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【摘 要】 对于大积混凝土裂缝的控制，可从原材料的选用、配合比的设计、混凝土的浇捣与养护、底板砼的降温保温以及对底板混凝土采用计算机自动测温系统等措施，而达到对大体积混凝土裂缝的控制。
【关键词】 大体积混凝土；设计配合比；计算机测温；保温降温
1、工程概况
新安江国际大酒店工程是杭州建德市中心城区改造工程的核心工程，位于建德市江滨路2号，最大建筑高度98.5米，地下1层，地上27层，总建筑面积为52424m2，采用框架抗震墙结构，建成后将成为建德市最重要的标志性建筑。本工程地下室建筑面积为13230m2，底板厚度最薄处为800mm，混凝土量达16000m3。其中主楼联体承台板区域面积达1200m2，厚度为2.1米，电梯井处的厚度达4.2米，属超大面积、超大厚度的大体积混凝土浇筑施工。设计要求主楼联体承台板及地下室底板混凝土均采用强度等级为C40、抗渗等级为S8、内掺12%UEA-H微膨胀剂的抗渗混凝土。针对大体积混凝土的特点，为有效降低混凝土内部温度，减小混凝土的内外温差，防止内外温差过大，产生温度裂缝，我们从混凝土的原材料质量控制、配合比的设计、混凝土的浇捣与养护、降温保温、对底板混凝土进行计算机自动测温等各个环节采取了相应的措施。
2、大体积混凝土的特点
大体积混凝土结构，由外荷载引起裂缝的可能性较小，而由于水泥水化过程中释放的水化热引起的温度变化和混凝土收缩，因而产生的温度应力和收缩力，将是其产生裂缝的主要因素。这些裂缝往往会给工程带来不同程度的危害，因此控制温度应力和温度变形缝的开展，是施工中采取措施的重点。
大体积混凝土由于截面大，水泥用量大，水泥水化释放的水化热会产生较大的温度变化，由此形成的温度应力是导致产生裂缝的主要原因，这种裂缝分为两种：
（1）混凝土浇筑的初期，水泥水化产生大量水化热，使混凝土的温度很快上升，但由于混凝土表面散热条件较好，热量可向大气中散发，因而温度上升较少，而混凝土内部由于散热条件较差，热量散发少，因而温度上长较多，内外形成温度梯度，形成内约束，结果混凝土内部产生压应力，面层产生拉应力，当该拉应力超过砼的抗拉强度时，混凝土表面就产生裂缝。
（2）混凝土浇筑后数日，水泥水化热基本上已释放完，混凝土从最高温度逐渐降温，降温的结果弓|起混凝土收缩，再加上由于混凝土中多余水分蒸发、碳化引起的体积收缩变形，受到地基和结构边界条件的约束，不能自由变形，导致产生温度应力，当温度应力超过混凝土的抗拉强度时，则从约束面开始向上开裂形成温度裂缝，如果温度应力足够大，严重时可能产生贯穿裂缝，破坏了结构的整体性，耐久性和防水性，影响正常使用，为此，应尽一切可能坚决杜绝贯穿裂缝的产生。
（3）外界气温变化也是引起混凝土裂缝的重要原因之一。应根据工程所在地的实际气象情况，在已施工完成的砼表面进行相应的覆盖保温、浇水保湿等措施。
3、原材料的选用及配合比的设计
3.1大体积混凝土原材料选择：
（1）水泥：海螺牌42.5级普通硅酸盐水泥，虽然矿渣水泥水化热比普通硅水泥低，但泌水性、干缩性比普硅水泥大，而且由于当地市场紧缺，因此选用普硅水泥，通过掺加掺合料来降低混凝土的水化热。
（2）粗细骨料：石子采用当地产碎石粒径为5～31.5mm连续级配，含泥量小于1%；黄砂选用富春江中河砂，细度模数为2.5左右，含泥量小于1%。
