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摘要：温度裂缝是筏板基础大体积混凝土施工中常见的质量通病，对混凝土结构的质量安全有较大的影响。本文结合工程应用实例，阐述了大体积混凝土温度裂缝控制技术措施，重点对大体积混凝土裂缝控制的监控工作进行探讨，并分析了温度裂缝监控结果，以供参考。
关键词：大体积混凝土；技术措施；温度监控；裂缝控制
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
随着我国社会经济建设步伐的加快，城市建设规模不断扩大，各种类型的建筑数量日益增加。大体积混凝土是一种常见的建筑材料，具有结构厚大、强度高、适应性强和造价低等优点，目前在高层建筑筏板基础、大型设备基础和水利基础设施中有着广泛的应用。但在大体积混凝土浇筑过程中，由于受到工程条件复杂、工艺技术要求高、水泥水化热较大等因素的影响，致使大体积混凝土结构内外温度差增加而导致温度裂缝的产生，若建设单位不重视温度裂缝的防治，不仅会影响到混凝土结构的承载力、防渗能力和持久性，而且也会给人们的日常生活带来诸多的不便。因此，施工管理人员必须重视混凝土温度裂缝的控制工作，采取一些合理有效的控制技术措施，确保混凝土结构的安全。
1工程概况
某建筑工程，由1#楼和2#楼组成，其中1#楼地下1层，地上22层，梁板式桩筏基础，筏板厚800mm，梁高1200mm；2#楼地下2层地上25层，基础设计为轴A～H的桩承台式筏形基础和轴J～L的梁板式筏形基础相结合，承台厚度分别为1.6，1.8，2.0m，局部核心筒处混凝土厚度达4.4m，筏板厚度为600mm，基础梁为600×1600，700×1400，混凝土强度为C40，抗渗等级为S8，混凝土体积约3600m3，筏板为78.7m×45.0m，考虑到水泥水化热在浇筑及后续养护中将产生较大的温度应力，在轴8附近设置后浇带将其分成两段。
2裂缝控制技术措施
2.1施工工艺
1)采用跳仓施工与分层浇筑相结合，错开每层混凝土的温度峰值，避免温度峰值的叠加，从而降低混凝土内部的最高温度。由于核心筒下大承台局部电梯井处承台高达4.4m，需要的混凝土量较大，完全浇筑所需时间较长，因此采用依次分层浇筑与电梯井处跳仓相结合的方法，从而保证各部分混凝土在初凝前浇筑完毕。
2)采用电子测温仪对混凝土的上部、中部、下部温度进行监控，随时掌握混凝土内部的温度变化情况，以监测到的温度为依据，来指导混凝土的养护，避免因温度应力过大而产生裂缝。
3)严格控制拆模时间。保证在混凝土浇筑完毕后，养护时间不小于5d才允许拆模。因为模板(特别是木模板)有保温作用，同时模板和对拉钢筋可抵抗混凝土所受拉应力，在裂缝控制中起到“抗”的作用。
4)混凝土浇捣前，对水灰比、塌落度、入模温度严格控制并测定。采用分区定人方式对各部分混凝土充分振捣，以保证其密实度。
2.2混凝土原材料及配合比
采用华润牌P.Q42.5R级普通硅酸盐水泥，该水泥为中低水化热水泥。采用中砂，含泥量为1.8%，泥块含量为0.3%，含水率6.0%。选用粒径为5～31.5mm的卵石，含泥量为0.2%。混凝土中同时掺入磨细的Ⅱ级粉煤灰和HS-I型泵送剂及膨胀剂。经检测室多组试配比较，确定该基础混凝土配合比如表1。初凝为10h，终凝为14h，水胶比0.35。
表1 混凝土配合比
2.3养护工艺
