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国家速滑馆工程创新使用特种混凝土

作为2022年冬奥会北京赛区标志性的新建竞赛场馆,被称为“冰丝带”的国家速滑馆建设受到了各方领导的高度关注。“冰丝带”项目的结构型式为钢筋混凝土框架+钢结构,地下两层、地上三层,总建筑面积约9.7万平米,其中地下工程建筑面积约6.8万平方米。自2018年1月22日开始地下工程基础桩桩基施工,至2018年6月26日完成地下工程结构封顶仅用了156日历天。期间,虽历经零下10.1℃的瑟瑟严寒和零上39℃的炎炎高温,跨越了农历春节、清明节、端午节和五一国际劳动节等法定节日及全国和北京市两会、中考、高考等事关国家政治和百姓生活的重要时间段,项目始终保持日平均劳动力在2100至2500人之间,全年无休的大规模施工。
    为了确保“冰丝带”工程预拌混凝土的生产和施工质量,国家速滑馆工程总承包部通过优选混凝土供应单位、优选并指定重要原材料和外加剂、通过控制早期水化热等关键指标优化配合比、原材料专仓存放、混凝土专线生产和逐车对进场的混凝土拌合物检查验收,以及加强对模板和钢筋分项工程质量验收,并实施专区专人养护等成套的质量管控措施,实现了已验地下工程的结构质量100%优良,受到了业主、甲方、监理和前来施工现场检查的政府有关部门的领导的一致好评。
    “冰丝带”项目的地下结构共使用钢筋约2万吨,模板约16.5万平方米,混凝土约10万立方米,以及劲性钢结构约2500吨。在地下结构使用的约10万立方米的混凝土中,90%以上为特种混凝土,此种混凝土经过技术创新,有五种特点。一是极高比例地使用了补偿收缩混凝土。“冰丝带”工程地下结构混凝土总用量约为10万平方米,其中底板、地下室外墙和顶板梁均为补偿收缩混凝土,超过混凝土总用量的90%,此种混凝土限制膨胀率要求非常严格,如此高比例地使用补偿收缩混凝土在类似的公共建筑中并不多见。二是大量使用了高抗冻等级的混凝土。北京地区即使道路等暴露在室外的具有反复抗冻融可能的工程,使用的混凝土抗冻等级通常不会超过F200(F为快冻法),但在“冰丝带”工程的比赛场地区域的抗水板混凝土的抗冻等级高达F250,总量约为6000立方米,该部位混凝土同时要求具有补偿收缩性能和抗渗性能。如此大规模使用抗冻等级F250的混凝土在北京地区尚属首例。三是罕见使用了兼具多种高耐久要求的“五项全能”高性能混凝土。“冰丝带”工程比赛场地区域每个制冰单元之间左右各2米范围均为具有较高强度等级、较高抗渗等级、较高补偿收缩、高抗冻等级的多种性能复合的高性能高耐久混凝土。要配制出综合具有上述“五项全能”指标的混凝土实非易事,而该工程中使用该种混凝土总用量达2300立方米。四是基础底板多处为大体积混凝土,最厚处达7.6米。该工程底板厚度主要有2000毫米、1500毫米、600毫米等厚度,大部分属于大体积混凝土,由于底板中设计有大量的电梯井坑、集水坑、管沟等,造成底板基槽中有超过130多个局部深坑,上述不同深度、不同大小和不同走向的局部深坑互相嵌套,标高复杂,同时造成底板混凝土局部厚度增大,局部最大厚度达7.6米,如此厚度的底板大体积混凝土给施工质量控制带来较大挑战。五是在世界范围内首次将全再生低强度等级堆石和高自密实性混凝土用于工程实践。为了充分体现绿色、低碳和可持续发展的绿色办奥运理念,项目前期与清华大学合作将其2017年荣获国家发明奖二等奖的堆石混凝土推广应用至本项目。计划采用全再生骨料低强度等级高自密实性能堆石混凝土代替素混凝土回填技术,预计该项技术成果将在7月中下旬在“冰丝带”完美“上演”。

蔡亚宁 张怡 史自卫