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【摘 要】 现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工，如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。它主要的特点就是体积大，一般实体最小尺寸大于或等于1m.它的表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部升温比较快。混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。所以必须从根本上分析它，来保证施工的质量。
【关键词】 外加剂；降温钢管；水化热控制；全面分层浇筑大体积混凝土测温；大体积混凝土裂缝；大体积混凝土养护
【中图分类号】 TU755.1 【文献标识码】 A 【文章编号】 1727-5123（2013）06-038-02
1 定义
混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土，称之为大体积混凝土。大体积混凝土与普通混凝土的区别表面上看是厚度不同，但其实质的区别是由于混凝土中水泥水化要产生热量，大体积混凝土内部的热量不如表面的热量散失得快，造成内外温差过大，其所产生的温度应力可能会使混凝土开裂。因此判断是否属于大体积混凝土既要考虑厚度这一因素，又要考虑水泥品种、强度等级、每立方米水泥用量等因素，比较准确的方法是通过计算水泥水化热所引起的混凝土的温升值与环境温度的差值大小来判别，一般来说，当其差值小于25℃时，其所产生的温度应力将会小于混凝土本身的抗拉强度，不会造成混凝土的开裂，当差值大于25℃时，其所产生的温度应力有可能大于混凝土本身的抗拉强度，造成混凝土的开裂，此时就可判定该混凝土属大体积混凝土。
2 大体积混凝土控制的要点
2.1 当代建筑规模越来越大，大体积混凝土施工技术的应用越来越普遍，如何制定可行的大体积混凝土施工方案及在施工过程中采取有效措施保证大体积混凝土的质量显得尤为重要。大体积混凝土由于截面大、水泥用量大、内外温差大、温度收缩应力大，很容易导致大体积混凝土裂缝产生。依据大体积混凝土施工规范，做好大体积混凝土内外温差措施的控制及测温记录、大体积混凝土的浇筑、大体积混凝土养护，是保证大体积混凝土施工质量的关键因素。大体积混凝土施工阶段所产生的温度裂缝，一方面是混凝土内部因素：由于内外温差而产生的；另一方面是混凝土的外部因素：结构的外部约束和混凝土各质点间的约束，阻止混凝土收缩变形，混凝土抗压强度较大，但受拉力却很小，所以温度应力一旦超过混凝土能承受的抗拉强度时，即会出现裂缝。这种裂缝的宽度在允许限值内，一般不会影响结构的强度，但却对结构的耐久性有所影响，因此必须予以重视和加以控制。
3 大体积混凝土施工过程中质量控制
3.1 产生裂缝的原因。
3.1.1 水泥水化热：水泥在水化过程中要释放出一定的热量，而大体积混凝土结构断面较厚，表面系数相对较小，所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去，以至于越积越高，使内外温差增大。单位时间混凝土释放的水泥水化热，与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关，并随混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热，实际上内部的最高温度，多数发生在浇筑后的最初3～5天。
3.1.2 外界气温变化：大体积混凝土在施工阶段，它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降，大大增加内外层混凝土温差，这对大体积混凝土是极为不利的。温度应力是由于温差引起温度变形造成的；温差愈大，温度应力也愈大。同时，在高温条件下，大体积混凝土不易散热，混凝土内部的最高温度一般可达60～65℃，并且有较长的延续时间。因此，应采取温度控制措施，防止混凝土内外温差引起的温度应力。
3.1.3 混凝土的收缩：混凝土中约20℅的水分是水泥硬化所必须的，而约80%的水分要蒸发。多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩。混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。如果混凝土收缩后，再处于水饱和状态，还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化，这对混凝土是很不利的。影响混凝土收缩，主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺（特别是养护条件）等。
