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【摘要】 大体积混凝土结构开裂的原因主要是水化热及内外温差引起的，本文结合工程实际对大体积混凝土从材料选择，搅拌及运输振捣全过程的质量预控，达到预期效果。
【关键词】 大体积混凝土；降低水化热；降低入模温度；养护温度控制
【中图分类号】 TU712.6 【文献标识码】 A 【文章编号】 1727—5123（2012）04—057—02
大体积混凝土结构的施工技术与措施直接关系到混凝土结构的使用性能，若不能很好的了解大体积砼结构开裂的原因以及掌握应对此类问题所采取的相应施工措施，那么，实际生产当中就很难保证施工质量。根据多年施工监理实际，裂缝问题是会经常出现， 它直接影响到结构的的耐久性和安全性，是质量控制的重点。如何最大限度的消除裂缝，保证工程结构安全，是工程管理人员急需掌握的关键所在。本文介绍了某工程基础大体积混凝土的材料应用及配制、搅拌控制及养护等各个重要环节对裂缝的控制措施。
1 工程简介
某公司基础设计为C25大体积砼，具体尺寸为：底部方形边长为27×27m，高度为4.5m，上部圆柱形直径5.4m，高度为4.1m，混凝土体积达3700m3（见图 1）。施工季节为夏季，天气较为炎热。
2 裂缝的成因机理及危害
大体积混凝土结构通常是截面和体积较大，埋置较深且混凝土一次浇筑量常以数千立方米计，浇筑时间短而集中，混凝土浇筑后，水泥与水发生化学反应而在内部产生大量的热量，在升温阶段，水化热大量积聚在结构内部，不易散发在外，导致混凝土内部温度不断升温，而混凝土表面散热较快，表面温度低，从而形成了较大的内外温度差。外部温度低产生体积收缩，约束力内部膨胀，因而在混凝土内部产生压应力，在混凝土表面产生拉应力，此时混凝土的抗拉强度低，当超过该龄期的混凝土的极限抗拉强度和变形极限，便会在混凝土表面产生裂缝，这种因表面与内部温差引起的裂缝，又称内约束裂缝。这种裂缝一般产生很早，多呈不规则状态，深度较浅，属表面裂缝。
在混凝土降温阶段，热量逐渐散发，砼温度逐渐下降，而达到使用温度（最低温度）时产生内外温差，因降温使砼体积逐渐产生收缩，当结构受到地基、老混凝土垫层的约束或结构边界受到外部约束，将会产生很大的温度收缩应力—拉应力，则在混凝土的底面交界处附近以致混凝土中产生收缩裂缝，又称外约束裂缝。严重的会产生贯穿整个基础全面的贯通性裂缝。
两类裂缝中表面裂缝危害性较小，以外约束应力引起的深进的和贯穿性裂缝最为严重。这类裂缝影响基础结构的整体性、耐久性、防水性以及正常使用，即使在基础内配置了相当数量的结构或构造钢筋，如不采取有效的防裂措施，也常难以阻止裂缝的出现。施工时应避免出现表面裂缝，坚决控制贯穿性裂缝的出现。
3 大体积混凝土裂缝控制技术措施
3.1 降低水泥水化热温度。①用水化热低的42.5级矿渣水泥，配制混凝土，以减少混凝土凝聚时的发热量。②在混凝土内掺15%左右粉煤灰双掺技术，补充泵送混凝土要求0.315mm以下细骨料应占 20%左右要求，改善混凝土的可泵性， 降低水灰比，减少水泥用量，降低混凝土水化热，并可改善混凝土后期强度。③高炉大体积混凝土一般以90d 龄期为准，降低水泥用量。④在基础内部预埋冷却水管，通过通内部循环水来控制内外温差。⑤采用自然连续级配粗骨料配制混凝土，并尽可能增大粗骨料粒径，针片状按重量计不大于10%，含泥量控制在小于1%范围，砂含泥量小于2%，它能增大混凝土早期抗拉强度，减少混凝土收缩。在满足混凝土可泵性前提下，应尽可能降低混凝土中砂率值，以增加混凝土强度质量。⑥在基础钢筋较稀疏的混凝土中掺加20%以下的块石吸热，并节省混凝土。
3.2 降低砼浇灌入模温度。①由于施工在夏季，采用低温水或加冰水拌制混凝土，对骨料喷冷水雾进行预冷，降低混凝土拌合物的温度。砼浇筑时，其混凝土温度不大于28℃进行控制。②掺加缓凝型减水剂 ，采取薄层浇筑，每层厚250mm，减缓浇筑强度，利用浇筑面散热。
