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摘要：高层基础底板大体积混凝土施工较为复杂。为了确保施工质量，必须优化配合比设计，采用科学的养护方法，严格施工管理，降低大体积混凝土施工水化热。同时，坚持严谨的施工组织管理，这样才能使大体积混凝土施工质量得到很好的保证。本文主要对高层建筑基础底板大体积混凝土温度裂缝控制进行了分析探讨。
关键词：高层建筑；基础底板；大体积；温度裂缝；控制措施
中图分类号：TU97文献标识码： A
引言
高层建筑基础大体积混凝土在施工时，必须要充分考虑到整体性、强度、抗渗性和耐久性之间的关系，同时着重解决由于变形而产生裂缝的这一技术型问题。大部分高层建筑裂缝的原因主要是由受到变形作用引起的，温度和沉降等因素都是影响变形作用的重要因素。因此，重视高层建筑大体积混凝土的温度场的控制方法，及时科学的进行预防和应对，严格保证高层建筑的质量，并最终取得满意的结果。
一、大体积混凝土的基本特性
大体积混凝土一般具有以下基本特性：
1、极弱的抗压性
由于混凝土是一种脆性材料，其所具有的抗拉力只有抗压强度的十分之一，也就是说抗拉强度极小。受抗拉强度的影响，拉伸变形能力非常小，在短期内极限拉伸应变只能达到（0.6~1.0）×10-4，这个变形应力相当于温度降低了6~10℃；在长期的加载过程中，极限拉伸变形达到（1.2~2.0）×10-4。
2、受徐变的影响
在混凝土浇筑之后，大体积混凝土由于受结构断面尺寸过大的影响，当水泥水化热，内部温度上升较快时，这时的徐变较大，弹性模量较小，并不会引起过大的压应力；到温度降低时，那时徐变较小，弹性模量较大，就会引起较大的拉应力。
3、受自然变化的影响
高层建筑大体积混凝土大多是直接暴露在外面，直接与水和空气接触，受四季气候变化的影响，水温和气温也会发生相应的变化，对应着大体积混凝土结构也会发生较大的拉应力。
4、单一承受
高层建筑大体积混凝土结构在施工时通常都是钢筋数量较少或者是不配备钢筋，这种情况下如果出现了拉应力，就只能单一地依靠混凝土来承受。
二、大体积混凝土产生温差收缩裂缝的原因
在高层建筑的建造过程中，大体积混凝土多被用于其基础形式的底板或承台，因而，对于大体积混凝土产生温差、收缩裂缝的现象，我们分析其主要原因，有以下几点：(1)水泥水化热引起的温度应力和温度变形。在建筑过程中，混凝土内部温度升高多是由于水泥在水化过程中产生了大量的热量，当混凝土内部与表面温差过大导致的温度应力和温度变形超过其内外的约束时，就会有裂缝产生。(2)混凝土收缩与内外约束条件的影响。混凝土在凝结收缩过程中，会产生受下部地基约束而出现的拉应力，一旦这个力超过混凝土的抗拉强度，就会出现垂直裂纹；另一方面，于混凝土本身来说，其内部温度高、热膨胀大，因而在中心及表面会分别产生压应力和拉应力，所以当混凝土抗拉强度值和钢筋的约束作用小于这个拉应力时，混凝土也会产生裂纹。
三、高层建筑基础大体积混凝土裂缝控制研究
1、控制温度
控制温度是保证大体积混凝土不出现裂缝的重要措施。对于温度的控制包括混凝土的配合比、材料的选择、浇筑时的温度方法和厚度；对于原材聊得冷却以及后期所采取的养护手段等等。这几个因素相互影响，其中尤其以混凝土的后期养护方法最为重要。做好大体积混凝土的养护工作，最主要的方式就是人工来控制温度，以减少干缩的需要和增长强度，防止由于温度引起的变形而导致结构裂缝。在进行温度控制时，一定要严格遵守科学的温度控制措施，采用温度应力和温度控制双重方法，以最大限度地避免混凝土裂缝。
2、改善约束条件
大体积混凝土产生裂缝的主要因素就是受到了内外两种约束。对于外部约束来讲，减少约束的主要方法就是合理地进行分块，设置施工缝、伸缩缝和后浇带，减少可缩小约束范围，从而减轻约束作用；同时设置滑动层，在此层面上允许块体自由变形，避免其开裂。对于内部因素来讲，解决约束的主要方法就是加强温度保护，减少内外温差、降温速率以及保证湿度。常用的暖棚法、覆盖法和蓄水法是最主要的保温法。
3、控制混凝土温升