（3）掺和料：HL矿物外加剂，浙江合力新型建材有限公司生产；粉煤灰，衢化生产。通过掺和适量的矿粉，一方面可以等量取代部分水泥，降低混凝土的水化热；另一方面，利用矿粉的超细颗粒使混凝土更加密实。同时，根据试验掺和矿粉后可以使UEA-H的膨胀效果更好，提高混凝土的抗渗防裂性能。
（4）复合膨胀剂：HEA，要求其组分包括UEA-Y和缓凝高效减水剂，商品砼厂与供货厂家协商，根据要求配制生产。掺和12%UEA-H膨胀剂后可以使混凝土具有微膨胀性，补偿混凝土的部分收缩，提高砼的抗裂性。掺和ZWL-A-Ⅱ缓凝高效减水剂后，可以减水15%以上，进而减少水泥用量，降低混凝土的水化热，还可以利用缓凝作用，使混凝土的初凝时间达到10h以上，避免浇筑过程出现施工冷缝。
（5）水：采用符合国家标准的生活用水。
3.2主楼联体承台板混凝土配合设计比：
由于主楼联体承台板基本厚度为2100mm，局部厚度为4200mm，属于超大体积混凝土。因此混凝土配合比的设计与优化是本工程底板混凝土浇筑质量的根本保证，混凝土配合比设计需在确保混凝土强度、抗渗性和可泵性的前提下，合理选择外加剂和原材料，充分利用混凝土的后期强度，减少水泥用量，降低混凝土内部水化热的环节上深下功夫，以减低温度应力和实现裂缝控制。经过试验室多次试配后，混凝土配合比确定为：（见下表）
3.3几点说明
（1）原材料选择符合降低大体积混凝土中心温度的要求，如集料和掺和料；UEA—Y膨胀剂用以补偿混凝土冷缩；ZWL-A-Ⅱ缓凝高效减水剂延缓混凝土水化热高峰等。
（2）大体积混凝土设计配合比主要特点在满足设计和施工混凝土强度等级和混凝土流动性能的条件下降低水泥用量，较有效的控制内外温差在一定范围内。根据经验，C40，水泥用量在380-400kg/立方米，2.1米厚混凝土中心温度约65-70℃左右，如设计配合比用100kg/立方米矿粉代替100kg/立方米水泥，估计降底中心温度15℃左右。
（3）混凝土拌和用水当中酌情掺入一定量的冰块，把水温降低到10℃以内。
4、混凝土浇筑及养护
4.1混凝土浇筑时严格按照施工方案实施，在浇筑过程中下料不宜过快，避免混凝土堆积，采用分层斜面浇筑法，分段分层，逐層向前推进，浇捣时严格控制振捣棒插入深度及振捣时间，振捣棒要求快插慢拔，确保混凝土浇捣密实，同时也不能过振，以气泡不上升，表面呈现浮浆、平整和混凝土不再沉落为准，防止过振后混凝土表面浆体过多出现收缩裂缝。 4.2混凝土振捣后，在混凝土收水初凝前，用木蟹压实抹干，终凝前再用铁板压光一遍，闭合收缩裂缝，然后在混凝土表面覆盖塑料薄膜一层，再覆盖草包进行覆盖养护，草包厚度根据测温情况及时调整。养护时要保持混凝土表面适宜的潮湿条件，以防止混凝土表面脱水而产生干缩裂缝。
5、底板砼的测温、降温与保温
本工程底板砼属于超大体积混凝土，能够及时掌握混凝土内部温度的动态变化，为混凝土的降温和养护的提供有效的参数，砼测温显得十分的重要。尤其是在主楼联体承台板厚达2100mm砼内部温度较高，为降底砼内外温差，防止底板产生裂缝，在砼内部设置“冷却循环系统”是十分必要的。在升温阶段时做好供温，在降温阶段控制（延缓）降温速率，做好保温保温工作。
5.1、底板砼测温
为较详细和全面的了解底板砼在硬化过程当中的发热规律和内外温差的关系，了解砼的内部最高温度与表面最低之差控制是否在25℃以内，砼内部最高温度是否超过55℃，便于及时调整和完善降温、保温、和保湿措施，防止有害裂缝的产生，本工程主楼联体承台板区块超厚大体积砼测温工作委托“浙江建工科技检测中心”实施，并制定相应的砼温度监测方案。
