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[摘要]结合某冷轧薄板的特点，对其怎样控制大体积混凝土温度裂缝及如何保证大体积混凝土支撑结构的稳定且加快施工速度进行了研究，通过多方面的控制保证了大体积混凝土的内外温度差控制在25℃，防止了温度裂缝的产生；采用碗扣式脚手架加快了施工进度；通过以上两方面的控制顺利完成了超厚超大混凝土顶板的施工
【关键词】超大超厚混凝土；温度裂缝；施工进度
1.工程概况
某冷轧薄板工程中,轧机基础为地下钢筋砼箱型基础。顶板厚度为3 m至4 m不等。轧机设备基础结构砼为抗渗砼，设计标号为C30S6,砼约13000 m3。本工程轧机顶板混凝土非常厚，面积大，一是控制大体积混凝土的内外温差，二是如何保证支撑结构的稳定且加快施工速度，这给我们带来了不小的难度。
2.工程特点
（1）超厚、超大混凝土裂缝是指大量混凝土水泥水化热所产生的温度、收缩变形导致的裂缝，而必须予以控制这种裂缝的现浇混凝土结构。对于控制大体积的温度裂缝我们已经有了很多成果的经验。
（2）顶板的厚度非常厚，顶板的加固是重点和难点。
3、施工要点及质量保证措施
大体积其浇筑量过大，整体要求性高，在浇捣和养护过程水泥水化发出大量的水化热，但因其体积厚大，大量水化热得不到散发，混凝土内部温度高于外层混凝土温度，产生较大的温度差，由于表里体积膨胀不一至，便会产生温度裂缝，故降低水化热，将凝土混凝土的内外温差控制在规范的25ºC内，是施工的要点。超厚顶板结构的支撑也是保证工程质量和安全的重点控制环节。针对以上两点，一是控制混凝土的内外温差，二是合理设置支撑系统，应采取必要的措施。
3.1对于裂缝的防止，除在结构设计上采取措施外，施工中采取了如下措施。
3.1.1、选用水化热低的水泥，严格控制砂石的含泥量：石子的含泥量不得超过1%，砂含泥量不得超过3%。
3.1.2、严格合理选用砂、石级配，尽量降低水泥用量与用水量，严格控制混凝土水灰比，添加性能优良的外加剂，充分利用混凝土的后期强度等措施。
3.1.3、降低混凝土的入模温度。（如夏季采用低水温或冰水拌制混凝土，对于泵送混凝土要对泵管或泵车进行必要的覆盖或降温）。
3.1.4、混凝土内可掺用适量的微膨胀剂在混凝土硬化时产生一定微膨胀，以补偿混凝土部分收缩。
3.1.5、混凝土内可掺用适量的活性材料（粉煤灰等）以代替水泥用量，同时可加适量缓凝型外加剂。以延缓水化热释放时间，减少内外温差。
3.1.6、可以事先在混凝土土内埋设冷却水管，用循环水降低内部温度，以减小内外温差。
3.1.7、设置测温点，在混凝土养护期内，随时观察温差情况，以便采取相应措施。
3.1.8、混凝土的表面覆盖一层塑料布、多层草帘子或麻袋、一层彩条布保温，防止表面失水及表面温度骤降。
3.1.9、大体积混凝土浇筑面大，混凝土浇筑量大要求连续浇筑，不得留施工缝，故施工前应根据实际情况，制定具体浇筑方案。
3.2混凝土原材料选择及配合比
根据设计要求及地区实际情况，经过同业主进行考察比较，最终确定以下材料：
水泥：采用水化热较低的建设牌P.O32.5水泥，产地，山东。
粗骨料：粒径选用5～35mm连续级配的石子，要求针片含泥量不得超过1％，产地，天津蓟县。
细骨料：采用中砂，严格控制含泥量，含泥量不得超过3％，细度模数不低于2.9，产地，福建。
外加剂：掺加JQ-M高效多功能抗裂密实外加剂，按配合比控制掺量。
粉煤灰：２级以上粉煤灰，产地，天津。
3.3混凝土的出机温度、入模温度和坍落度控制
混凝土使用的各种原材料，尤其在夏季施工时的碎石和搅拌用水，对混凝土的出机温度影响较大，这时可在砂、石堆上搭设简单遮阳棚，必要时可以往碎石上喷水降温等措施，确保混凝土的出机温度。
夏季浇灌混凝土时，白天温度较高，在混凝土运输过程中可在搅拌罐上覆盖遮阳布，并经常浇水湿润，以降低搅拌罐和罐内混凝土的温度。在施工工期允许的情况下，尽量安排在晚上进行混凝土浇灌。
施工时，要严格控制混凝土入模坍落度，因为坍落度与用水量有密切关系，坍落度越大，混凝土用水就越多，影响混凝土的耐久性就越大。所以在混凝土拌和物运到现场后的前几车要逐车进行测试，使浇灌时的坍落度控制在120 土20mm 以内。