基础混凝土在初凝后进行二次压光，随即覆盖一次塑料薄膜保湿，两层棉毡保温，根据测温结果，必要时在晚上加盖三层棉毡保温，保温养护不少于10d，分上午、中午、下午三次洒水养护，洒水养护不少于28d，由专门的养护小组实施。
2.4温度计算与温控指标
根据混凝土的温升理论计算，大体积混凝土的水化热峰值取决于混凝土的入模温度和水泥用量:
式中，Tmax为最高绝热温度/℃；W为每1m3混凝土的水泥用量，工程为320kg/m3；Q0为单位水泥28d的累计水化热，水/灰=0.35时，Q0=403kJ/kg；c为混凝土的比热，0.96kJP(kg℃)；γ为混凝土的密度，2400kg/m3。
工程中，考虑到混凝土的入模温度，当时为15℃，绝热条件下混凝土的最高温度Tmax=56+15=71℃。根据基础大体积混凝土施工技术规程(YBJ224-91)及工程所进行的一系列试验结果，确定温控指标如下:1)混凝土内、表温差:△T≤25℃；2)降温速度:Vt≤1.5℃/d。
3温度监控与分析
3.1测温仪器
在混凝土浇筑以前，将下端封闭的测温套管固定在测温点所在的平面位置上，并在套管的不同高度放置测温组件。通过热电转换、数据采集及处理，在微机上监控混凝土不同部位的温度变化。测温组件采用DALLS18B20(美国)数字温度计，数据采集模块为通讯模块，采用J-01型大体积混凝土温度检测仪。
3.2测温点布置
测温点平面布置按浇筑前后顺序，在不同混凝土厚度的筏板承台上共布置8个测温点，每个测温点布置上、中、下三个测温组件，上部测温组件距混凝土顶部100mm，中部测温组件放置在中心，下部测温组件距底部100mm，分别测定混凝土上部、中部、下部温度，按规定:混凝土浇筑块体的外表面温度，应以混凝土外表以内50mm处温度为准；混凝土浇筑块体底表面的温度，应以混凝土浇筑块体底表面以上50mm处的温度为准。
3.3监测周期
该系统的巡检周期为30s，计算机终端的显示温度与混凝土内部的温度同步变化，完全可以满足工程的使用要求。现场温度监控由专人全程负责，混凝土内部升温阶段由测温人员每0.5h向管理人员汇报一次测温结果；恒温阶段每0.5h汇报一次测温结果；降温阶段每1h汇报一次测温结果。如有特殊情况随时向管理人员汇报。
3.4测温结果及分析
浇筑从轴15依次向轴8(从南向北)推进。测得混凝土入模温度为15℃左右。图1为一些测点混凝土水化热实测曲线。1#，3#，6#，7#，8#测点温度峰值分别为49.6，51.5，59.1，56.1，58.7℃，水化热达到峰值历时分别约为34，36，56，44，50h。故基础平面内某点的温度峰值不仅与水泥用量及入模温度有关，还与该点在基础中所处的位置及该点的厚度有很大的关系，同等条件下一般厚度越厚，温度峰值越高，达到峰值所需的时间也越长。
图1测点温度-时间曲线
由图1可知，混凝土内的水化热在2d左右先后达到峰值，之后进入降温阶段，在第2～7d的降温过程中，其大部分水化熱已完成，混凝土逐渐硬化，第7d以后，水化热温度基本稳定，如气温无大变化，则水化热温度不再随时间明显变化，此时最大温差不再是中心与上部间的温差，而是下部与上部间的了。水化热升温时，检测点的中心温度峰值为该测点温度峰值的最高值，符合中心温度高、边缘温度低的原则。在降温过程中，上层测温点降温较快，中部次之，下层降温较慢。
3.4.1环境温度对大体积混凝土水化热温度的影响
