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摘要：介绍了大体积混凝土的裂缝控制原理，施工配合比设计，温控技术措施，温度监测技术，以及施工中注意的问题
关键词：大体积混凝土；配合比；温度控制；监测；技术裂缝
Abstract: This paper introduces the principle of crack control of large volume concrete mixture ratio design, construction, temperature control measures, temperature monitoring technology, and the problems needing attention in the construction.
Key words: mass concrete; mixture ratio; temperature control; monitoring; technical crack
中图分类号：TV544+.91 献标识码：文章编号：2095-2104（2012）12-0020-02
工业与民用建筑结构中，大体积混凝土是指厚度大于或等于15m，长、宽较大，施工时水化热引起混凝士内的晟高温度与外界温度之差不低于25℃的混凝土结构，一般多为建筑物、构筑物的基础，如高层建筑中常用的整体钢筋混凝土箱形基础、高炉转炉设备基础等。
在大体积混凝土结构施工过程中，由于水泥水化热引起的浇筑混凝士内部温度和温度应力的剧烈变化，会导致混凝土出现裂缝。因此，控制混凝土浇筑块体因水泥水化热引起的温升、混凝土浇筑块体的里外温差及降温速度，实施温度监测是施工技术的关键。
1 科学进行混凝土裂缝控制
大体积混凝土的裂缝控制是指杜绝有害裂缝，同时减少或避免不影响使用的混凝土表面裂缝。裂缝控制原理是：降低混凝土外约束与非线性降温和收缩所产牛的拉应力，提高混凝土相应龄期的抗拉强度和极限拉伸，以确保抗裂安全度要求。裂缝控制方法采取温差与温度应力双控制方法，避免结构物出现温度裂缝，同时调整混凝十表面湿度以防止表面干缩裂缝。结构裂缝产生的主要原因是降温和收缩。任一降温差包含水化热引起的温差和收缩当量温差，又都可以分解为均匀降温差和非均匀降温差两类。前者产生外约束力，它成为贯穿性裂缝的主要原因；后者引起自約束力，形成表面裂缝；只有同时控制好这两类降温差，才能减小和避免裂缝的产生。
2 合理设计施工配合比
大体积混凝土结构水泥在水化过程中产生较多的热量，引起混凝土急剧升温，内外温差增大，形成内约束，产生温度应力引起裂缝。由于大体积混凝土各项指标要求较高，并普遍采用泵送混凝士．因此合理设计配合比是控制混凝土内部绝热温升及混凝土内外温差的基础工作。在配合比设计过程中应综合考虑采取以下措施：
（1）选用中低水化热水泥，可使水泥在拌和过程中水化热释放较小，显著减少混凝土升温，如选用矿渣硅酸盐水泥，火山灰质硅酸盐水泥、普硅非早强型水泥。充分利用混凝土后期强度，减少每立方米混凝土中水泥用量。
（2）采用混凝土双掺技术，即在混凝土中加入优质粉煤灰，掺入量一般为水泥用量的20％左右，掺入缓凝型减水剂，用量为水泥用量的1.0％左右。通过采用双掺技术，减少水泥用量，降低水化热并使混凝十在常温下延长初凝时间。
（3）加入UEA或AEA膨胀剂，用量为水泥用量的14％左右，使混凝土在凝固过程中不产生收缩，还可以提高混凝土自防水能力。