在降温阶段，大体积混凝土结构受到水分蒸发和降温等作用的影响，同时存在着外约束等不能自由变形等因素而产生一定的温度应力。为了控制水泥水化热导致的升温，对高层建筑大体积混凝土结构可采用以下措施：首先，优先选用中低热水泥品种。水泥水化热是混凝土升温的热源，选择水热化较低的水泥，例如325#、425#矿渣硅酸盐水泥；同时在施工中尽量地降低单位水泥用量。在大体积混凝土结构的施工中，425#矿渣硅酸盐水泥水热化标准为3天180kJ/kg；普通的425#硅酸盐水泥相比水化热量减少28%，为250kJ/kg。
4、利用混凝土的后期强度
减少高层建筑基础大体积混凝土裂缝的办法就是降低温度应力，控制混凝土升温。实验证明，每立方米混凝土用量每增减10kg其温度升降差值就在1℃。因此，应根据混凝土结构实际的承受荷载量，混凝土设计强度采用f45、f60或f90者替代f28，這样的施工方式就可以减少水泥用量每立方米达到40~70kg/m3，减少水化热升温4~7℃。高层建筑基础大体积混凝土结构所要承受的荷载，需要很长时间的施加，因此，保证混凝土的强度在28d之后持续增长并且在预定时间内达到或者是超过设计强度就可以了。
5、掺加外加剂
选择合适的外加剂，不仅能够满足现场对于硅坍落度的要求，还能够减少水泥用量减小水热化程度，有效地避免开裂。对水泥颗粒有着一定分散效应的表面活性剂木质素磺酸钙，其主要成分为阴离子，能够降低水表面的张力，从而降低加气作用。在施工过程中，掺入相当于水泥重量0.25%的木钙减水剂，能够明显地改善混凝土和水泥易性，还能够节约10%左右的水泥，减少10%左右的拌合水，从根本上降低了水泥的水热化。最新发明的UEA、AEA减低收缩剂，掺入到水泥当中能够使硅空隙中的水分降低其表面张力，从而减少收缩达40%~60%，起到控制收缩防止裂缝的最终目的。
6、掺加粉煤灰外掺料
大体积混凝土的强度特征决定着其在高温条件下强度增长过高过快，而后期强度的增长上则明显放慢，究其原因就是由于水化作用处在高温条件下过快，伴随混凝土龄期的增长，水化作用减慢甚至停止。而外掺料粉煤灰具有“滚珠效应”，能够起到一定的润滑作用。粉煤灰的特性是具有一定活性，在一定程度上可以替代部分水泥，发挥其润滑作用，改善混凝土的粘塑性和可泵性，从而降低混凝土的水热化。
7、粗细骨料选择
在选择粗骨料的过程中，要考虑到充分发挥水泥的有效作用，因此最大颗粒是粗骨料的最佳选择。对于高层建筑的基础大体积混凝土，粗骨料选择的规格要与模板形状、结构物的配筋间距以及混凝土浇筑手法工艺相结合起来，最佳混凝土配置是采用自然的连续级配的粗骨料，这种材料自身特点是拥有良好的和易性、用水量较少、水泥用量较小和抗压强度较强。根据具体的施工条件，选择级配较好粒径较大的石子，目的就是为了减少用水量，增大骨料粒径，减少混凝土的泌水和收缩，较少水泥用量，随之降低水泥水热化和水泥升温。需要注意的是，较大的骨料粒径容易造成混凝土的离析，因此在施工时要做到优化级配设计，加强浇筑、搅拌和振捣工作。研究结果表明，每立方米混凝土采用5～25rnm石子就可以减少15kg用水量，即使在相同的水灰比情况下，可减少20kg水泥用量。
8、大体积混凝土的养护环节是养护工作的重要部分，不容忽视
大体积混凝土的养护措施要依据不同情况合理选用，其强度等级、现场条件及施工季节是必须考虑的，目前，覆盖保温保湿养护的方式多被高层建筑基础采用。混凝土初凝后要做好保温，及时严密覆盖。此外，为降低混凝土内部温度，隔热层的设置是必须的。施工人员应在测温点被覆盖12小时后开始测温，确保温差不超过25℃。当覆盖层拆除后，对有抗渗要求、采用普通硅酸盐水泥拌制的混凝土必须浇水保湿养护至14天以上。
结束语
高层建筑施工中，一方面，科学的施工技术措施可对大体积混凝土的浇筑温度进行有效地控制，另一方面，其养护工作也至关重要。只要养护得当，就可以避免大体积混凝土温差收缩裂缝的出现，从而保证施工质量。
参考文献
[1]俞静.高层建筑基础大体积混凝土温度与温度裂缝研究[J].武汉理工大学学报，2003．
[2]张宁.高层建筑底板大体积混凝土温度裂缝控制[J].水泥与混凝土，2010．
[3]马燕.高层建筑大体积混凝土裂缝的预防[J].淮南职业技术学院学报，2008．