3.2 施工过程中的措施。
2.3.1 控制水泥水化热措施：要求水泥选用低收缩率、低水化热的普通硅酸盐水泥（P.O42.5或P.O52.5），含碱量≤0.6%，铝酸三钙含量≤5%；水泥温度≤50℃，七天水化热<300kJ/kg；水泥用量控制在260Kg/m3，胶凝材料总量控制在380～420Kg/m3，水胶比≤0.42。
粗骨料选用温度线膨胀系数较小的非碱活性或低碱活性、连续级配良好的石灰岩碎石，粒径为5～31.5mm，含泥量小于1%，优化混凝土配合比，减少水泥用量。细骨料选用非碱活性或低碱活性的中粗砂，细度模数为2.5～3.2，含泥量小于1%；砂率为40%～45%，0.315mm过筛率不小于15%；优化混凝土配合比，减少水泥用量。
搅拌用水使用地下井水，确保混凝土的入模温度控制在28℃以下，水泥在初始温度较低状态下进行水化反应。
掺加一级粉煤灰、S95级矿粉，取代部分水泥，减少水泥用量，降低水化热。掺加聚羧酸减水剂，减水率达到25%以上，大幅度降低水泥用量，降低水化热。
2.3.2 大体积混凝土浇筑温度控制：大体积混凝土的浇筑应合理分段分层进行，使混凝土沿高度均匀上升；浇筑应在室外气温较低时进行，混凝土浇筑温度不宜超过28℃。混凝土拌和物在浇筑工作面的坍落度不宜大于160mm。大体积砼养护时的温度控制一般有两种方法：一种是降温法，即在砼浇筑成型后，通过循环冷却水降温，从结构物的内部进行温度控制；另一种是保温法，即砼浇筑成型后，通过保温材料、碘钨灯或定时喷浇热水、蓄存热水等办法，提高砼表面及四周散热面的温度，从结构物的外部进行温度控制。保温法基本原理是利用砼的初始温度加上水泥水化热的温升，在缓慢的散热过程中（通过人为控制），使砼获得必要的强度。 2.3.3 大体积混凝土施工现场温控监测措施：
2.3.3.1 大体积混凝土浇筑体内监测点的布置，应以能真实反映出混凝土浇筑 体内最高温升、芯部与表层温差、降温速率及环境温度为原则。
2.3.3.2 监测点的布置范围以所选混凝土浇筑体平面图对称轴线的半条轴线为 测试区，在测试区内监测点的布置应考虑其代表性按平面分层布置；在基础平面对称轴线上，监测点不宜少于4处，布置应充分考虑结构的几何尺寸。
2.3.3.3 沿混凝土浇筑体厚度方向，应布置外表、底面和中心温度测点，其余 测点布设间距不宜大于600mm。
2.3.3.4 大体积混凝土浇筑体芯部与表层温差、降温速率、环境温度及应变的测量，在混凝土浇筑后，每昼夜应不少于4次；入模温度的测量，每台班不少于2次。
2.3.3.5 混凝土浇筑体的表层温度，宜以混凝土表面以内50mm处的温度为准。
2.3.3.6 测量混凝土温度时，测温计不应受外界气温的影响，并应在测温孔内 至少留置3mm。根据工地条件，可釆用热电偶、热敏电阻等预埋式温度计检 测混凝土的温度。
2.3.3.7 测温过程中宜及时描绘出各点的温度变化曲线和断面的温度分布曲线。
2.3.4 大体积混凝土养护控制措施：大体积砼养护主要是保持适宜的温度和湿度条件。即：a.保温养护作用：①减少砼表面的热扩散，减小砼表面的温度梯度，防止产生表面裂缝。②延长散热时间，充分发挥砼的潜力和材料的松弛特性。使砼的平均总温差所产生的拉应力小于砼抗拉强度，防止产生贯穿裂缝。b.保湿养护的作用：①刚浇筑不久的砼，尚处于凝固硬化阶段，水化的速度较快，适宜的潮湿条件可防止砼表面脱水而产生干缩裂缝。②砼在潮湿条件下，可使水泥的水化作用顺利进行，提高砼的极限拉伸强度。
4 水化热计算
根据“降低混凝土水化热及控制混凝土内外温差措施” ，先计算混凝土中水泥水化热的绝热最高温升值，再计算混凝土的内部中心温度及表面温度，将两者之差值控制在25℃范围内；此外还需计算各龄期的收缩变形值、收缩当量温差及弹性模量，然后再计算可能产生的最大温度收缩应力。如该收缩应力不超过混凝土抗拉强度，则表示采取的防裂控制措施有效、预防裂缝出现；如超过混凝土的抗拉强度，则应采取调整混凝土的入模温度，降低水化热升值，从而降低混凝土内、外温差，通过调整混凝土拌合物性能和改善施工工艺，提高抗拉强度或改善约束等技术措施达到防裂效果。
5 结束语