3.4混凝土的浇灌和振捣
1.混凝土浇灌的要求：
(l)混凝土浇灌时的顺序安排，采取分层连续浇灌，以利于混凝土的散热均匀，确保混凝土无冷缝现象出现。
(2）分层浇灌时，宜采用二次振捣的工艺，排除混凝土内部多余的水分和气泡，以提高混凝土的密实度。在混凝土浇灌完毕后，对混凝土表面进行拍打振实，除去表面浮浆，实行二次抹面，减少混凝土表面骨料沉降收缩裂缝。
(3）混凝土在振捣过程中出现的泌水，应给予排除，不得在有泌水的混凝土表面再浇灌混凝土。
2.混凝土振捣要求:
(1）混凝土的振捣采用插人式振动棒，混凝土的浇灌厚度每层应不大于振动棒长度的1.25 倍，插捣的间距不大于振动棒长度的1.5 倍。
(2）振捣混凝土拌和物要做到快插慢拔，防止快拔振动棒时在混凝土内部留有孔洞。加强振动排除混凝土内部的空气，确保混凝土的密实性。振捣混凝土时，要使振动棒上下抽动，以便混凝土上下振捣均匀。
(3）混凝土振捣时间不宜过长，掌握好振捣时间，时间过短，混凝土振不密实；振动时间过长，混凝土的粗骨料下沉，砂浆中的轻物质上浮到混凝土表面，会发生离析现象。一般每点的振动时间在20 一30s ，以混凝土表面无明显气泡和浮浆不再下沉为宜。混凝土振捣完成一段，用铁锹摊平拍实一段，便于混凝土表面的抹面和收光。同时，采取二次收光，有效地保证混凝土表面不会出现凝结收缩裂缝。
3.5混凝土的养护和测温
尽管在配合比上采取了减少砼裂缝的技术措施，但由于水泥水化热温升较大，在浇筑后散热高峰期如果保温养护不佳仍然会引砼的内外温差过大，表层砼收缩过大，产生超过砼抗拉极限的拉应力，从而使砼产生深度裂缝，甚至是贯穿裂缝。为了保证大体积砼内外温差控制在规定的25 ℃之内，我们在混凝土表面采取一层塑料薄膜，两层棉毯，一层彩条布覆盖养护。
为了准确掌握大体积砼温度上升和下降变化规律，严格控制砼内外温差小于25℃，在砼内部沿高度方向设置了不同深度的测温点，测温点的选定具有代表性，能够反映大体积砼各部位温度。在砼浇筑20小时后开始测温，每隔4小时测一 次，并做好记录，测温主要内容是测定砼核心温度与表面温度之差(＜25 ℃)及测定砼表层温度与天气温度之差(＜25℃)。
通过以上的技术措施，达到了控制砼内外温差保持在 25℃之内的目的，避免了因砼内外温差过大而造成危害性裂缝的产生，取得了较好的效果。
3.6超厚超大混凝土顶板的加固
由于顶板面积大，而且厚度在3～4m之间，因此顶板的加固是重点也是难点。由于平台荷载很大，立杆间距小，横杆步距小。若采用扣件式脚手架将影响施工速度且拆除困难，综合考虑采用碗扣式脚手架更有利于施工。碗扣式脚手架具有拆装方便施工速度快的优点。如下图所示：
3.6.1、保证地基质量，提高地基承载力。
本工程由于是地下箱形基础，浇筑完底板后再施工上部结构，因此顶板支撑直接落在底板混凝土上，保证了地基承载力。在没有底板的情况下要对地基进行处理，夯实或者换填三七灰土，特殊情况下可施工一层C10混凝土垫层。地基要有一定的排水坡度保证施工期间不被水浸泡，影响地基的承載力
3.6.2、嚴格计算顶板结构荷载，合理设置脚手管间距。保证结构的稳定。
由于顶板厚度在3～4m，上部荷载达到了75-100kn/㎡，因此支撑的布置要经过严格的计算才能保证支撑系统的稳定。主要考虑立杆的稳定性。
立杆的稳定性计算
由于基础为地下箱型基础，不考虑风荷载，立杆的稳定性计算公式：
立杆间距0.6m，水平杆间距按1.5m考虑
其中 N —— 立杆的轴心压力设计值，N=50kN（钢筋混凝土重+施工荷载）；
φ — 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 l0/i 的结果查表得到0.516；
i —计算立杆的截面回转半径，i=1.58cm；
l0 — 计算长度 (m), l0=1.5m；
k — 计算长度附加系数，取1.155；
A —— 立杆净截面面积，A=4.7cm2；
σ—— 钢管立杆受压强度计算值 (N/mm2)；经计算得到=207
[f] —— 钢管立杆抗压强度设计值，[f] = 205.00N/mm2；
不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算><[f],不满足要求!