[4]陈隽峰.高层建筑超厚底板大体积混凝土施工技术[J].重庆大学学报，2003．
[5]方敬浩.高层建筑混凝土工程施工技术探析[J].工程管理，2009．
关键词：高层建筑；基础底板；大体积；温度裂缝；控制措施
中图分类号：TU97文献标识码： A
引言
高层建筑基础大体积混凝土在施工时，必须要充分考虑到整体性、强度、抗渗性和耐久性之间的关系，同时着重解决由于变形而产生裂缝的这一技术型问题。大部分高层建筑裂缝的原因主要是由受到变形作用引起的，温度和沉降等因素都是影响变形作用的重要因素。因此，重视高层建筑大体积混凝土的温度场的控制方法，及时科学的进行预防和应对，严格保证高层建筑的质量，并最终取得满意的结果。
一、大体积混凝土的基本特性
大体积混凝土一般具有以下基本特性：
1、极弱的抗压性
由于混凝土是一种脆性材料，其所具有的抗拉力只有抗压强度的十分之一，也就是说抗拉强度极小。受抗拉强度的影响，拉伸变形能力非常小，在短期内极限拉伸应变只能达到（0.6~1.0）×10-4，这个变形应力相当于温度降低了6~10℃；在长期的加载过程中，极限拉伸变形达到（1.2~2.0）×10-4。
2、受徐变的影响
在混凝土浇筑之后，大体积混凝土由于受结构断面尺寸过大的影响，当水泥水化热，内部温度上升较快时，这时的徐变较大，弹性模量较小，并不会引起过大的压应力；到温度降低时，那时徐变较小，弹性模量较大，就会引起较大的拉应力。
3、受自然变化的影响
高层建筑大体积混凝土大多是直接暴露在外面，直接与水和空气接触，受四季气候变化的影响，水温和气温也会发生相应的变化，对应着大体积混凝土结构也会发生较大的拉应力。
4、单一承受
高层建筑大体积混凝土结构在施工时通常都是钢筋数量较少或者是不配备钢筋，这种情况下如果出现了拉应力，就只能单一地依靠混凝土来承受。
二、大体积混凝土产生温差收缩裂缝的原因
在高层建筑的建造过程中，大体积混凝土多被用于其基础形式的底板或承台，因而，对于大体积混凝土产生温差、收缩裂缝的现象，我们分析其主要原因，有以下几点：(1)水泥水化热引起的温度应力和温度变形。在建筑过程中，混凝土内部温度升高多是由于水泥在水化过程中产生了大量的热量，当混凝土内部与表面温差过大导致的温度应力和温度变形超过其内外的约束时，就会有裂缝产生。(2)混凝土收缩与内外约束条件的影响。混凝土在凝结收缩过程中，会产生受下部地基约束而出现的拉应力，一旦这个力超过混凝土的抗拉强度，就会出现垂直裂纹；另一方面，于混凝土本身来说，其内部温度高、热膨胀大，因而在中心及表面会分别产生压应力和拉应力，所以当混凝土抗拉强度值和钢筋的约束作用小于这个拉应力时，混凝土也会产生裂纹。
三、高层建筑基础大体积混凝土裂缝控制研究
1、控制温度
控制温度是保证大体积混凝土不出现裂缝的重要措施。对于温度的控制包括混凝土的配合比、材料的选择、浇筑时的温度方法和厚度；对于原材聊得冷却以及后期所采取的养护手段等等。这几个因素相互影响，其中尤其以混凝土的后期养护方法最为重要。做好大体积混凝土的养护工作，最主要的方式就是人工来控制温度，以减少干缩的需要和增长强度，防止由于温度引起的变形而导致结构裂缝。在进行温度控制时，一定要严格遵守科学的温度控制措施，采用温度应力和温度控制双重方法，以最大限度地避免混凝土裂缝。
2、改善约束条件
大体积混凝土产生裂缝的主要因素就是受到了内外两种约束。对于外部约束来讲，减少约束的主要方法就是合理地进行分块，设置施工缝、伸缩缝和后浇带，减少可缩小约束范围，从而减轻约束作用；同时设置滑动层，在此层面上允许块体自由变形，避免其开裂。对于内部因素来讲，解决约束的主要方法就是加强温度保护，减少内外温差、降温速率以及保证湿度。常用的暖棚法、覆盖法和蓄水法是最主要的保温法。
3、控制混凝土温升
在降温阶段，大体积混凝土结构受到水分蒸发和降温等作用的影响，同时存在着外约束等不能自由变形等因素而产生一定的温度应力。为了控制水泥水化热导致的升温，对高层建筑大体积混凝土结构可采用以下措施：首先，优先选用中低热水泥品种。水泥水化热是混凝土升温的热源，选择水热化较低的水泥，例如325#、425#矿渣硅酸盐水泥；同时在施工中尽量地降低单位水泥用量。在大体积混凝土结构的施工中，425#矿渣硅酸盐水泥水热化标准为3天180kJ/kg；普通的425#硅酸盐水泥相比水化热量减少28%，为250kJ/kg。