从图1可以看出，在水化热升温阶段，水化速度较快，水化热升温也较快，因此还看不出环境温度对该厚度混凝土水化热的影响。而在降温阶段，水化速度较慢，环境温度对中部及下部温度影响不大，但对上部温度的影响很大，从而影响混凝土上部与下部温差，进而影响到混凝土内部的温度应力。从覆盖相对薄弱的8#点测温曲线(图1(d))可看出，上部温度的波形线随环境温度的波动而同步上下起伏，可见环境温度对上部温度的影响颇大，在第6～13d，即水化热相对稳定阶段，气温平均振荡幅度约为9～10℃，最高19℃，最低为5℃，而混凝土受平均气温变化影响，上部温度振荡幅度约为2～3℃，中部与底部受环境温度影响不大。
图2棉毡的保温作用图3棉毡对上部温度的影响
3.4.2保温养护对混凝土水化热温度的影响
由于覆盖一层塑料薄膜、两层棉毡(夜晚三层)，从各测点的降温曲线分析，降温过程基本平稳，如图2所示，没有随环境温度的变化而产生振荡，降温速率平均控制在1.5℃/d以内，没有产生较大的温度梯度，由此可见覆盖保温层能有效地控制大体积混凝土浇筑块体的内外温差，满足降温速率要求，使大体积混凝土浇筑始终处于良好的养护状态，最终达到较好的养护效果。
但是由于施工问题，8#点于8日晚上未覆盖，导致上部温度由8日16:00的39.9℃下降到9日8:00的32.8℃，下降了7.1℃，见图3，上部与中部的温差也达到了最大值25.3℃，超过了检测报警温差25℃，可见覆盖养护是控制温度应力、避免温度裂缝的重要措施。
4结论
通过探讨筏板基础大体积混凝土温度裂缝控制工作，可以总结出以下几点结论：①采用分层浇筑和调仓法进行施工，可以错开各层混凝土温度的峰值，达到降低混凝土内部的最高温度的目的；②当施工环境温度降低时，施工人员应及时做好大体积混凝土的保温工作；③采用“双掺技术”可以降低水泥用量和水用量，优化混凝土配合比，有效避免大体积混凝土温度裂缝的产生。
参考文献
[1] 李小保.浅谈大体积混凝土温度裂缝控制措施[J].科技情报开发与经济.2012年第02期
[2] 梁瑶.筏板基础混凝土施工中裂缝控制研究[J].城市建设理论研究.2012年第15期
关键词：大体积混凝土；技术措施；温度监控；裂缝控制
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
随着我国社会经济建设步伐的加快，城市建设规模不断扩大，各种类型的建筑数量日益增加。大体积混凝土是一种常见的建筑材料，具有结构厚大、强度高、适应性强和造价低等优点，目前在高层建筑筏板基础、大型设备基础和水利基础设施中有着广泛的应用。但在大体积混凝土浇筑过程中，由于受到工程条件复杂、工艺技术要求高、水泥水化热较大等因素的影响，致使大体积混凝土结构内外温度差增加而导致温度裂缝的产生，若建设单位不重视温度裂缝的防治，不仅会影响到混凝土结构的承载力、防渗能力和持久性，而且也会给人们的日常生活带来诸多的不便。因此，施工管理人员必须重视混凝土温度裂缝的控制工作，采取一些合理有效的控制技术措施，确保混凝土结构的安全。
1工程概况
某建筑工程，由1#楼和2#楼组成，其中1#楼地下1层，地上22层，梁板式桩筏基础，筏板厚800mm，梁高1200mm；2#楼地下2层地上25层，基础设计为轴A～H的桩承台式筏形基础和轴J～L的梁板式筏形基础相结合，承台厚度分别为1.6，1.8，2.0m，局部核心筒处混凝土厚度达4.4m，筏板厚度为600mm，基础梁为600×1600，700×1400，混凝土强度为C40，抗渗等级为S8，混凝土体积约3600m3，筏板为78.7m×45.0m，考虑到水泥水化热在浇筑及后续养护中将产生较大的温度应力，在轴8附近设置后浇带将其分成两段。
