法門寺合十合利塔工程在-14.9m以上的墻柱均采用C60高強混凝土，為了達到混凝土結構耐久性100年以上的設計要求。施工中要采取大流態泵送混凝土，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，防滲、防開裂。主要的技術措施

 

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

 

    b.摻入優質粉煤灰，選用寶雞電廠Ⅱ級粉煤灰、實際指標為燒失量＜2.0%，需水比＜0.95 ，SO₃和含水率均在一級灰范圍內，僅細度超標。粉煤灰活性好，混凝土早期強度無明顯下降。

 

    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，對環境無污染，屬目前國內外配置高強高性能混凝土的首選外加劑。

 

    經過優化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，擴展度500~600mm，側置流空時間5″~15″坍落度損失值30~50mm/小時

 

    混凝土物理力學性能:標養R3=40 MPa，R28=60 MPa, R60=70 MPa

 

    耐久性標養試塊60d 電通量試驗C=400庫侖（遠小于耐久性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，模板側壓力過大易跑模，澆筑過慢時會形成冷縫

 

    e.大流態混凝土，要求粗骨料粒徑＜25mm混凝土中漿體含量應在25%~30%，C60混凝土要求水/膠＜0.32。

 

    嚴格控制砂率和加水量，當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，產生堵泵，或形式大量氣泡，使混凝土表現密度下降，抗壓強度也跟隨下降，拌合用水控制不嚴時（砂子含水率波動，攪拌機內加水過量）均易產生離析。

 

    f.粗骨料級配嚴格控制，經過試驗5~10mm與10~20mm的粗骨料重量比為1：9時堆積密度最大.。崗位工人經過幾個月在實踐中學習，提高了操作水平，現場訂立了必要的規章制度，使C60混凝土生產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熱，避免同時放熱，墻內溫升過高。

 

    h.合理推遲掛棉氈時間。根據現場測溫結果，待中心溫度出現最大值時，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，到達恒溫降溫階段，再掛棉氈保溫，降低降溫速率以減少出現溫差應力裂縫的幾率。

 

    i.采用我院自主開發的“大體積混凝土內部溫度計算機實時監測系統進行混凝土內部溫度監測經過50天檢測，結果如下：

表9  -14.9±0.00C60大體積混凝土墻柱測溫參數^[4]

結構類型	厚度	施工時間	環境溫度	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。這些基團不僅集中在主鏈上，還嫁接在主鏈的側枝上，形成極性較強的分子主鏈以及帶有親水性有一定長度和數量的側鏈，分子結構呈梳形，為水泥粒子的進一步分散提供充分的空間排列效應。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25%~30%流動性能好坍落度損失小，目前已廣泛應用于高速鐵路的橋梁、涵洞工程、海洋抗腐蝕工程等由于PCA價格較高在應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）建筑科技開發公司生產的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。同一生產單位的產品，由于外加劑原材料來源有變化，對PCA的性能也會相應變化，必須及時調整摻量，控制參量變化范圍可達到0.5~1.0kg/m^3。

 

    b.加水量要準確

    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到4.3%，就會出現坍落度和擴展度有較大的變化，坍落度可從160→200mm其后果就直接影響到泵送過程。為此，必須嚴格控制砂現場含水率的波動，可建立予均化砂堆場以穩定砂的含水率。

 

    c.拌合時間要適當延長

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

 

    d.PCA有較強的引氣能力，配制大流態的自密實混凝土時，特別要注意拌合物入模后應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，導致立方體抗壓的強度下降10%~20%

 

    a.聚丙烯纖維混凝土的優點

    聚丙烯纖維是一種有機纖維，重量輕，分散性好，具有較高的抗拉強度和抗變形性能，摻入混凝土中可以產生四種效應：即增稠效應、阻裂效應、界面效應和荷載傳遞效應。因而對混凝土拌合物性能和力學性能都有明顯的改善。當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%，提高混凝土抗滲性能摻入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，也優于高性能混凝土。目前已廣泛應用于建筑工程中，陜建集團在某工程中對混凝土筏板，地基梁和承臺、地下室長達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構，在混凝土施工工藝上，充分利用聚丙烯纖維的增稠效應，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。通過經微振動抹壓后，形成球冠殼體，既保證施工質量，又節約了模板支護的費用和時間，收到良好的技術經濟效益。

表10  聚丙烯纖維混凝土   強度等級C35混凝土配合比     kg/m³

 

表11 混凝土拌合物性能及力學性能

 

    c.聚丙纖維混凝土施工過程的技術要求:

    聚丙稀纖維加入量應準確，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;嚴格控制加水量，穩定砂子含水率;泵送過程應為小流量高壓連續泵送。如臨時停泵則隔1′~2′啟動一次，防止堵泵.;加強早期養護，抹平后即復蓋塑料薄膜，混凝土終凝后澆水應保持表面濕潤即可。

 

    d.技術經濟效益

    54m穹頂殼體混凝土結構未見裂縫和其他表面缺陷，外觀良好:混凝土立方抗壓強度現場留樣標養28d達49MPa;上層球冠面積290m²_,節約膠合板290m²_,對拉螺栓2000余個(φ12，L=500mm)本工程混凝土總方量90m²節約材料及人工費約3.0萬元。

 

    法門寺合十舍利塔工程，結構復雜技術難度大，對建設者是一種挑戰，更是一個推廣實施應用建筑新技術的極好機會，但任何新的技術實施都不是一帆風順的。通過施工企業和研究院所緊密配合，克服了種種困難,結合現場的實際，還經過了一系列實體模擬試驗，在取得了大量的工況數據基礎上，又組織了了多次專家論證會，使施工方案具有先進性和可操作性，再經過技術交底讓第一線工人和技術人員充分了介新技術實施的要求，對保證工程質量起到關健的作用。

 

    建筑新技術的應用，使建筑工程提高了質量，降低了消耗。縮短了工期，為社會帶來了巨大的經濟效益和社會效益。同時在實施新技術的過程中，造就一大批技術人材，為施工企業整體水平的提高打下堅實的基礎，法門寺合十舍利塔工程中的建筑新技術的推廣和應用，必將對陜西乃至西北地區的建筑行業的技術進步作出應有的貢獻。

 

[1] 建學建筑工程設計所有限公司  法門寺合十舍利塔結構施工圖設計總說明 2006.11

[2] 冀東（扶風）水泥公司  檢測報告 2007.3

[3] 崔慶怡等  陜西省建筑科學研究院  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用發展概述 中國鐵道出版社 2007.2

[6] 徐至鈞 纖維混凝土技術及應用 中國建筑工業出版社 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穹頂殼體結構中的應用 2008.2

 

 

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：文徑 楊葉 編輯  劉真 審核)