方量90m²節(jié)約材料及人工費(fèi)約3.0萬元^[7]。

 

    法門寺合十舍利塔工程，結(jié)構(gòu)復(fù)雜技術(shù)難度大，對建設(shè)者是一種挑戰(zhàn)，更是一個推廣實施應(yīng)用建筑新技術(shù)的極好機(jī)會，但任何新的技術(shù)實施都不是一帆風(fēng)順的。通過施工企業(yè)和研究院所緊密配合，克服了種種困難,結(jié)合現(xiàn)場的實際，還經(jīng)過了一系列實體模擬試驗，在取得了大量的工況數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，又組織了了多次專家論證會，使施工方案具有先進(jìn)性和可操作性，再經(jīng)過技術(shù)交底讓第一線工人和技術(shù)人員充分了介新技術(shù)實施的要求，對保證工程質(zhì)量起到關(guān)健的作用。

 

    建筑新技術(shù)的應(yīng)用，使建筑工程提高了質(zhì)量，降低了消耗。縮短了工期，為社會帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。同時在實施新技術(shù)的過程中，造就一大批技術(shù)人材，為施工企業(yè)整體水平的提高打下堅實的基礎(chǔ)，法門寺合十舍利塔工程中的建筑新技術(shù)的推廣和應(yīng)用，必將對陜西乃至西北地區(qū)的建筑行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

 

[1] 建學(xué)建筑工程設(shè)計所有限公司  法門寺合十舍利塔結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計總說明 2006.11

[2] 冀東（扶風(fēng)）水泥公司  檢測報告 2007.3

[3] 崔慶怡等  陜西省建筑科學(xué)研究院  法門寺合十舍利塔大體積混凝土筏板測溫報告 2007.6

[4] 崔慶怡等  陜西省建筑科學(xué)研究院  法門寺合十舍利塔+0.00以下墻柱測溫報告 2007.8

[5] 郭延輝等 聚羧酸系新型高效減水劑及其應(yīng)用發(fā)展概述中國鐵道出版社 2007.2

[6] 徐至鈞 纖維混凝土技術(shù)及應(yīng)用中國建筑工業(yè)出版社 2002.2

[7] 王雙林等 聚丙稀纖維混凝土在法門寺合十舍利塔+54m穹頂殼體結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用 2008.2

 

 

 

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會  文徑網(wǎng)絡(luò)：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)