（4）使用粗骨料，尽量选用粒径较大，级配良好的粗骨料，在厚大无筋或少筋的大体积混凝土中，掺总量不超过20％的大石块，减少混凝土的用量，以达到节省水泥和降低水化热的目的。但应遵守以下规定：①选用无裂缝、无夹层和末煅烧的石块，其抗压极限强度不小于30N／m㎡，条形、片状的石块和卵石不宜使用。填充前，应用水冲洗干净；②石块的粒径须大于15cm，但最大尺寸不宜超过30cm；③填入石块应大面向下，均匀分布，间距应能使插入式振动棒在其中进行振捣为宜，一般不小于10cm；④为保证每一石块均能被混凝上包裹，石块离模板的距离不应小于15cm，亦不得与钢筋接触。填充第一层石块前，应先浇筑10cm～15cm厚的混凝土，最上层石块的表面上，必须有不小于10cm厚的混凝土覆盖层；⑤如厚大结构分成单独的区段浇注时，在己浇注完毕的区段的水平接缝中的石块，应露出在区段的表面外，其露出部分约为石块体积的1／2，以保证区段之间有较好的连接；⑥厚大体积混凝土中，允许使用卵石填充．在振动大的结构中，不应掺入石块，若需掺时须经设计部门同意。
3 主要温控技术措施
（1）温差控制。合理选用温控措施，原则是应使综合降温效果最好，如选择合理的浇筑厚度。在没有任何预冷措施时，薄层浇筑可以利用层面散热，降低水化热温升1／3，而且施工容易，质量易于保证；其次，浇筑块形状及结构形式对温度裂缝具有重要影响；另外，应加强对块体或垫层面的保温保湿，做好混凝土表面保护工作，以确保基础底面、浇筑块层面温差与内表温差值均在控制范围内，以期达到最佳温控效果。这里内表温差允许值控制在30℃以内，层面温差和基础底面温差均考虑在15℃～20℃范围内。规定合理的拆模时间；当气温骤降时，应进行表面保温，以免在混凝土表面产生急剧的温度变化。如果当日平均气温骤降可能超过10℃，也应对新混凝土表面进行保温。
(2)温度应力控制。大体积混凝土裂缝控制的根本原则是同龄期的温度应力（包括相应龄期混凝土收缩当量温差产生的应力）应小于同龄期的混凝土抗拉强度，即要求进行温度应力控制。如温度应力超过该阶段的混凝土抗拉强度，则应采取措施加强养护，减缓降温速度，提高该龄期的混凝土抗拉强度，以控制裂缝的出现。
4 温度监测技术
为及时掌握蔼凝土内部温度变化，便于调整养护措施，对大体积混凝土进行测温控制。测点布置必须具有代表性，能全面反映大体积混凝土各部位的温度变化，监测设备应运用网络化温度监测系统，可采用测量精度为0.2℃的数字温度传感器。湿度网络化监测系统由温度传感器、信号测量装置、应用软件及计算机四大部分组成温度网络化监测系统。监测周期一般为30天，在监测周期的O～7天，测量系统每隔30分钟自动测量并记录各点温度数据一次，在监测周期的8～14天，测量系统每隔1小时自动测量并记录各点温度数据一次；在监测周期的15～30天，测量系统每隔2小时自动测量并记录备点温度数据一次。同一测试位置上的相邻测点间的同一时刻的温度差值绝对值定义为温差，监测报警温差通常设置在25℃。所有工作测点均通过专用测试电缆与全自动微机温度数据自动采集仪相联结，温度监测数据由采集仪自动处理后打印输出并进行整理分析，温度监测系统数据采集处理流程图。每隔一小时，打印输出一次每个测点的温度及各根测杆中心与表面温差值，作为研究调整温控措施的依据，防止混凝上开裂。
5 混凝土施工过程控制
（1）选择浇筑方案：①全面分层。在整个结构内全面分层浇筑混凝土，要做到第一层全部浇筑完毕，在初凝前再同来浇筑第二层，如此逐层进行，直至浇筑完成。采用此方案，结构平面尺寸不宜过大，施工时从短边开始，沿长边方向进行浇筑。必要时亦可从中间向两端或从两端向中问同时进行；②分段分层。当采用全面分层方案时，浇筑强度很大．现场混凝土搅拌机、运输和振捣设备均不能满足施工要求时，可采用分段分层方案。浇筑混凝土时，结构沿长边方向分成若干段，混凝土从底层开始浇筑，进行一定距离后回来浇筑第二层，如此依次向前浇筑以上各层。分段分层浇筑方案适用于厚度不太大而面积或长度较大的结构；③斜面分层。适用于结构的长度超过厚度3倍的情况。混凝土一次浇筑到顶。由于混凝上自然而形成斜面，斜面坡度为1：3，施工时混凝土振捣丁作应从浇筑层下端开始，逐渐上移，以保证混凝土施工质量。