4、利用混凝土的后期强度
减少高层建筑基础大体积混凝土裂缝的办法就是降低温度应力，控制混凝土升温。实验证明，每立方米混凝土用量每增减10kg其温度升降差值就在1℃。因此，应根据混凝土结构实际的承受荷载量，混凝土设计强度采用f45、f60或f90者替代f28，這样的施工方式就可以减少水泥用量每立方米达到40~70kg/m3，减少水化热升温4~7℃。高层建筑基础大体积混凝土结构所要承受的荷载，需要很长时间的施加，因此，保证混凝土的强度在28d之后持续增长并且在预定时间内达到或者是超过设计强度就可以了。
5、掺加外加剂
选择合适的外加剂，不仅能够满足现场对于硅坍落度的要求，还能够减少水泥用量减小水热化程度，有效地避免开裂。对水泥颗粒有着一定分散效应的表面活性剂木质素磺酸钙，其主要成分为阴离子，能够降低水表面的张力，从而降低加气作用。在施工过程中，掺入相当于水泥重量0.25%的木钙减水剂，能够明显地改善混凝土和水泥易性，还能够节约10%左右的水泥，减少10%左右的拌合水，从根本上降低了水泥的水热化。最新发明的UEA、AEA减低收缩剂，掺入到水泥当中能够使硅空隙中的水分降低其表面张力，从而减少收缩达40%~60%，起到控制收缩防止裂缝的最终目的。
6、掺加粉煤灰外掺料
大体积混凝土的强度特征决定着其在高温条件下强度增长过高过快，而后期强度的增长上则明显放慢，究其原因就是由于水化作用处在高温条件下过快，伴随混凝土龄期的增长，水化作用减慢甚至停止。而外掺料粉煤灰具有“滚珠效应”，能够起到一定的润滑作用。粉煤灰的特性是具有一定活性，在一定程度上可以替代部分水泥，发挥其润滑作用，改善混凝土的粘塑性和可泵性，从而降低混凝土的水热化。
7、粗细骨料选择
在选择粗骨料的过程中，要考虑到充分发挥水泥的有效作用，因此最大颗粒是粗骨料的最佳选择。对于高层建筑的基础大体积混凝土，粗骨料选择的规格要与模板形状、结构物的配筋间距以及混凝土浇筑手法工艺相结合起来，最佳混凝土配置是采用自然的连续级配的粗骨料，这种材料自身特点是拥有良好的和易性、用水量较少、水泥用量较小和抗压强度较强。根据具体的施工条件，选择级配较好粒径较大的石子，目的就是为了减少用水量，增大骨料粒径，减少混凝土的泌水和收缩，较少水泥用量，随之降低水泥水热化和水泥升温。需要注意的是，较大的骨料粒径容易造成混凝土的离析，因此在施工时要做到优化级配设计，加强浇筑、搅拌和振捣工作。研究结果表明，每立方米混凝土采用5～25rnm石子就可以减少15kg用水量，即使在相同的水灰比情况下，可减少20kg水泥用量。
8、大体积混凝土的养护环节是养护工作的重要部分，不容忽视
大体积混凝土的养护措施要依据不同情况合理选用，其强度等级、现场条件及施工季节是必须考虑的，目前，覆盖保温保湿养护的方式多被高层建筑基础采用。混凝土初凝后要做好保温，及时严密覆盖。此外，为降低混凝土内部温度，隔热层的设置是必须的。施工人员应在测温点被覆盖12小时后开始测温，确保温差不超过25℃。当覆盖层拆除后，对有抗渗要求、采用普通硅酸盐水泥拌制的混凝土必须浇水保湿养护至14天以上。
结束语
高层建筑施工中，一方面，科学的施工技术措施可对大体积混凝土的浇筑温度进行有效地控制，另一方面，其养护工作也至关重要。只要养护得当，就可以避免大体积混凝土温差收缩裂缝的出现，从而保证施工质量。
参考文献
[1]俞静.高层建筑基础大体积混凝土温度与温度裂缝研究[J].武汉理工大学学报，2003．
[2]张宁.高层建筑底板大体积混凝土温度裂缝控制[J].水泥与混凝土，2010．
[3]马燕.高层建筑大体积混凝土裂缝的预防[J].淮南职业技术学院学报，2008．
[4]陈隽峰.高层建筑超厚底板大体积混凝土施工技术[J].重庆大学学报，2003．
[5]方敬浩.高层建筑混凝土工程施工技术探析[J].工程管理，2009．