在建筑施工中常碰到大体积砼，学习了解大体积砼防裂和温度控制方面的问题，加强施工技术方面的交流，主要从实际出发，以实用为主，知道大体积应该如何控制质量，要进行防裂和温度控制的道理。
参考文献
1 大体积混凝土施工规范，GB50496-2009
2 建筑施工手册.缩印版第二版，1999.1（2）
3 地下工程防水技术规范，GB50108-2001
4 混凝土结构工程施工质量验收规范，GB50204—2002
【关键词】 外加剂；降温钢管；水化热控制；全面分层浇筑大体积混凝土测温；大体积混凝土裂缝；大体积混凝土养护
【中图分类号】 TU755.1 【文献标识码】 A 【文章编号】 1727-5123（2013）06-038-02
1 定义
混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土，称之为大体积混凝土。大体积混凝土与普通混凝土的区别表面上看是厚度不同，但其实质的区别是由于混凝土中水泥水化要产生热量，大体积混凝土内部的热量不如表面的热量散失得快，造成内外温差过大，其所产生的温度应力可能会使混凝土开裂。因此判断是否属于大体积混凝土既要考虑厚度这一因素，又要考虑水泥品种、强度等级、每立方米水泥用量等因素，比较准确的方法是通过计算水泥水化热所引起的混凝土的温升值与环境温度的差值大小来判别，一般来说，当其差值小于25℃时，其所产生的温度应力将会小于混凝土本身的抗拉强度，不会造成混凝土的开裂，当差值大于25℃时，其所产生的温度应力有可能大于混凝土本身的抗拉强度，造成混凝土的开裂，此时就可判定该混凝土属大体积混凝土。
2 大体积混凝土控制的要点
2.1 当代建筑规模越来越大，大体积混凝土施工技术的应用越来越普遍，如何制定可行的大体积混凝土施工方案及在施工过程中采取有效措施保证大体积混凝土的质量显得尤为重要。大体积混凝土由于截面大、水泥用量大、内外温差大、温度收缩应力大，很容易导致大体积混凝土裂缝产生。依据大体积混凝土施工规范，做好大体积混凝土内外温差措施的控制及测温记录、大体积混凝土的浇筑、大体积混凝土养护，是保证大体积混凝土施工质量的关键因素。大体积混凝土施工阶段所产生的温度裂缝，一方面是混凝土内部因素：由于内外温差而产生的；另一方面是混凝土的外部因素：结构的外部约束和混凝土各质点间的约束，阻止混凝土收缩变形，混凝土抗压强度较大，但受拉力却很小，所以温度应力一旦超过混凝土能承受的抗拉强度时，即会出现裂缝。这种裂缝的宽度在允许限值内，一般不会影响结构的强度，但却对结构的耐久性有所影响，因此必须予以重视和加以控制。
3 大体积混凝土施工过程中质量控制
3.1 产生裂缝的原因。
3.1.1 水泥水化热：水泥在水化过程中要释放出一定的热量，而大体积混凝土结构断面较厚，表面系数相对较小，所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去，以至于越积越高，使内外温差增大。单位时间混凝土释放的水泥水化热，与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关，并随混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热，实际上内部的最高温度，多数发生在浇筑后的最初3～5天。
3.1.2 外界气温变化：大体积混凝土在施工阶段，它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降，大大增加内外层混凝土温差，这对大体积混凝土是极为不利的。温度应力是由于温差引起温度变形造成的；温差愈大，温度应力也愈大。同时，在高温条件下，大体积混凝土不易散热，混凝土内部的最高温度一般可达60～65℃，并且有较长的延续时间。因此，应采取温度控制措施，防止混凝土内外温差引起的温度应力。
3.1.3 混凝土的收缩：混凝土中约20℅的水分是水泥硬化所必须的，而约80%的水分要蒸发。多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩。混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。如果混凝土收缩后，再处于水饱和状态，还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化，这对混凝土是很不利的。影响混凝土收缩，主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺（特别是养护条件）等。
3.2 施工过程中的措施。