2裂缝控制技术措施
2.1施工工艺
1)采用跳仓施工与分层浇筑相结合，错开每层混凝土的温度峰值，避免温度峰值的叠加，从而降低混凝土内部的最高温度。由于核心筒下大承台局部电梯井处承台高达4.4m，需要的混凝土量较大，完全浇筑所需时间较长，因此采用依次分层浇筑与电梯井处跳仓相结合的方法，从而保证各部分混凝土在初凝前浇筑完毕。
2)采用电子测温仪对混凝土的上部、中部、下部温度进行监控，随时掌握混凝土内部的温度变化情况，以监测到的温度为依据，来指导混凝土的养护，避免因温度应力过大而产生裂缝。
3)严格控制拆模时间。保证在混凝土浇筑完毕后，养护时间不小于5d才允许拆模。因为模板(特别是木模板)有保温作用，同时模板和对拉钢筋可抵抗混凝土所受拉应力，在裂缝控制中起到“抗”的作用。
4)混凝土浇捣前，对水灰比、塌落度、入模温度严格控制并测定。采用分区定人方式对各部分混凝土充分振捣，以保证其密实度。
2.2混凝土原材料及配合比
采用华润牌P.Q42.5R级普通硅酸盐水泥，该水泥为中低水化热水泥。采用中砂，含泥量为1.8%，泥块含量为0.3%，含水率6.0%。选用粒径为5～31.5mm的卵石，含泥量为0.2%。混凝土中同时掺入磨细的Ⅱ级粉煤灰和HS-I型泵送剂及膨胀剂。经检测室多组试配比较，确定该基础混凝土配合比如表1。初凝为10h，终凝为14h，水胶比0.35。
表1 混凝土配合比
2.3养护工艺
基础混凝土在初凝后进行二次压光，随即覆盖一次塑料薄膜保湿，两层棉毡保温，根据测温结果，必要时在晚上加盖三层棉毡保温，保温养护不少于10d，分上午、中午、下午三次洒水养护，洒水养护不少于28d，由专门的养护小组实施。
2.4温度计算与温控指标
根据混凝土的温升理论计算，大体积混凝土的水化热峰值取决于混凝土的入模温度和水泥用量:
式中，Tmax为最高绝热温度/℃；W为每1m3混凝土的水泥用量，工程为320kg/m3；Q0为单位水泥28d的累计水化热，水/灰=0.35时，Q0=403kJ/kg；c为混凝土的比热，0.96kJP(kg℃)；γ为混凝土的密度，2400kg/m3。
工程中，考虑到混凝土的入模温度，当时为15℃，绝热条件下混凝土的最高温度Tmax=56+15=71℃。根据基础大体积混凝土施工技术规程(YBJ224-91)及工程所进行的一系列试验结果，确定温控指标如下:1)混凝土内、表温差:△T≤25℃；2)降温速度:Vt≤1.5℃/d。
3温度监控与分析
3.1测温仪器
在混凝土浇筑以前，将下端封闭的测温套管固定在测温点所在的平面位置上，并在套管的不同高度放置测温组件。通过热电转换、数据采集及处理，在微机上监控混凝土不同部位的温度变化。测温组件采用DALLS18B20(美国)数字温度计，数据采集模块为通讯模块，采用J-01型大体积混凝土温度检测仪。
3.2测温点布置
测温点平面布置按浇筑前后顺序，在不同混凝土厚度的筏板承台上共布置8个测温点，每个测温点布置上、中、下三个测温组件，上部测温组件距混凝土顶部100mm，中部测温组件放置在中心，下部测温组件距底部100mm，分别测定混凝土上部、中部、下部温度，按规定:混凝土浇筑块体的外表面温度，应以混凝土外表以内50mm处温度为准；混凝土浇筑块体底表面的温度，应以混凝土浇筑块体底表面以上50mm处的温度为准。
3.3监测周期
