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中图分类号：TV544+.91
文献标识码： A 文章编号：
摘要：随着我国社会经济的快速发展和城市化进程的不断加快，城市工程建设规模日趋大型化和复杂化，随之而来的混凝土温度裂缝问题逐渐成为了普遍性的问题。因此，文章结合工程实例，通过对混凝土的相关计算，针对混凝土裂缝产生的原因进行深入的分析，提出相关合理有效的控制措施。供工程技术人员参考。
关键词：大体积混凝土;温度裂缝;控制措施
Abstract: with the rapid development of economy of our country society and accelerating urbanization, the city engineering construction scale is large and complicated, with the temperature cracks of concrete problem gradually become the universal problems. Therefore, combining with engineering practice, by the related calculation of concrete, the causes of cracks in concrete thorough analysis, and put forward relevant reasonable and effective control measures. For reference of engineering technicians.
Keywords: mass concrete; Temperature crack; Control measures
城市工程建筑业的快速发展使得高层建筑等大型设备基础大量的出现。大体积混凝土广泛应用于工程的施工当中，在现代建设当中占有重要的地位。但是，温度裂缝作为混凝土结构中常见的现象，逐渐成为建筑工程技术人员面临的技术难题，直接影响到整体工程建设的质量。因此，分析温度裂缝产生的原因，寻找合理有效的控制措施，从而预防和避免裂缝的产生是十分必要的。
1工程概况
某建筑项目为大型商住楼，占地总面积为75627㎡，由地下室、商业裙房、商住楼组成，。底盘平面尺寸为119.5m×81.1m，为满足建筑使用功能的要求，该工程结构没有设温度缝，采用了超长超宽大底盘多塔复杂结构方案。
2大体积混凝土温度裂缝的成因分析
在固结过程中，大体积混凝土常因温度下降引起开裂，裂缝出现过程基本上可分为3个活动期：
2.1初期裂缝
初期是指浇筑后的升温期。在此期间，由于水化热使混凝土浇筑后1～3d温度急剧上升，内热外冷引起“自约束应力”，超过混凝土抗拉强度即引起初期裂缝。
2.2中期裂缝
中期是指水化热降温期。当水化热温升达到峰值之后便逐渐下降，水化热散尽时结构物的温度接近于周围气温，在此期间结构物冷缩（另外还增加干缩）引起“外约束应力”，当超过混凝土抗拉强度便引起中期裂缝。
2.3后期裂缝
后期是指“准稳定期”。当混凝土接近周围气温之后即保持相对稳定，随季节温度和日温度而变化，如暴露在外面受到寒流袭击引起裂缝，混凝土干缩也会引起开裂，因其效果与降温引起的收缩变形相似，通常采用当量温度表示，并与温度变化共同考虑。这些称为后期裂缝。 针对不同的混凝土厚度和外界条件，早期、中期与后期裂缝产生的大小程度有所不同。对于厚度较薄的大面积混凝土，由于水化热能较快的通过混凝土上下表面很快散去，其早期和中期裂缝问题可弱化，后期裂缝为主要问题；但对于大体积混凝土，其早中期裂缝问题比较突出。
3 大体积混凝土温度裂缝控制验算分析
本工程地下室底板平面尺寸为119.5m×81.1m，面积为8877m2，混凝土总用量为12246m3。基础底板标高为-8.75m，设计混凝土强度等级为C40，抗渗等级S8。施工方式为泵送混凝土，采用52.5号普通水泥，内掺UEA，要求UEA补偿收缩混凝土的限制膨胀率ε，不低于2.5×104。混凝土线膨胀系数为1.0×10-5/℃。本工程基础底板超长超宽，且公寓楼、办公楼核心筒下基础桩筏承台及l#住宅楼桩筏承台均为大体积混凝土。为此，本文以公寓楼核心墙下桩筏基础承台大体积混凝土为例进行定量与定性分析。