2.3.1 控制水泥水化热措施：要求水泥选用低收缩率、低水化热的普通硅酸盐水泥（P.O42.5或P.O52.5），含碱量≤0.6%，铝酸三钙含量≤5%；水泥温度≤50℃，七天水化热<300kJ/kg；水泥用量控制在260Kg/m3，胶凝材料总量控制在380～420Kg/m3，水胶比≤0.42。
粗骨料选用温度线膨胀系数较小的非碱活性或低碱活性、连续级配良好的石灰岩碎石，粒径为5～31.5mm，含泥量小于1%，优化混凝土配合比，减少水泥用量。细骨料选用非碱活性或低碱活性的中粗砂，细度模数为2.5～3.2，含泥量小于1%；砂率为40%～45%，0.315mm过筛率不小于15%；优化混凝土配合比，减少水泥用量。
搅拌用水使用地下井水，确保混凝土的入模温度控制在28℃以下，水泥在初始温度较低状态下进行水化反应。
掺加一级粉煤灰、S95级矿粉，取代部分水泥，减少水泥用量，降低水化热。掺加聚羧酸减水剂，减水率达到25%以上，大幅度降低水泥用量，降低水化热。
2.3.2 大体积混凝土浇筑温度控制：大体积混凝土的浇筑应合理分段分层进行，使混凝土沿高度均匀上升；浇筑应在室外气温较低时进行，混凝土浇筑温度不宜超过28℃。混凝土拌和物在浇筑工作面的坍落度不宜大于160mm。大体积砼养护时的温度控制一般有两种方法：一种是降温法，即在砼浇筑成型后，通过循环冷却水降温，从结构物的内部进行温度控制；另一种是保温法，即砼浇筑成型后，通过保温材料、碘钨灯或定时喷浇热水、蓄存热水等办法，提高砼表面及四周散热面的温度，从结构物的外部进行温度控制。保温法基本原理是利用砼的初始温度加上水泥水化热的温升，在缓慢的散热过程中（通过人为控制），使砼获得必要的强度。 2.3.3 大体积混凝土施工现场温控监测措施：
2.3.3.1 大体积混凝土浇筑体内监测点的布置，应以能真实反映出混凝土浇筑 体内最高温升、芯部与表层温差、降温速率及环境温度为原则。
2.3.3.2 监测点的布置范围以所选混凝土浇筑体平面图对称轴线的半条轴线为 测试区，在测试区内监测点的布置应考虑其代表性按平面分层布置；在基础平面对称轴线上，监测点不宜少于4处，布置应充分考虑结构的几何尺寸。
2.3.3.3 沿混凝土浇筑体厚度方向，应布置外表、底面和中心温度测点，其余 测点布设间距不宜大于600mm。
2.3.3.4 大体积混凝土浇筑体芯部与表层温差、降温速率、环境温度及应变的测量，在混凝土浇筑后，每昼夜应不少于4次；入模温度的测量，每台班不少于2次。
2.3.3.5 混凝土浇筑体的表层温度，宜以混凝土表面以内50mm处的温度为准。
2.3.3.6 测量混凝土温度时，测温计不应受外界气温的影响，并应在测温孔内 至少留置3mm。根据工地条件，可釆用热电偶、热敏电阻等预埋式温度计检 测混凝土的温度。
2.3.3.7 测温过程中宜及时描绘出各点的温度变化曲线和断面的温度分布曲线。
2.3.4 大体积混凝土养护控制措施：大体积砼养护主要是保持适宜的温度和湿度条件。即：a.保温养护作用：①减少砼表面的热扩散，减小砼表面的温度梯度，防止产生表面裂缝。②延长散热时间，充分发挥砼的潜力和材料的松弛特性。使砼的平均总温差所产生的拉应力小于砼抗拉强度，防止产生贯穿裂缝。b.保湿养护的作用：①刚浇筑不久的砼，尚处于凝固硬化阶段，水化的速度较快，适宜的潮湿条件可防止砼表面脱水而产生干缩裂缝。②砼在潮湿条件下，可使水泥的水化作用顺利进行，提高砼的极限拉伸强度。
4 水化热计算
根据“降低混凝土水化热及控制混凝土内外温差措施” ，先计算混凝土中水泥水化热的绝热最高温升值，再计算混凝土的内部中心温度及表面温度，将两者之差值控制在25℃范围内；此外还需计算各龄期的收缩变形值、收缩当量温差及弹性模量，然后再计算可能产生的最大温度收缩应力。如该收缩应力不超过混凝土抗拉强度，则表示采取的防裂控制措施有效、预防裂缝出现；如超过混凝土的抗拉强度，则应采取调整混凝土的入模温度，降低水化热升值，从而降低混凝土内、外温差，通过调整混凝土拌合物性能和改善施工工艺，提高抗拉强度或改善约束等技术措施达到防裂效果。
5 结束语
在建筑施工中常碰到大体积砼，学习了解大体积砼防裂和温度控制方面的问题，加强施工技术方面的交流，主要从实际出发，以实用为主，知道大体积应该如何控制质量，要进行防裂和温度控制的道理。
参考文献
1 大体积混凝土施工规范，GB50496-2009
2 建筑施工手册.缩印版第二版，1999.1（2）
3 地下工程防水技术规范，GB50108-2001
4 混凝土结构工程施工质量验收规范，GB50204—2002