本工程测温采用浙大研制的电脑实时测温系统，可自动连续地对砼内部温度进行监测，并自动收集存储温度数据信息。结构预埋的温度传感器通过模块、导线将温度数据反映到办公室的电脑上，分郑辨率达0.5℃。在测温过程中，检测单位及时向项目部反馈了检测信息，以便项目部及时掌握砼的温度信息，及时加强砼降温、保温及养护措施，有效控制了砼内外温差，使砼温控指标符合要求，确保了本工程底板的施工質量。
5.2、底板砼降温与保温
A、本工程主楼联体承台板厚度大，砼浇筑后，内部温度控制成为混凝土质量好坏的重要因素。根据经验，以混凝土入模温度20℃测算，C40、2.1米厚混凝土中心温度峰值约65-70℃左右，因此在2.1米厚底板内部埋设ф50@1200的薄壁钢管作为水平冷却管并通入自来水进行冷却降温。水平冷却管均设置在底板厚度中部，进出口的水温在第1—4天内每2小时测一次，第5—7天内每4小时测一次。
B、根据测温的结果随时调整进水温度及流量，控制混凝土的内部最高温度与表面最低温度之差控制在25℃以内，混凝土内部最高温度不超过55℃。
C、2100mm厚的底板内冷却管出水口集中设置在核心筒电梯井坑内，并在主楼联体承台板周圈砌筑250高挡水墙，以便在采用循环冷却水降温、采用塑料薄膜及二层润湿草包进行覆盖保温养护后，砼内外温差仍超过规定要求时，利用冷却管出水口排出的热水进行蓄水保温养护，把内部最高温度与表面最低温度之差控制在25℃以内。
6、实施效果
（1）根据测温报告测温数据反应，由于联承台板砼厚度较大，所以在混凝土浇筑后的前72小时内砼中心温度较高，砼内外温差较大，砼最高温中心度为53℃，砼内外温差最大值为23.4℃。而在砼浇筑三天以后砼的内外最大温差基本控制在20℃以内。
（2）该联体承台板浇筑完工15天，经现场察验，未发现因温差过大而引起的温度应力结构裂缝，对大体积混凝土的温控防裂取得了满意的效果。
【关键词】 大体积混凝土；设计配合比；计算机测温；保温降温
1、工程概况
新安江国际大酒店工程是杭州建德市中心城区改造工程的核心工程，位于建德市江滨路2号，最大建筑高度98.5米，地下1层，地上27层，总建筑面积为52424m2，采用框架抗震墙结构，建成后将成为建德市最重要的标志性建筑。本工程地下室建筑面积为13230m2，底板厚度最薄处为800mm，混凝土量达16000m3。其中主楼联体承台板区域面积达1200m2，厚度为2.1米，电梯井处的厚度达4.2米，属超大面积、超大厚度的大体积混凝土浇筑施工。设计要求主楼联体承台板及地下室底板混凝土均采用强度等级为C40、抗渗等级为S8、内掺12%UEA-H微膨胀剂的抗渗混凝土。针对大体积混凝土的特点，为有效降低混凝土内部温度，减小混凝土的内外温差，防止内外温差过大，产生温度裂缝，我们从混凝土的原材料质量控制、配合比的设计、混凝土的浇捣与养护、降温保温、对底板混凝土进行计算机自动测温等各个环节采取了相应的措施。
2、大体积混凝土的特点
大体积混凝土结构，由外荷载引起裂缝的可能性较小，而由于水泥水化过程中释放的水化热引起的温度变化和混凝土收缩，因而产生的温度应力和收缩力，将是其产生裂缝的主要因素。这些裂缝往往会给工程带来不同程度的危害，因此控制温度应力和温度变形缝的开展，是施工中采取措施的重点。
大体积混凝土由于截面大，水泥用量大，水泥水化释放的水化热会产生较大的温度变化，由此形成的温度应力是导致产生裂缝的主要原因，这种裂缝分为两种：