3.1温度计算
3.1.1混凝土水化热最高温升值:
（1）
式(1)中：W1、W2、F分别为单方混凝土水泥用量、UEA用量、粉煤灰或矿粉用量（kg/m3）；Q1、Q2分别为水泥、UEA的水化热，取Q1=461kJ/kg，Q2=260kJ/kg；混凝土密度ρc=2450kg/m3，混凝土比热Cc=0.97kJ/kg·℃。将上述参數代入式（1）得：
△Tmax=86.2℃
参照不同浇筑厚度大体积混凝土龄期绝热温升曲线图，混凝土浇捣施工时，散热影响系数ξ∈取0.65，则混凝土内部实际最高温升值△T1=△ξTmax=56.0℃。
3.1.2本工程公寓楼部分底板施工期在秋季11月初，混凝土浇筑温度△Tj=24℃，环境温度取22.0℃，混凝土内部最高温度值按（2）式计算：
Tmax=Tj+△T1（2）
则混凝土内部最高温度Tmax=24+56.0=80.0(℃)
混凝土内外温差：88.0-22.0=58.0(℃)﹥25℃
根据《块体基础大体积混凝土施工技术规程》（YBJ224-91）的要求规定：混凝土浇筑块体的里外温差不应超过25℃。因此需采取温控措施，当混凝土内部为最高温度时混凝土表面温度应控制在不小于53℃左右，以控制早期、中期裂缝。表面温度的控制可通过材料热工系数计算，采取调整保温层的厚度来解决。
3.2.2后浇带封闭后混凝土温度收缩应力
本工程负二层地下室气温：冬天取平均10℃，夏天取平均26℃，温差△=l6℃；根据有关资料，基础底板最终收缩量取2.0×10-4，本工程施工期理论计算已完成收缩1.48×10-4。则正常使用阶段最大收缩变形值ε'd=0.52×10-4，收缩当量温差△T'2=5.2℃；在正常使用阶段，地下室底板因直接接触地基土，混凝土表面始终处于湿润状态，UEA能保持微膨胀状态，UEA限制膨胀率取ε'y=6×10-5，UEA补偿当量温差△T'1=εy/a=6.0℃，则后浇带封闭后使用阶段最大综合温差：
△T'=△T'1+△T'2-△T'3=16+5.2-6=15.2℃
将底板直线总长度L=119.5m，底板均厚H=1500，S（t）=0.28，及有关参数代人式（3），得温度应力σ'2=0.97MPa
σ'2为119.5m长基础底板中心位置附近最大拉应力，则公寓楼处衰减为γσ'2，取γ=0.6，则公寓楼区域处温度收缩应力σ2=γσ'2=0.6×0.97=0.58MPa
按照上述假定条件，本工程采用中国建研院SAP2000程序进行有限元计算复核，得后浇带封闭后该区域底板中心位置附近X向较大拉应力为0.55MPa，Y向较大拉应力为0.45MPa。此数值与上述计算σ2值很接近。
综合考虑上述两种，可估算出收缩和温差引起的公寓楼部分基础底板的最大拉应力：
σ=σ1+σ2=1.38+0.58=1.96MPa＜2.39MPa，抗裂安全度K=2.39/1.96=1.21＞1.15，满足抗裂要求。
从上面温度-应力双控计算结果分析，降温和收缩产生的拉应力不会引起基础混凝土贯穿裂缝。在采取合适的混凝土浇筑方法及良好的构造措施的前提下，基础底板的裂缝问题能得到较好的解决。
4大体积混凝土温度裂缝的控制措施
上述中关于定量分析中取值的研究与很多因素相关，其在施工中的参数具有一定的离散性，如大体积混凝土温度计算中，混凝土内部最高温度值、水平阻力系数及收缩影响系数等参数的取值直接影响到计算结果，这些都可能引起偏差。因此本工程的裂缝控制要求从原材料、设计、施工等方面进行综合控制。
4.1设计方面
(1)UEA补偿收缩混凝土结构自防水技术要求底板的UEA限制膨胀率不低于0.025％，本工程实测值为0.034％。
(2)设置后浇膨胀加强带，将传统后浇带做法与UEA混凝土膨胀加强带技术结合起来。本工程在纵横方向各设两道后浇带，将整个底板分成9个混凝土浇筑区间，在该条件下最大限度地削弱温度收缩应力Ea、△t。
(3)在满足强度、刚度、整体性和耐久性等结构计算的前提下，尽量降低混凝土强度
等级。可利用混凝土后期强度，以减小水泥用量，降低水化热。本工程基础底板混凝土强度等级比墙、柱降低两级。
(4)对大体积混凝土浇筑块体的温度、温度应力及收缩应力进行验算，确定大体积混凝土浇筑块体的升温峰值、内外温差(不超过25℃)及降温速度(不超过1.5℃，d)的控制指标，制订温控施工的技术措施。
4.2构造方面