该系统的巡检周期为30s，计算机终端的显示温度与混凝土内部的温度同步变化，完全可以满足工程的使用要求。现场温度监控由专人全程负责，混凝土内部升温阶段由测温人员每0.5h向管理人员汇报一次测温结果；恒温阶段每0.5h汇报一次测温结果；降温阶段每1h汇报一次测温结果。如有特殊情况随时向管理人员汇报。
3.4测温结果及分析
浇筑从轴15依次向轴8(从南向北)推进。测得混凝土入模温度为15℃左右。图1为一些测点混凝土水化热实测曲线。1#，3#，6#，7#，8#测点温度峰值分别为49.6，51.5，59.1，56.1，58.7℃，水化热达到峰值历时分别约为34，36，56，44，50h。故基础平面内某点的温度峰值不仅与水泥用量及入模温度有关，还与该点在基础中所处的位置及该点的厚度有很大的关系，同等条件下一般厚度越厚，温度峰值越高，达到峰值所需的时间也越长。
图1测点温度-时间曲线
由图1可知，混凝土内的水化热在2d左右先后达到峰值，之后进入降温阶段，在第2～7d的降温过程中，其大部分水化熱已完成，混凝土逐渐硬化，第7d以后，水化热温度基本稳定，如气温无大变化，则水化热温度不再随时间明显变化，此时最大温差不再是中心与上部间的温差，而是下部与上部间的了。水化热升温时，检测点的中心温度峰值为该测点温度峰值的最高值，符合中心温度高、边缘温度低的原则。在降温过程中，上层测温点降温较快，中部次之，下层降温较慢。
3.4.1环境温度对大体积混凝土水化热温度的影响
从图1可以看出，在水化热升温阶段，水化速度较快，水化热升温也较快，因此还看不出环境温度对该厚度混凝土水化热的影响。而在降温阶段，水化速度较慢，环境温度对中部及下部温度影响不大，但对上部温度的影响很大，从而影响混凝土上部与下部温差，进而影响到混凝土内部的温度应力。从覆盖相对薄弱的8#点测温曲线(图1(d))可看出，上部温度的波形线随环境温度的波动而同步上下起伏，可见环境温度对上部温度的影响颇大，在第6～13d，即水化热相对稳定阶段，气温平均振荡幅度约为9～10℃，最高19℃，最低为5℃，而混凝土受平均气温变化影响，上部温度振荡幅度约为2～3℃，中部与底部受环境温度影响不大。
图2棉毡的保温作用图3棉毡对上部温度的影响
3.4.2保温养护对混凝土水化热温度的影响
由于覆盖一层塑料薄膜、两层棉毡(夜晚三层)，从各测点的降温曲线分析，降温过程基本平稳，如图2所示，没有随环境温度的变化而产生振荡，降温速率平均控制在1.5℃/d以内，没有产生较大的温度梯度，由此可见覆盖保温层能有效地控制大体积混凝土浇筑块体的内外温差，满足降温速率要求，使大体积混凝土浇筑始终处于良好的养护状态，最终达到较好的养护效果。
但是由于施工问题，8#点于8日晚上未覆盖，导致上部温度由8日16:00的39.9℃下降到9日8:00的32.8℃，下降了7.1℃，见图3，上部与中部的温差也达到了最大值25.3℃，超过了检测报警温差25℃，可见覆盖养护是控制温度应力、避免温度裂缝的重要措施。
4结论
通过探讨筏板基础大体积混凝土温度裂缝控制工作，可以总结出以下几点结论：①采用分层浇筑和调仓法进行施工，可以错开各层混凝土温度的峰值，达到降低混凝土内部的最高温度的目的；②当施工环境温度降低时，施工人员应及时做好大体积混凝土的保温工作；③采用“双掺技术”可以降低水泥用量和水用量，优化混凝土配合比，有效避免大体积混凝土温度裂缝的产生。
参考文献
[1] 李小保.浅谈大体积混凝土温度裂缝控制措施[J].科技情报开发与经济.2012年第02期
[2] 梁瑶.筏板基础混凝土施工中裂缝控制研究[J].城市建设理论研究.2012年第15期