因此可调整水平杆间距，根据碗扣式脚手架步距模数为0.6m步距调整为0.6m，计算满足要求。
最终确定立杆间距0.6m，水平杆步距0.6m。
3.6.3、构造措施
（1）土壤地基上的立杆必须采用可调底座。地基高差较大时可用立杆0.6m节点位差调节。
（2）尽量缩短可调底座和可调托座的丝杠外露长度，丝杠外露长度应小于150mm。以保证节点的受力。
（3）坐落于混凝土底板上的碗扣式脚手架可不采用可调底座，但必须增设钢靴座。
（4）底座和垫板应准确的放置在定位线上；垫板采用长度不少于两跨，厚度不小于50mm的木垫板；底座的轴心应于地面垂直。
（5）为增加脚手架的整体稳定性，脚手架应和已施工完的柱、墙可靠连接（顶紧或拉紧）。
（6）立杆可调托座和横杆的连接节点是传力的薄弱环节，应作为控制重点。靠近立杆顶部必须加一道横杆，保证立杆顶部的稳定性。顶部受力横杆采用双横杆来保证平台荷载向立杆的均匀传递，具体节点如下：
结语：该工程的两个施工难点，一个是大体积裂缝控制，一个是超厚混凝土顶板支撑系统。其中大体积混凝土的裂缝控制和普通的大体积混凝土裂缝控制方法一样，唯接近4m的超厚顶板是本工程最大的难点，为了降低搭设和拆除难度，提高搭设和拆除效率，本次施工采用了碗口脚手架，和600mm的立杆间距，以及600mm的水平杆步距，和相应的构造措施，较好的解决了超厚超大顶板的一次施工难点。
注：本章论文的所有图表及公式以PDF形式查看
【关键词】超大超厚混凝土；温度裂缝；施工进度
1.工程概况
某冷轧薄板工程中,轧机基础为地下钢筋砼箱型基础。顶板厚度为3 m至4 m不等。轧机设备基础结构砼为抗渗砼，设计标号为C30S6,砼约13000 m3。本工程轧机顶板混凝土非常厚，面积大，一是控制大体积混凝土的内外温差，二是如何保证支撑结构的稳定且加快施工速度，这给我们带来了不小的难度。
2.工程特点
（1）超厚、超大混凝土裂缝是指大量混凝土水泥水化热所产生的温度、收缩变形导致的裂缝，而必须予以控制这种裂缝的现浇混凝土结构。对于控制大体积的温度裂缝我们已经有了很多成果的经验。
（2）顶板的厚度非常厚，顶板的加固是重点和难点。
3、施工要点及质量保证措施
大体积其浇筑量过大，整体要求性高，在浇捣和养护过程水泥水化发出大量的水化热，但因其体积厚大，大量水化热得不到散发，混凝土内部温度高于外层混凝土温度，产生较大的温度差，由于表里体积膨胀不一至，便会产生温度裂缝，故降低水化热，将凝土混凝土的内外温差控制在规范的25ºC内，是施工的要点。超厚顶板结构的支撑也是保证工程质量和安全的重点控制环节。针对以上两点，一是控制混凝土的内外温差，二是合理设置支撑系统，应采取必要的措施。
3.1对于裂缝的防止，除在结构设计上采取措施外，施工中采取了如下措施。
3.1.1、选用水化热低的水泥，严格控制砂石的含泥量：石子的含泥量不得超过1%，砂含泥量不得超过3%。
3.1.2、严格合理选用砂、石级配，尽量降低水泥用量与用水量，严格控制混凝土水灰比，添加性能优良的外加剂，充分利用混凝土的后期强度等措施。
3.1.3、降低混凝土的入模温度。（如夏季采用低水温或冰水拌制混凝土，对于泵送混凝土要对泵管或泵车进行必要的覆盖或降温）。
3.1.4、混凝土内可掺用适量的微膨胀剂在混凝土硬化时产生一定微膨胀，以补偿混凝土部分收缩。
3.1.5、混凝土内可掺用适量的活性材料（粉煤灰等）以代替水泥用量，同时可加适量缓凝型外加剂。以延缓水化热释放时间，减少内外温差。
3.1.6、可以事先在混凝土土内埋设冷却水管，用循环水降低内部温度，以减小内外温差。
3.1.7、设置测温点，在混凝土养护期内，随时观察温差情况，以便采取相应措施。