为提高基础底板混凝土表面抗裂性能，在表面配置双向构造钢筋。本工程大体积混凝土承台板四周侧面及大于2m厚混凝土中间均设置双向构造筋。超长结构梁侧面应加强构造腰筋。在结构突变(或断面突变)部位易产生应力集中，转角和孔洞处增设构造筋加强。
4.3材料方面
(1)选用中低水化热的水泥(本工程原设计要求采用矿渣水泥，后因材料来源供应不上而只好采用普通水泥)。
(2)粗骨料选用5mm～40mm连续级配的石子，细骨料采用中、粗砂，严格控制骨料含泥量在1．5％以下。
(3)采用双掺技术，即混凝土中掺人一定量的優质粉煤灰或矿粉以代替部分水泥并提高混凝土的和易性，同时掺人具有缓凝、减水、膨胀的混凝土外加剂，以改善泵送混凝土工作性能和可靠性。
(4)大体积混凝土的配制应优化配合比设计，本工程因条件限制，地下室底板混凝土的配合比见表1(注：JEA为UEA系列换代产品)。
表1
4.4施工措施
本工程施工浇筑方案采用连续薄层推移式浇筑，利用分层斜面充分散热。同时，层面最长时间间隔不大于初凝时间；当层间间隔时间超过混凝土的初凝时间时，层面应按施工缝处理。泵送混凝土摊铺厚度≤500mm，并在浇筑过程中及时清除混凝土表面泌水。
混凝土浇筑完毕后，应及时按温控技术措施进行养护。本工程500mm厚超长底板仅覆盖1层薄膜保湿和1层麻袋保温，可满足要求，但大体积混凝土的温控养护必须高度重视。公寓楼核心墙下承台2.2m厚大体积混凝土采用保温方案：表面采用覆盖2层塑料薄膜保湿、1层5cm厚泡沫塑料板和2层麻袋保温，该措施可满足温控指标要求1住宅楼、办公楼核心筒下2.5m厚桩筏基础平面尺寸较大，中心温升接近绝热温升，为降低浇筑块体在入模温度基础上的最大温升值，采用外保内降方案，除保温外，在混凝土内部还设置冷却水管。冷却水管沿长向排列，水平间距为1.0m，浇筑后1d开始通水，通水流量1.2m3/h，水管进水口设换向控制阀门，不断调换进、回水方向，水温与混凝土的温度差控制在20℃～25℃：
对筏板混凝土基础施工进行现场监测，随时关注温度场的变化，如果内部最高温度或内外温差、降温速率超过警戒值应立刻调整养护方案。
5 结束语
综上所述，大体积混凝土温度控制是一项长期严峻的工作，其关键在于降低混凝土温度应力和提高混凝土本身抗拉性能。因此，在混凝土施工前，应对其温度和温度应力进行计算，加强施工过程中的监控，遇到突发问题应及时做好相应的控制措施，同时提高工程技术人员的综合技能，学习和引进国内外先进的技术和经验。最大限度地减少和避免温度裂缝的产生，从而保证工程建设的整体质量。
参考文献
[1] 周明荣;高层建筑大体积混凝土温度裂缝的形成与预防[J];广西质量监督导报;2009年11期
[2] 房进胜;韩新怀;大体积混凝土结构裂缝产生的原因及措施[A];土木建筑学术文库(第15卷)[C];2011年
文献标识码： A 文章编号：
摘要：随着我国社会经济的快速发展和城市化进程的不断加快，城市工程建设规模日趋大型化和复杂化，随之而来的混凝土温度裂缝问题逐渐成为了普遍性的问题。因此，文章结合工程实例，通过对混凝土的相关计算，针对混凝土裂缝产生的原因进行深入的分析，提出相关合理有效的控制措施。供工程技术人员参考。
关键词：大体积混凝土;温度裂缝;控制措施
Abstract: with the rapid development of economy of our country society and accelerating urbanization, the city engineering construction scale is large and complicated, with the temperature cracks of concrete problem gradually become the universal problems. Therefore, combining with engineering practice, by the related calculation of concrete, the causes of cracks in concrete thorough analysis, and put forward relevant reasonable and effective control measures. For reference of engineering technicians.