扩大浇筑面和散热面，减少浇筑层厚度和浇筑速度，必要时在混凝土内部埋设冷却水管，用循环水来降低混凝土温度。
（2）降低混凝土的入模温度。选择在适宜的气温下浇注大体积混凝上，尽量避免在炎热的天气浇注大体积混凝土。气温较高时，可在沙、石堆场、运输设备上搭设简易遮阳装置或覆盖草包等隔热材料，采用低温水或冰水拌制混凝土。在混凝土入模时，采取措施改善和加强通风，加速模内热量的散发。
（3）后期管理及养护=①泌水处理：大体积混凝土一般采用泵送混凝土，其流动性大，在振捣过程中．上涌的泌水和浮浆，应采取措施即时排除．必要时进行二次振捣；②表面处理：泵送混凝士流动性大，表面水泥浆较厚，故在混凝土浇筑后至初凝前，用长木尺抹平，初凝后至终凝前进行二次抹压，使用木抹将表面小凹坑、沙浆，脚印压平，最后使面层达到密实，最大程度减少因收水硬化产生的表面裂纹；③加强混凝土保温、保湿养护，严格控制大体积混凝土的内外温差，当设计无具体要求时，温差不宜超过25℃，故可采用草包、炉渣、沙、锯末、油布等不易透风的保温材料或蓄水养护，以减少混凝土表面的热扩散和延缓混凝土内部水化热的降温速率；④采取长时间的养护，规定合理的拆模时问，延缓降温时间和速度，充分发挥混凝土的“应力松弛效应”。
6结论
本文对大体积混凝土施工技术控制进行了比较详细的阐述，总结了大体积混凝土结构浇筑施工的主要控制环节．为施工技术指导提供，实际可行的技术措施。
参考文献
1关柯，等编著《建筑施工手册》中国建巯工业出版社
2王铁梦,《工程结构裂缝控制》中国建筑工业出版社
3马仲君,《楼基础大体积混凝土抗裂分析与防裂措施》
4赵志缙，主编《高层建筑施工手册》上海同济大学出版社
关键词：大体积混凝土；配合比；温度控制；监测；技术裂缝
Abstract: This paper introduces the principle of crack control of large volume concrete mixture ratio design, construction, temperature control measures, temperature monitoring technology, and the problems needing attention in the construction.
Key words: mass concrete; mixture ratio; temperature control; monitoring; technical crack
中图分类号：TV544+.91 献标识码：文章编号：2095-2104（2012）12-0020-02
工业与民用建筑结构中，大体积混凝土是指厚度大于或等于15m，长、宽较大，施工时水化热引起混凝士内的晟高温度与外界温度之差不低于25℃的混凝土结构，一般多为建筑物、构筑物的基础，如高层建筑中常用的整体钢筋混凝土箱形基础、高炉转炉设备基础等。
在大体积混凝土结构施工过程中，由于水泥水化热引起的浇筑混凝士内部温度和温度应力的剧烈变化，会导致混凝土出现裂缝。因此，控制混凝土浇筑块体因水泥水化热引起的温升、混凝土浇筑块体的里外温差及降温速度，实施温度监测是施工技术的关键。
1 科学进行混凝土裂缝控制