3.1.8、混凝土的表面覆盖一层塑料布、多层草帘子或麻袋、一层彩条布保温，防止表面失水及表面温度骤降。
3.1.9、大体积混凝土浇筑面大，混凝土浇筑量大要求连续浇筑，不得留施工缝，故施工前应根据实际情况，制定具体浇筑方案。
3.2混凝土原材料选择及配合比
根据设计要求及地区实际情况，经过同业主进行考察比较，最终确定以下材料：
水泥：采用水化热较低的建设牌P.O32.5水泥，产地，山东。
粗骨料：粒径选用5～35mm连续级配的石子，要求针片含泥量不得超过1％，产地，天津蓟县。
细骨料：采用中砂，严格控制含泥量，含泥量不得超过3％，细度模数不低于2.9，产地，福建。
外加剂：掺加JQ-M高效多功能抗裂密实外加剂，按配合比控制掺量。
粉煤灰：２级以上粉煤灰，产地，天津。
3.3混凝土的出机温度、入模温度和坍落度控制
混凝土使用的各种原材料，尤其在夏季施工时的碎石和搅拌用水，对混凝土的出机温度影响较大，这时可在砂、石堆上搭设简单遮阳棚，必要时可以往碎石上喷水降温等措施，确保混凝土的出机温度。
夏季浇灌混凝土时，白天温度较高，在混凝土运输过程中可在搅拌罐上覆盖遮阳布，并经常浇水湿润，以降低搅拌罐和罐内混凝土的温度。在施工工期允许的情况下，尽量安排在晚上进行混凝土浇灌。
施工时，要严格控制混凝土入模坍落度，因为坍落度与用水量有密切关系，坍落度越大，混凝土用水就越多，影响混凝土的耐久性就越大。所以在混凝土拌和物运到现场后的前几车要逐车进行测试，使浇灌时的坍落度控制在120 土20mm 以内。
3.4混凝土的浇灌和振捣
1.混凝土浇灌的要求：
(l)混凝土浇灌时的顺序安排，采取分层连续浇灌，以利于混凝土的散热均匀，确保混凝土无冷缝现象出现。
(2）分层浇灌时，宜采用二次振捣的工艺，排除混凝土内部多余的水分和气泡，以提高混凝土的密实度。在混凝土浇灌完毕后，对混凝土表面进行拍打振实，除去表面浮浆，实行二次抹面，减少混凝土表面骨料沉降收缩裂缝。
(3）混凝土在振捣过程中出现的泌水，应给予排除，不得在有泌水的混凝土表面再浇灌混凝土。
2.混凝土振捣要求:
(1）混凝土的振捣采用插人式振动棒，混凝土的浇灌厚度每层应不大于振动棒长度的1.25 倍，插捣的间距不大于振动棒长度的1.5 倍。
(2）振捣混凝土拌和物要做到快插慢拔，防止快拔振动棒时在混凝土内部留有孔洞。加强振动排除混凝土内部的空气，确保混凝土的密实性。振捣混凝土时，要使振动棒上下抽动，以便混凝土上下振捣均匀。
(3）混凝土振捣时间不宜过长，掌握好振捣时间，时间过短，混凝土振不密实；振动时间过长，混凝土的粗骨料下沉，砂浆中的轻物质上浮到混凝土表面，会发生离析现象。一般每点的振动时间在20 一30s ，以混凝土表面无明显气泡和浮浆不再下沉为宜。混凝土振捣完成一段，用铁锹摊平拍实一段，便于混凝土表面的抹面和收光。同时，采取二次收光，有效地保证混凝土表面不会出现凝结收缩裂缝。
3.5混凝土的养护和测温
尽管在配合比上采取了减少砼裂缝的技术措施，但由于水泥水化热温升较大，在浇筑后散热高峰期如果保温养护不佳仍然会引砼的内外温差过大，表层砼收缩过大，产生超过砼抗拉极限的拉应力，从而使砼产生深度裂缝，甚至是贯穿裂缝。为了保证大体积砼内外温差控制在规定的25 ℃之内，我们在混凝土表面采取一层塑料薄膜，两层棉毯，一层彩条布覆盖养护。
为了准确掌握大体积砼温度上升和下降变化规律，严格控制砼内外温差小于25℃，在砼内部沿高度方向设置了不同深度的测温点，测温点的选定具有代表性，能够反映大体积砼各部位温度。在砼浇筑20小时后开始测温，每隔4小时测一 次，并做好记录，测温主要内容是测定砼核心温度与表面温度之差(＜25 ℃)及测定砼表层温度与天气温度之差(＜25℃)。