（1）混凝土浇筑的初期，水泥水化产生大量水化热，使混凝土的温度很快上升，但由于混凝土表面散热条件较好，热量可向大气中散发，因而温度上升较少，而混凝土内部由于散热条件较差，热量散发少，因而温度上长较多，内外形成温度梯度，形成内约束，结果混凝土内部产生压应力，面层产生拉应力，当该拉应力超过砼的抗拉强度时，混凝土表面就产生裂缝。
（2）混凝土浇筑后数日，水泥水化热基本上已释放完，混凝土从最高温度逐渐降温，降温的结果弓|起混凝土收缩，再加上由于混凝土中多余水分蒸发、碳化引起的体积收缩变形，受到地基和结构边界条件的约束，不能自由变形，导致产生温度应力，当温度应力超过混凝土的抗拉强度时，则从约束面开始向上开裂形成温度裂缝，如果温度应力足够大，严重时可能产生贯穿裂缝，破坏了结构的整体性，耐久性和防水性，影响正常使用，为此，应尽一切可能坚决杜绝贯穿裂缝的产生。
（3）外界气温变化也是引起混凝土裂缝的重要原因之一。应根据工程所在地的实际气象情况，在已施工完成的砼表面进行相应的覆盖保温、浇水保湿等措施。
3、原材料的选用及配合比的设计
3.1大体积混凝土原材料选择：
（1）水泥：海螺牌42.5级普通硅酸盐水泥，虽然矿渣水泥水化热比普通硅水泥低，但泌水性、干缩性比普硅水泥大，而且由于当地市场紧缺，因此选用普硅水泥，通过掺加掺合料来降低混凝土的水化热。
（2）粗细骨料：石子采用当地产碎石粒径为5～31.5mm连续级配，含泥量小于1%；黄砂选用富春江中河砂，细度模数为2.5左右，含泥量小于1%。
（3）掺和料：HL矿物外加剂，浙江合力新型建材有限公司生产；粉煤灰，衢化生产。通过掺和适量的矿粉，一方面可以等量取代部分水泥，降低混凝土的水化热；另一方面，利用矿粉的超细颗粒使混凝土更加密实。同时，根据试验掺和矿粉后可以使UEA-H的膨胀效果更好，提高混凝土的抗渗防裂性能。
（4）复合膨胀剂：HEA，要求其组分包括UEA-Y和缓凝高效减水剂，商品砼厂与供货厂家协商，根据要求配制生产。掺和12%UEA-H膨胀剂后可以使混凝土具有微膨胀性，补偿混凝土的部分收缩，提高砼的抗裂性。掺和ZWL-A-Ⅱ缓凝高效减水剂后，可以减水15%以上，进而减少水泥用量，降低混凝土的水化热，还可以利用缓凝作用，使混凝土的初凝时间达到10h以上，避免浇筑过程出现施工冷缝。
（5）水：采用符合国家标准的生活用水。
3.2主楼联体承台板混凝土配合设计比：
由于主楼联体承台板基本厚度为2100mm，局部厚度为4200mm，属于超大体积混凝土。因此混凝土配合比的设计与优化是本工程底板混凝土浇筑质量的根本保证，混凝土配合比设计需在确保混凝土强度、抗渗性和可泵性的前提下，合理选择外加剂和原材料，充分利用混凝土的后期强度，减少水泥用量，降低混凝土内部水化热的环节上深下功夫，以减低温度应力和实现裂缝控制。经过试验室多次试配后，混凝土配合比确定为：（见下表）
3.3几点说明
（1）原材料选择符合降低大体积混凝土中心温度的要求，如集料和掺和料；UEA—Y膨胀剂用以补偿混凝土冷缩；ZWL-A-Ⅱ缓凝高效减水剂延缓混凝土水化热高峰等。
（2）大体积混凝土设计配合比主要特点在满足设计和施工混凝土强度等级和混凝土流动性能的条件下降低水泥用量，较有效的控制内外温差在一定范围内。根据经验，C40，水泥用量在380-400kg/立方米，2.1米厚混凝土中心温度约65-70℃左右，如设计配合比用100kg/立方米矿粉代替100kg/立方米水泥，估计降底中心温度15℃左右。
（3）混凝土拌和用水当中酌情掺入一定量的冰块，把水温降低到10℃以内。