Keywords: mass concrete; Temperature crack; Control measures
城市工程建筑业的快速发展使得高层建筑等大型设备基础大量的出现。大体积混凝土广泛应用于工程的施工当中，在现代建设当中占有重要的地位。但是，温度裂缝作为混凝土结构中常见的现象，逐渐成为建筑工程技术人员面临的技术难题，直接影响到整体工程建设的质量。因此，分析温度裂缝产生的原因，寻找合理有效的控制措施，从而预防和避免裂缝的产生是十分必要的。
1工程概况
某建筑项目为大型商住楼，占地总面积为75627㎡，由地下室、商业裙房、商住楼组成，。底盘平面尺寸为119.5m×81.1m，为满足建筑使用功能的要求，该工程结构没有设温度缝，采用了超长超宽大底盘多塔复杂结构方案。
2大体积混凝土温度裂缝的成因分析
在固结过程中，大体积混凝土常因温度下降引起开裂，裂缝出现过程基本上可分为3个活动期：
2.1初期裂缝
初期是指浇筑后的升温期。在此期间，由于水化热使混凝土浇筑后1～3d温度急剧上升，内热外冷引起“自约束应力”，超过混凝土抗拉强度即引起初期裂缝。
2.2中期裂缝
中期是指水化热降温期。当水化热温升达到峰值之后便逐渐下降，水化热散尽时结构物的温度接近于周围气温，在此期间结构物冷缩（另外还增加干缩）引起“外约束应力”，当超过混凝土抗拉强度便引起中期裂缝。
2.3后期裂缝
后期是指“准稳定期”。当混凝土接近周围气温之后即保持相对稳定，随季节温度和日温度而变化，如暴露在外面受到寒流袭击引起裂缝，混凝土干缩也会引起开裂，因其效果与降温引起的收缩变形相似，通常采用当量温度表示，并与温度变化共同考虑。这些称为后期裂缝。 针对不同的混凝土厚度和外界条件，早期、中期与后期裂缝产生的大小程度有所不同。对于厚度较薄的大面积混凝土，由于水化热能较快的通过混凝土上下表面很快散去，其早期和中期裂缝问题可弱化，后期裂缝为主要问题；但对于大体积混凝土，其早中期裂缝问题比较突出。
3 大体积混凝土温度裂缝控制验算分析
本工程地下室底板平面尺寸为119.5m×81.1m，面积为8877m2，混凝土总用量为12246m3。基础底板标高为-8.75m，设计混凝土强度等级为C40，抗渗等级S8。施工方式为泵送混凝土，采用52.5号普通水泥，内掺UEA，要求UEA补偿收缩混凝土的限制膨胀率ε，不低于2.5×104。混凝土线膨胀系数为1.0×10-5/℃。本工程基础底板超长超宽，且公寓楼、办公楼核心筒下基础桩筏承台及l#住宅楼桩筏承台均为大体积混凝土。为此，本文以公寓楼核心墙下桩筏基础承台大体积混凝土为例进行定量与定性分析。
3.1温度计算
3.1.1混凝土水化热最高温升值:
（1）
式(1)中：W1、W2、F分别为单方混凝土水泥用量、UEA用量、粉煤灰或矿粉用量（kg/m3）；Q1、Q2分别为水泥、UEA的水化热，取Q1=461kJ/kg，Q2=260kJ/kg；混凝土密度ρc=2450kg/m3，混凝土比热Cc=0.97kJ/kg·℃。将上述参數代入式（1）得：
△Tmax=86.2℃
参照不同浇筑厚度大体积混凝土龄期绝热温升曲线图，混凝土浇捣施工时，散热影响系数ξ∈取0.65，则混凝土内部实际最高温升值△T1=△ξTmax=56.0℃。