通过以上的技术措施，达到了控制砼内外温差保持在 25℃之内的目的，避免了因砼内外温差过大而造成危害性裂缝的产生，取得了较好的效果。
3.6超厚超大混凝土顶板的加固
由于顶板面积大，而且厚度在3～4m之间，因此顶板的加固是重点也是难点。由于平台荷载很大，立杆间距小，横杆步距小。若采用扣件式脚手架将影响施工速度且拆除困难，综合考虑采用碗扣式脚手架更有利于施工。碗扣式脚手架具有拆装方便施工速度快的优点。如下图所示：
3.6.1、保证地基质量，提高地基承载力。
本工程由于是地下箱形基础，浇筑完底板后再施工上部结构，因此顶板支撑直接落在底板混凝土上，保证了地基承载力。在没有底板的情况下要对地基进行处理，夯实或者换填三七灰土，特殊情况下可施工一层C10混凝土垫层。地基要有一定的排水坡度保证施工期间不被水浸泡，影响地基的承載力
3.6.2、嚴格计算顶板结构荷载，合理设置脚手管间距。保证结构的稳定。
由于顶板厚度在3～4m，上部荷载达到了75-100kn/㎡，因此支撑的布置要经过严格的计算才能保证支撑系统的稳定。主要考虑立杆的稳定性。
立杆的稳定性计算
由于基础为地下箱型基础，不考虑风荷载，立杆的稳定性计算公式：
立杆间距0.6m，水平杆间距按1.5m考虑
其中 N —— 立杆的轴心压力设计值，N=50kN（钢筋混凝土重+施工荷载）；
φ — 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 l0/i 的结果查表得到0.516；
i —计算立杆的截面回转半径，i=1.58cm；
l0 — 计算长度 (m), l0=1.5m；
k — 计算长度附加系数，取1.155；
A —— 立杆净截面面积，A=4.7cm2；
σ—— 钢管立杆受压强度计算值 (N/mm2)；经计算得到=207
[f] —— 钢管立杆抗压强度设计值，[f] = 205.00N/mm2；
不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算><[f],不满足要求!
因此可调整水平杆间距，根据碗扣式脚手架步距模数为0.6m步距调整为0.6m，计算满足要求。
最终确定立杆间距0.6m，水平杆步距0.6m。
3.6.3、构造措施
（1）土壤地基上的立杆必须采用可调底座。地基高差较大时可用立杆0.6m节点位差调节。
（2）尽量缩短可调底座和可调托座的丝杠外露长度，丝杠外露长度应小于150mm。以保证节点的受力。
（3）坐落于混凝土底板上的碗扣式脚手架可不采用可调底座，但必须增设钢靴座。
（4）底座和垫板应准确的放置在定位线上；垫板采用长度不少于两跨，厚度不小于50mm的木垫板；底座的轴心应于地面垂直。
（5）为增加脚手架的整体稳定性，脚手架应和已施工完的柱、墙可靠连接（顶紧或拉紧）。
（6）立杆可调托座和横杆的连接节点是传力的薄弱环节，应作为控制重点。靠近立杆顶部必须加一道横杆，保证立杆顶部的稳定性。顶部受力横杆采用双横杆来保证平台荷载向立杆的均匀传递，具体节点如下：
结语：该工程的两个施工难点，一个是大体积裂缝控制，一个是超厚混凝土顶板支撑系统。其中大体积混凝土的裂缝控制和普通的大体积混凝土裂缝控制方法一样，唯接近4m的超厚顶板是本工程最大的难点，为了降低搭设和拆除难度，提高搭设和拆除效率，本次施工采用了碗口脚手架，和600mm的立杆间距，以及600mm的水平杆步距，和相应的构造措施，较好的解决了超厚超大顶板的一次施工难点。
注：本章论文的所有图表及公式以PDF形式查看