3.3 合理的浇筑、振捣方法。①混凝土浇筑方法采用全面分段分层连续浇筑完成，分层厚度250mm左右。混凝土自高处倾落的自由高度不应超过2m，以免发生分层离析；下料口处钢筋网临时解扣，下完料后立即恢复。②混凝土浇灌顺序宜从低处开始，沿长边方向自一端向另一端推进，逐层上升。保持混凝土沿基础全高均匀上升。浇筑时，要在下一层混凝土初凝之前浇筑上一层混凝土，不使产生实际的施工缝，并将表面泌水及时排出。③混凝土的捣实采用插入式震动棒，在泵管出口处设第一道震动器；第二道设置在混凝土的中间部位，第三道设置在坡脚及底层钢筋处，确保下层钢筋混凝土振捣密实。④在振动界限以前对混凝土进行二次振捣，排除混凝土因泌水在粗骨料、水平钢筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土与钢筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出现裂缝，减少内部微裂缝，增加混凝土密实度，使混凝土抗压强度提高，从而提高其抗裂性。⑤进行二次抹面，减少表面收缩裂缝。
3.4 养护及温度控制方法。①由于是在夏季施工，为避免暴晒，施工作业场地上部搭设遮阳棚，同时可以降低混凝土表面的温度梯度，防止温度突变引起的降温冲击。②混凝土浇筑完毕后，在12h以内浇水养护，缓慢降温，充分发挥徐变特性，降低温度收缩应力。每日浇水次数应能保持砼处于足够的润湿状态。常温下每日浇筑两次。③混凝土浇水养护日期为21d。在混凝土强度达到1.2MPa之前，不得在其上踩踏或施工振动。④混凝土温度检测及控制监测布置：为进一步了解大体积混凝土基础内部混凝土水化热的大小，不同深度温度场升降的变化规律，随时监测混凝土内部温度情况，以便采取相应技术措施，确保混凝土质量。混凝土内部温度监测采用在不同部位埋设铜热感应XQC—300型混凝土温度测定记录仪进行施工全过程的温度跟踪监测。监测位置对称轴短方向上，监测点在中心部位设置两处，间距500mm，轴线中间部位按间距2m左右布置，外侧测点距混凝土边缘1m制。厚度方向上，每一处测点数不少于5点，其上下距混凝土表面距离取100mm，中间竖向布点按间距不大于600mm进行控制。几何平面尺寸发生变化或混凝土温度应力可能发生集中部位应增设测温点。
混凝土温度监测时间：混凝土上表面温度每工作班（8h）不少于2次；内外温差、降温速度及环境温度测试，每昼夜不少于2次。
具体监测时间周期、频数为：第1～5天：一次/1h；第6～15天：一次/2h；第16～30天：一次/4h；第31～37天：一次/18h；第38～60天：一次/24h。
度控制：冷却水管用Φ80mm钢管，进出水口温保持20～25℃的差值，水温可由进水口水压控制 ；并且控制出水口水温与构件内部温差不大于25℃。
两个阶段进行混凝土裂缝控制计算及控制措施：①第一阶段的混凝土裂缝控制计算：混凝土浇筑前根据拟定的施工条件及相关参数进行。主要内容包括：混凝土水化热温升值；混凝土各龄期的收缩变形值；各龄期混凝土收缩当量温差；各龄期混凝土的弹性模量；估算可能产生的最大温度收缩应力。根据所计算的数据判定混凝土的抗拉强度能否抵抗裂缝的产生，并进行相应的调整与处理，或采取相应有效的降低混凝土内外温差措施。一般采取循环水管冷却的方式（见图 1），循环水管用Φ80mm钢管，进出水口温保持 20～25℃的差值，水温可由进水口水压控制；并且控制出水口水温与构件内部温差不大于 25℃。②第二阶段的混凝土裂缝控制计算：混凝土浇筑后，根据实测温度值和绘制的温度曲线，分别计算各降温阶段混凝土温度收缩拉应力，当累计总拉应力不超过同龄期混凝土抗拉强度时，其防裂措施是有效的，如超过，则进行加强养护保温，降低混凝土降温速度和收缩，提高混凝土各龄期混凝土抗拉强度等措施进行处理。该阶段应根据当时大气平均温度计算出混凝土养护保温所需要的材料及保温厚度。
4 效果
由于此基础的重要性，施工及监理各有关方的高度重视，施工前，对施工方案进行了多次审查及论证。施工期间监理人员、施工工作人员严格按照施工方案要求严格控制，养护期不少于21d，工程已投产使用，没有发现混凝土裂缝的质量隐患，施工质量达到预期目标，达到了良好的经济及社会效果。
参考文献