3.1.2本工程公寓楼部分底板施工期在秋季11月初，混凝土浇筑温度△Tj=24℃，环境温度取22.0℃，混凝土内部最高温度值按（2）式计算：
Tmax=Tj+△T1（2）
则混凝土内部最高温度Tmax=24+56.0=80.0(℃)
混凝土内外温差：88.0-22.0=58.0(℃)﹥25℃
根据《块体基础大体积混凝土施工技术规程》（YBJ224-91）的要求规定：混凝土浇筑块体的里外温差不应超过25℃。因此需采取温控措施，当混凝土内部为最高温度时混凝土表面温度应控制在不小于53℃左右，以控制早期、中期裂缝。表面温度的控制可通过材料热工系数计算，采取调整保温层的厚度来解决。
3.2.2后浇带封闭后混凝土温度收缩应力
本工程负二层地下室气温：冬天取平均10℃，夏天取平均26℃，温差△=l6℃；根据有关资料，基础底板最终收缩量取2.0×10-4，本工程施工期理论计算已完成收缩1.48×10-4。则正常使用阶段最大收缩变形值ε'd=0.52×10-4，收缩当量温差△T'2=5.2℃；在正常使用阶段，地下室底板因直接接触地基土，混凝土表面始终处于湿润状态，UEA能保持微膨胀状态，UEA限制膨胀率取ε'y=6×10-5，UEA补偿当量温差△T'1=εy/a=6.0℃，则后浇带封闭后使用阶段最大综合温差：
△T'=△T'1+△T'2-△T'3=16+5.2-6=15.2℃
将底板直线总长度L=119.5m，底板均厚H=1500，S（t）=0.28，及有关参数代人式（3），得温度应力σ'2=0.97MPa
σ'2为119.5m长基础底板中心位置附近最大拉应力，则公寓楼处衰减为γσ'2，取γ=0.6，则公寓楼区域处温度收缩应力σ2=γσ'2=0.6×0.97=0.58MPa
按照上述假定条件，本工程采用中国建研院SAP2000程序进行有限元计算复核，得后浇带封闭后该区域底板中心位置附近X向较大拉应力为0.55MPa，Y向较大拉应力为0.45MPa。此数值与上述计算σ2值很接近。
综合考虑上述两种，可估算出收缩和温差引起的公寓楼部分基础底板的最大拉应力：
σ=σ1+σ2=1.38+0.58=1.96MPa＜2.39MPa，抗裂安全度K=2.39/1.96=1.21＞1.15，满足抗裂要求。
从上面温度-应力双控计算结果分析，降温和收缩产生的拉应力不会引起基础混凝土贯穿裂缝。在采取合适的混凝土浇筑方法及良好的构造措施的前提下，基础底板的裂缝问题能得到较好的解决。
4大体积混凝土温度裂缝的控制措施
上述中关于定量分析中取值的研究与很多因素相关，其在施工中的参数具有一定的离散性，如大体积混凝土温度计算中，混凝土内部最高温度值、水平阻力系数及收缩影响系数等参数的取值直接影响到计算结果，这些都可能引起偏差。因此本工程的裂缝控制要求从原材料、设计、施工等方面进行综合控制。
4.1设计方面
(1)UEA补偿收缩混凝土结构自防水技术要求底板的UEA限制膨胀率不低于0.025％，本工程实测值为0.034％。
(2)设置后浇膨胀加强带，将传统后浇带做法与UEA混凝土膨胀加强带技术结合起来。本工程在纵横方向各设两道后浇带，将整个底板分成9个混凝土浇筑区间，在该条件下最大限度地削弱温度收缩应力Ea、△t。