4、混凝土浇筑及养护
4.1混凝土浇筑时严格按照施工方案实施，在浇筑过程中下料不宜过快，避免混凝土堆积，采用分层斜面浇筑法，分段分层，逐層向前推进，浇捣时严格控制振捣棒插入深度及振捣时间，振捣棒要求快插慢拔，确保混凝土浇捣密实，同时也不能过振，以气泡不上升，表面呈现浮浆、平整和混凝土不再沉落为准，防止过振后混凝土表面浆体过多出现收缩裂缝。 4.2混凝土振捣后，在混凝土收水初凝前，用木蟹压实抹干，终凝前再用铁板压光一遍，闭合收缩裂缝，然后在混凝土表面覆盖塑料薄膜一层，再覆盖草包进行覆盖养护，草包厚度根据测温情况及时调整。养护时要保持混凝土表面适宜的潮湿条件，以防止混凝土表面脱水而产生干缩裂缝。
5、底板砼的测温、降温与保温
本工程底板砼属于超大体积混凝土，能够及时掌握混凝土内部温度的动态变化，为混凝土的降温和养护的提供有效的参数，砼测温显得十分的重要。尤其是在主楼联体承台板厚达2100mm砼内部温度较高，为降底砼内外温差，防止底板产生裂缝，在砼内部设置“冷却循环系统”是十分必要的。在升温阶段时做好供温，在降温阶段控制（延缓）降温速率，做好保温保温工作。
5.1、底板砼测温
为较详细和全面的了解底板砼在硬化过程当中的发热规律和内外温差的关系，了解砼的内部最高温度与表面最低之差控制是否在25℃以内，砼内部最高温度是否超过55℃，便于及时调整和完善降温、保温、和保湿措施，防止有害裂缝的产生，本工程主楼联体承台板区块超厚大体积砼测温工作委托“浙江建工科技检测中心”实施，并制定相应的砼温度监测方案。
本工程测温采用浙大研制的电脑实时测温系统，可自动连续地对砼内部温度进行监测，并自动收集存储温度数据信息。结构预埋的温度传感器通过模块、导线将温度数据反映到办公室的电脑上，分郑辨率达0.5℃。在测温过程中，检测单位及时向项目部反馈了检测信息，以便项目部及时掌握砼的温度信息，及时加强砼降温、保温及养护措施，有效控制了砼内外温差，使砼温控指标符合要求，确保了本工程底板的施工質量。
5.2、底板砼降温与保温
A、本工程主楼联体承台板厚度大，砼浇筑后，内部温度控制成为混凝土质量好坏的重要因素。根据经验，以混凝土入模温度20℃测算，C40、2.1米厚混凝土中心温度峰值约65-70℃左右，因此在2.1米厚底板内部埋设ф50@1200的薄壁钢管作为水平冷却管并通入自来水进行冷却降温。水平冷却管均设置在底板厚度中部，进出口的水温在第1—4天内每2小时测一次，第5—7天内每4小时测一次。
B、根据测温的结果随时调整进水温度及流量，控制混凝土的内部最高温度与表面最低温度之差控制在25℃以内，混凝土内部最高温度不超过55℃。
C、2100mm厚的底板内冷却管出水口集中设置在核心筒电梯井坑内，并在主楼联体承台板周圈砌筑250高挡水墙，以便在采用循环冷却水降温、采用塑料薄膜及二层润湿草包进行覆盖保温养护后，砼内外温差仍超过规定要求时，利用冷却管出水口排出的热水进行蓄水保温养护，把内部最高温度与表面最低温度之差控制在25℃以内。
6、实施效果
（1）根据测温报告测温数据反应，由于联承台板砼厚度较大，所以在混凝土浇筑后的前72小时内砼中心温度较高，砼内外温差较大，砼最高温中心度为53℃，砼内外温差最大值为23.4℃。而在砼浇筑三天以后砼的内外最大温差基本控制在20℃以内。
（2）该联体承台板浇筑完工15天，经现场察验，未发现因温差过大而引起的温度应力结构裂缝，对大体积混凝土的温控防裂取得了满意的效果。