1 江正荣.简明施工工程师手册[K].北京：机械工业出版社，2004
2 GB 50204—2001混凝土结构工程施工施工质量验收规范[S]
【关键词】 大体积混凝土；降低水化热；降低入模温度；养护温度控制
【中图分类号】 TU712.6 【文献标识码】 A 【文章编号】 1727—5123（2012）04—057—02
大体积混凝土结构的施工技术与措施直接关系到混凝土结构的使用性能，若不能很好的了解大体积砼结构开裂的原因以及掌握应对此类问题所采取的相应施工措施，那么，实际生产当中就很难保证施工质量。根据多年施工监理实际，裂缝问题是会经常出现， 它直接影响到结构的的耐久性和安全性，是质量控制的重点。如何最大限度的消除裂缝，保证工程结构安全，是工程管理人员急需掌握的关键所在。本文介绍了某工程基础大体积混凝土的材料应用及配制、搅拌控制及养护等各个重要环节对裂缝的控制措施。
1 工程简介
某公司基础设计为C25大体积砼，具体尺寸为：底部方形边长为27×27m，高度为4.5m，上部圆柱形直径5.4m，高度为4.1m，混凝土体积达3700m3（见图 1）。施工季节为夏季，天气较为炎热。
2 裂缝的成因机理及危害
大体积混凝土结构通常是截面和体积较大，埋置较深且混凝土一次浇筑量常以数千立方米计，浇筑时间短而集中，混凝土浇筑后，水泥与水发生化学反应而在内部产生大量的热量，在升温阶段，水化热大量积聚在结构内部，不易散发在外，导致混凝土内部温度不断升温，而混凝土表面散热较快，表面温度低，从而形成了较大的内外温度差。外部温度低产生体积收缩，约束力内部膨胀，因而在混凝土内部产生压应力，在混凝土表面产生拉应力，此时混凝土的抗拉强度低，当超过该龄期的混凝土的极限抗拉强度和变形极限，便会在混凝土表面产生裂缝，这种因表面与内部温差引起的裂缝，又称内约束裂缝。这种裂缝一般产生很早，多呈不规则状态，深度较浅，属表面裂缝。
在混凝土降温阶段，热量逐渐散发，砼温度逐渐下降，而达到使用温度（最低温度）时产生内外温差，因降温使砼体积逐渐产生收缩，当结构受到地基、老混凝土垫层的约束或结构边界受到外部约束，将会产生很大的温度收缩应力—拉应力，则在混凝土的底面交界处附近以致混凝土中产生收缩裂缝，又称外约束裂缝。严重的会产生贯穿整个基础全面的贯通性裂缝。
两类裂缝中表面裂缝危害性较小，以外约束应力引起的深进的和贯穿性裂缝最为严重。这类裂缝影响基础结构的整体性、耐久性、防水性以及正常使用，即使在基础内配置了相当数量的结构或构造钢筋，如不采取有效的防裂措施，也常难以阻止裂缝的出现。施工时应避免出现表面裂缝，坚决控制贯穿性裂缝的出现。
3 大体积混凝土裂缝控制技术措施
3.1 降低水泥水化热温度。①用水化热低的42.5级矿渣水泥，配制混凝土，以减少混凝土凝聚时的发热量。②在混凝土内掺15%左右粉煤灰双掺技术，补充泵送混凝土要求0.315mm以下细骨料应占 20%左右要求，改善混凝土的可泵性， 降低水灰比，减少水泥用量，降低混凝土水化热，并可改善混凝土后期强度。③高炉大体积混凝土一般以90d 龄期为准，降低水泥用量。④在基础内部预埋冷却水管，通过通内部循环水来控制内外温差。⑤采用自然连续级配粗骨料配制混凝土，并尽可能增大粗骨料粒径，针片状按重量计不大于10%，含泥量控制在小于1%范围，砂含泥量小于2%，它能增大混凝土早期抗拉强度，减少混凝土收缩。在满足混凝土可泵性前提下，应尽可能降低混凝土中砂率值，以增加混凝土强度质量。⑥在基础钢筋较稀疏的混凝土中掺加20%以下的块石吸热，并节省混凝土。
3.2 降低砼浇灌入模温度。①由于施工在夏季，采用低温水或加冰水拌制混凝土，对骨料喷冷水雾进行预冷，降低混凝土拌合物的温度。砼浇筑时，其混凝土温度不大于28℃进行控制。②掺加缓凝型减水剂 ，采取薄层浇筑，每层厚250mm，减缓浇筑强度，利用浇筑面散热。