(3)在满足强度、刚度、整体性和耐久性等结构计算的前提下，尽量降低混凝土强度
等级。可利用混凝土后期强度，以减小水泥用量，降低水化热。本工程基础底板混凝土强度等级比墙、柱降低两级。
(4)对大体积混凝土浇筑块体的温度、温度应力及收缩应力进行验算，确定大体积混凝土浇筑块体的升温峰值、内外温差(不超过25℃)及降温速度(不超过1.5℃，d)的控制指标，制订温控施工的技术措施。
4.2构造方面
为提高基础底板混凝土表面抗裂性能，在表面配置双向构造钢筋。本工程大体积混凝土承台板四周侧面及大于2m厚混凝土中间均设置双向构造筋。超长结构梁侧面应加强构造腰筋。在结构突变(或断面突变)部位易产生应力集中，转角和孔洞处增设构造筋加强。
4.3材料方面
(1)选用中低水化热的水泥(本工程原设计要求采用矿渣水泥，后因材料来源供应不上而只好采用普通水泥)。
(2)粗骨料选用5mm～40mm连续级配的石子，细骨料采用中、粗砂，严格控制骨料含泥量在1．5％以下。
(3)采用双掺技术，即混凝土中掺人一定量的優质粉煤灰或矿粉以代替部分水泥并提高混凝土的和易性，同时掺人具有缓凝、减水、膨胀的混凝土外加剂，以改善泵送混凝土工作性能和可靠性。
(4)大体积混凝土的配制应优化配合比设计，本工程因条件限制，地下室底板混凝土的配合比见表1(注：JEA为UEA系列换代产品)。
表1
4.4施工措施
本工程施工浇筑方案采用连续薄层推移式浇筑，利用分层斜面充分散热。同时，层面最长时间间隔不大于初凝时间；当层间间隔时间超过混凝土的初凝时间时，层面应按施工缝处理。泵送混凝土摊铺厚度≤500mm，并在浇筑过程中及时清除混凝土表面泌水。
混凝土浇筑完毕后，应及时按温控技术措施进行养护。本工程500mm厚超长底板仅覆盖1层薄膜保湿和1层麻袋保温，可满足要求，但大体积混凝土的温控养护必须高度重视。公寓楼核心墙下承台2.2m厚大体积混凝土采用保温方案：表面采用覆盖2层塑料薄膜保湿、1层5cm厚泡沫塑料板和2层麻袋保温，该措施可满足温控指标要求1住宅楼、办公楼核心筒下2.5m厚桩筏基础平面尺寸较大，中心温升接近绝热温升，为降低浇筑块体在入模温度基础上的最大温升值，采用外保内降方案，除保温外，在混凝土内部还设置冷却水管。冷却水管沿长向排列，水平间距为1.0m，浇筑后1d开始通水，通水流量1.2m3/h，水管进水口设换向控制阀门，不断调换进、回水方向，水温与混凝土的温度差控制在20℃～25℃：
对筏板混凝土基础施工进行现场监测，随时关注温度场的变化，如果内部最高温度或内外温差、降温速率超过警戒值应立刻调整养护方案。
5 结束语
综上所述，大体积混凝土温度控制是一项长期严峻的工作，其关键在于降低混凝土温度应力和提高混凝土本身抗拉性能。因此，在混凝土施工前，应对其温度和温度应力进行计算，加强施工过程中的监控，遇到突发问题应及时做好相应的控制措施，同时提高工程技术人员的综合技能，学习和引进国内外先进的技术和经验。最大限度地减少和避免温度裂缝的产生，从而保证工程建设的整体质量。
参考文献
[1] 周明荣;高层建筑大体积混凝土温度裂缝的形成与预防[J];广西质量监督导报;2009年11期
[2] 房进胜;韩新怀;大体积混凝土结构裂缝产生的原因及措施[A];土木建筑学术文库(第15卷)[C];2011年