大体积混凝土的裂缝控制是指杜绝有害裂缝，同时减少或避免不影响使用的混凝土表面裂缝。裂缝控制原理是：降低混凝土外约束与非线性降温和收缩所产牛的拉应力，提高混凝土相应龄期的抗拉强度和极限拉伸，以确保抗裂安全度要求。裂缝控制方法采取温差与温度应力双控制方法，避免结构物出现温度裂缝，同时调整混凝十表面湿度以防止表面干缩裂缝。结构裂缝产生的主要原因是降温和收缩。任一降温差包含水化热引起的温差和收缩当量温差，又都可以分解为均匀降温差和非均匀降温差两类。前者产生外约束力，它成为贯穿性裂缝的主要原因；后者引起自約束力，形成表面裂缝；只有同时控制好这两类降温差，才能减小和避免裂缝的产生。
2 合理设计施工配合比
大体积混凝土结构水泥在水化过程中产生较多的热量，引起混凝土急剧升温，内外温差增大，形成内约束，产生温度应力引起裂缝。由于大体积混凝土各项指标要求较高，并普遍采用泵送混凝士．因此合理设计配合比是控制混凝土内部绝热温升及混凝土内外温差的基础工作。在配合比设计过程中应综合考虑采取以下措施：
（1）选用中低水化热水泥，可使水泥在拌和过程中水化热释放较小，显著减少混凝土升温，如选用矿渣硅酸盐水泥，火山灰质硅酸盐水泥、普硅非早强型水泥。充分利用混凝土后期强度，减少每立方米混凝土中水泥用量。
（2）采用混凝土双掺技术，即在混凝土中加入优质粉煤灰，掺入量一般为水泥用量的20％左右，掺入缓凝型减水剂，用量为水泥用量的1.0％左右。通过采用双掺技术，减少水泥用量，降低水化热并使混凝十在常温下延长初凝时间。
（3）加入UEA或AEA膨胀剂，用量为水泥用量的14％左右，使混凝土在凝固过程中不产生收缩，还可以提高混凝土自防水能力。
（4）使用粗骨料，尽量选用粒径较大，级配良好的粗骨料，在厚大无筋或少筋的大体积混凝土中，掺总量不超过20％的大石块，减少混凝土的用量，以达到节省水泥和降低水化热的目的。但应遵守以下规定：①选用无裂缝、无夹层和末煅烧的石块，其抗压极限强度不小于30N／m㎡，条形、片状的石块和卵石不宜使用。填充前，应用水冲洗干净；②石块的粒径须大于15cm，但最大尺寸不宜超过30cm；③填入石块应大面向下，均匀分布，间距应能使插入式振动棒在其中进行振捣为宜，一般不小于10cm；④为保证每一石块均能被混凝上包裹，石块离模板的距离不应小于15cm，亦不得与钢筋接触。填充第一层石块前，应先浇筑10cm～15cm厚的混凝土，最上层石块的表面上，必须有不小于10cm厚的混凝土覆盖层；⑤如厚大结构分成单独的区段浇注时，在己浇注完毕的区段的水平接缝中的石块，应露出在区段的表面外，其露出部分约为石块体积的1／2，以保证区段之间有较好的连接；⑥厚大体积混凝土中，允许使用卵石填充．在振动大的结构中，不应掺入石块，若需掺时须经设计部门同意。
3 主要温控技术措施
（1）温差控制。合理选用温控措施，原则是应使综合降温效果最好，如选择合理的浇筑厚度。在没有任何预冷措施时，薄层浇筑可以利用层面散热，降低水化热温升1／3，而且施工容易，质量易于保证；其次，浇筑块形状及结构形式对温度裂缝具有重要影响；另外，应加强对块体或垫层面的保温保湿，做好混凝土表面保护工作，以确保基础底面、浇筑块层面温差与内表温差值均在控制范围内，以期达到最佳温控效果。这里内表温差允许值控制在30℃以内，层面温差和基础底面温差均考虑在15℃～20℃范围内。规定合理的拆模时间；当气温骤降时，应进行表面保温，以免在混凝土表面产生急剧的温度变化。如果当日平均气温骤降可能超过10℃，也应对新混凝土表面进行保温。
(2)温度应力控制。大体积混凝土裂缝控制的根本原则是同龄期的温度应力（包括相应龄期混凝土收缩当量温差产生的应力）应小于同龄期的混凝土抗拉强度，即要求进行温度应力控制。如温度应力超过该阶段的混凝土抗拉强度，则应采取措施加强养护，减缓降温速度，提高该龄期的混凝土抗拉强度，以控制裂缝的出现。