3.3 合理的浇筑、振捣方法。①混凝土浇筑方法采用全面分段分层连续浇筑完成，分层厚度250mm左右。混凝土自高处倾落的自由高度不应超过2m，以免发生分层离析；下料口处钢筋网临时解扣，下完料后立即恢复。②混凝土浇灌顺序宜从低处开始，沿长边方向自一端向另一端推进，逐层上升。保持混凝土沿基础全高均匀上升。浇筑时，要在下一层混凝土初凝之前浇筑上一层混凝土，不使产生实际的施工缝，并将表面泌水及时排出。③混凝土的捣实采用插入式震动棒，在泵管出口处设第一道震动器；第二道设置在混凝土的中间部位，第三道设置在坡脚及底层钢筋处，确保下层钢筋混凝土振捣密实。④在振动界限以前对混凝土进行二次振捣，排除混凝土因泌水在粗骨料、水平钢筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土与钢筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出现裂缝，减少内部微裂缝，增加混凝土密实度，使混凝土抗压强度提高，从而提高其抗裂性。⑤进行二次抹面，减少表面收缩裂缝。
3.4 养护及温度控制方法。①由于是在夏季施工，为避免暴晒，施工作业场地上部搭设遮阳棚，同时可以降低混凝土表面的温度梯度，防止温度突变引起的降温冲击。②混凝土浇筑完毕后，在12h以内浇水养护，缓慢降温，充分发挥徐变特性，降低温度收缩应力。每日浇水次数应能保持砼处于足够的润湿状态。常温下每日浇筑两次。③混凝土浇水养护日期为21d。在混凝土强度达到1.2MPa之前，不得在其上踩踏或施工振动。④混凝土温度检测及控制监测布置：为进一步了解大体积混凝土基础内部混凝土水化热的大小，不同深度温度场升降的变化规律，随时监测混凝土内部温度情况，以便采取相应技术措施，确保混凝土质量。混凝土内部温度监测采用在不同部位埋设铜热感应XQC—300型混凝土温度测定记录仪进行施工全过程的温度跟踪监测。监测位置对称轴短方向上，监测点在中心部位设置两处，间距500mm，轴线中间部位按间距2m左右布置，外侧测点距混凝土边缘1m制。厚度方向上，每一处测点数不少于5点，其上下距混凝土表面距离取100mm，中间竖向布点按间距不大于600mm进行控制。几何平面尺寸发生变化或混凝土温度应力可能发生集中部位应增设测温点。
混凝土温度监测时间：混凝土上表面温度每工作班（8h）不少于2次；内外温差、降温速度及环境温度测试，每昼夜不少于2次。
具体监测时间周期、频数为：第1～5天：一次/1h；第6～15天：一次/2h；第16～30天：一次/4h；第31～37天：一次/18h；第38～60天：一次/24h。
度控制：冷却水管用Φ80mm钢管，进出水口温保持20～25℃的差值，水温可由进水口水压控制 ；并且控制出水口水温与构件内部温差不大于25℃。
两个阶段进行混凝土裂缝控制计算及控制措施：①第一阶段的混凝土裂缝控制计算：混凝土浇筑前根据拟定的施工条件及相关参数进行。主要内容包括：混凝土水化热温升值；混凝土各龄期的收缩变形值；各龄期混凝土收缩当量温差；各龄期混凝土的弹性模量；估算可能产生的最大温度收缩应力。根据所计算的数据判定混凝土的抗拉强度能否抵抗裂缝的产生，并进行相应的调整与处理，或采取相应有效的降低混凝土内外温差措施。一般采取循环水管冷却的方式（见图 1），循环水管用Φ80mm钢管，进出水口温保持 20～25℃的差值，水温可由进水口水压控制；并且控制出水口水温与构件内部温差不大于 25℃。②第二阶段的混凝土裂缝控制计算：混凝土浇筑后，根据实测温度值和绘制的温度曲线，分别计算各降温阶段混凝土温度收缩拉应力，当累计总拉应力不超过同龄期混凝土抗拉强度时，其防裂措施是有效的，如超过，则进行加强养护保温，降低混凝土降温速度和收缩，提高混凝土各龄期混凝土抗拉强度等措施进行处理。该阶段应根据当时大气平均温度计算出混凝土养护保温所需要的材料及保温厚度。
4 效果
由于此基础的重要性，施工及监理各有关方的高度重视，施工前，对施工方案进行了多次审查及论证。施工期间监理人员、施工工作人员严格按照施工方案要求严格控制，养护期不少于21d，工程已投产使用，没有发现混凝土裂缝的质量隐患，施工质量达到预期目标，达到了良好的经济及社会效果。
参考文献
1 江正荣.简明施工工程师手册[K].北京：机械工业出版社，2004
2 GB 50204—2001混凝土结构工程施工施工质量验收规范[S]