4 温度监测技术
为及时掌握蔼凝土内部温度变化，便于调整养护措施，对大体积混凝土进行测温控制。测点布置必须具有代表性，能全面反映大体积混凝土各部位的温度变化，监测设备应运用网络化温度监测系统，可采用测量精度为0.2℃的数字温度传感器。湿度网络化监测系统由温度传感器、信号测量装置、应用软件及计算机四大部分组成温度网络化监测系统。监测周期一般为30天，在监测周期的O～7天，测量系统每隔30分钟自动测量并记录各点温度数据一次，在监测周期的8～14天，测量系统每隔1小时自动测量并记录各点温度数据一次；在监测周期的15～30天，测量系统每隔2小时自动测量并记录备点温度数据一次。同一测试位置上的相邻测点间的同一时刻的温度差值绝对值定义为温差，监测报警温差通常设置在25℃。所有工作测点均通过专用测试电缆与全自动微机温度数据自动采集仪相联结，温度监测数据由采集仪自动处理后打印输出并进行整理分析，温度监测系统数据采集处理流程图。每隔一小时，打印输出一次每个测点的温度及各根测杆中心与表面温差值，作为研究调整温控措施的依据，防止混凝上开裂。
5 混凝土施工过程控制
（1）选择浇筑方案：①全面分层。在整个结构内全面分层浇筑混凝土，要做到第一层全部浇筑完毕，在初凝前再同来浇筑第二层，如此逐层进行，直至浇筑完成。采用此方案，结构平面尺寸不宜过大，施工时从短边开始，沿长边方向进行浇筑。必要时亦可从中间向两端或从两端向中问同时进行；②分段分层。当采用全面分层方案时，浇筑强度很大．现场混凝土搅拌机、运输和振捣设备均不能满足施工要求时，可采用分段分层方案。浇筑混凝土时，结构沿长边方向分成若干段，混凝土从底层开始浇筑，进行一定距离后回来浇筑第二层，如此依次向前浇筑以上各层。分段分层浇筑方案适用于厚度不太大而面积或长度较大的结构；③斜面分层。适用于结构的长度超过厚度3倍的情况。混凝土一次浇筑到顶。由于混凝上自然而形成斜面，斜面坡度为1：3，施工时混凝土振捣丁作应从浇筑层下端开始，逐渐上移，以保证混凝土施工质量。
扩大浇筑面和散热面，减少浇筑层厚度和浇筑速度，必要时在混凝土内部埋设冷却水管，用循环水来降低混凝土温度。
（2）降低混凝土的入模温度。选择在适宜的气温下浇注大体积混凝上，尽量避免在炎热的天气浇注大体积混凝土。气温较高时，可在沙、石堆场、运输设备上搭设简易遮阳装置或覆盖草包等隔热材料，采用低温水或冰水拌制混凝土。在混凝土入模时，采取措施改善和加强通风，加速模内热量的散发。
（3）后期管理及养护=①泌水处理：大体积混凝土一般采用泵送混凝土，其流动性大，在振捣过程中．上涌的泌水和浮浆，应采取措施即时排除．必要时进行二次振捣；②表面处理：泵送混凝士流动性大，表面水泥浆较厚，故在混凝土浇筑后至初凝前，用长木尺抹平，初凝后至终凝前进行二次抹压，使用木抹将表面小凹坑、沙浆，脚印压平，最后使面层达到密实，最大程度减少因收水硬化产生的表面裂纹；③加强混凝土保温、保湿养护，严格控制大体积混凝土的内外温差，当设计无具体要求时，温差不宜超过25℃，故可采用草包、炉渣、沙、锯末、油布等不易透风的保温材料或蓄水养护，以减少混凝土表面的热扩散和延缓混凝土内部水化热的降温速率；④采取长时间的养护，规定合理的拆模时问，延缓降温时间和速度，充分发挥混凝土的“应力松弛效应”。
6结论
本文对大体积混凝土施工技术控制进行了比较详细的阐述，总结了大体积混凝土结构浇筑施工的主要控制环节．为施工技术指导提供，实际可行的技术措施。
参考文献
1关柯，等编著《建筑施工手册》中国建巯工业出版社
2王铁梦,《工程结构裂缝控制》中国建筑工业出版社
3马仲君,《楼基础大体积混凝土抗裂分析与防裂措施》
4赵志缙，主编《高层建筑施工手册》上海同济大学出版社