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摘要：目前许多基础设计、施工多采用大体积混凝土，如高层建筑的筏式基础、大型发电设备基础、水坝、机场跑道、输电塔基础等。大体积混凝土主要的特点就是混凝土体积大，一般实体最小尺寸大于或等于1m，另外它的表面系数比较小，混凝土中水泥水化热释放相对集中，造成混凝土内部温升迅速。由于混凝土内外温差较大，使混凝土外表面层膨胀扩张产生温度裂缝，它影响主体结构的安全和正常使用。
关键词：高层建筑；大体积混凝土；施工
中图分类号： TU97文献标识码： A
大体积混凝土内部水化热引起混凝土内部的最高温度与外界环境气温之差大约超过25℃左右。现场浇注的大体积混凝土，其尺寸很大，必须解决水化热及其引起的体积不均匀膨胀变形问题，以最大限度减少混凝土的开裂。大体积混凝土一般在大型基础及水工建筑物里常见，例如混凝土重力坝等。大体混凝土除了最小断面和内外温度有一定的规定外，对平面尺寸也有一定限制。因为平面尺寸过大，约束作用所產生的温度应力也愈大，如采取温度控制措施不当，温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时，即产生裂缝。
一、大体积混凝土常见的宏观裂缝
大体积混凝土出现的裂缝按深度的不同，分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝三种。贯穿裂缝是由混凝土表面裂缝过度发展成为深层裂缝，最终形成贯穿裂缝。它切断了结构的局部断面，可破坏结构的整体性和稳定性，也缩短其耐久性，其危害性是较严重的，但是贯穿裂缝是不多见的；而深层裂缝部分地切断了结构的断面，也有一定危害性；表面裂缝一般危害性较小，修补也相对容易，但是可以容忍程度也是有限的。出现表面外观裂缝并不是都影响结构安全，微裂纹还是可以容忍的，规范有一个最大允许值。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长远影响，因此必须予以控制，在设计时注意关键节点的设计，从构造上考虑裂缝控制措施。
二、大体积混凝土施工时出现早期裂缝的原因
水泥水化时产生的水化热：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，因此前期养护、冷却要及时可靠。外界环境气温的变化：大体积混凝土在施工阶段，它在浇注与养护时混凝土温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降，会加大内外层混凝土之间的温差，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混凝土变形造成的；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℃左右，并且有较长的延续反应时间。因此，应采取温度降温控制措施，防止混凝土内外温差引起的较大的温度应力。
三、混凝土硬化凝固及养护阶段的收缩
浇注后混凝土中约20﹪左右的水分是水化及水泥硬化所必须的，而约80％左右的水分要蒸发。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，再恢复水饱和状态，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、养护、冷却条件等。
四、大体积混凝土的配和比设计应注意以下几点：
《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011将于2011年12月1日开始执行，所以，大体积混凝土配合比设计应参照新的《普通混凝土合比设计规程》设计配合比。粗骨料宜采用连续级配，细骨料宜采用水洗净中砂。外加剂宜采用复合缓凝剂、减水剂、泵送剂。掺合料宜采用大量活性粉煤灰、矿渣粉等，粉煤灰最多可取代30﹪的水泥。大体积混凝土在保证混凝土强度及泵送坍落度要求的前提下，应提高掺合料及骨料的含量，以适当降低混凝土的水泥用量。
五、大体积混凝土浇注施工的技术措施
大体积混凝土浇筑施工的组织设计，除应满足每一层混凝土在初凝以前就被上一层新混凝土覆盖并捣实完毕外，还应考虑结构大小、钢筋疏密、预埋管道和地脚螺栓的留设、混凝土供应情况以及水化热等因素的影响，常采用的方法有以下几种：全面分层：即在第一层全面浇筑全部浇筑完毕后，再回头浇筑第二层，此时应使第一层混凝土还未初凝，如此逐层连续浇筑，直至完工为止。采用这种方案，适用于结构的平面尺寸一般不宜太大，施工时从短边开始，沿长边推进比较合适。必要时可分成两段，从中间向两端或从两端向中间同时进行浇筑。分段分层：混凝土浇筑时，先从底层开始，浇筑至一定距离后浇筑第二层，如此依次向前浇筑其他各层。由于总的层数较多，所以浇筑到顶后，第一层末端的混凝土还未初凝，又可以从第二段依次分层浇筑。这种方法适用于单位时间内要求供应的混凝土较少、结构物厚度不太大而面积或长度较大的工程。斜面分层：要求斜面的坡度不大于1/3，适用于结构的长度大大超过厚度3倍以上的情况。混凝土从浇筑层下端开始，逐渐上移完成浇筑施工。
六、大体积混凝土内部的温度控制
大体积混凝土的养护，不仅要满足强度增长的需要，还应通过人工的温度控制，防止因温度变形引起混凝土的开裂。温度控制就是对混凝土的浇筑温度和混凝土内部的最高温度进行人为的控制。混凝土拆模时，混凝土的温差不超过20℃。其温差应包括表面温度、中心温度和外界气温之间的温差。采用内部降温法来降低混凝土内外温差。内部降温法是在混凝土内部预埋水管，通入冷却水，降低混凝土内部最高温度。冷却在混凝土刚浇筑完时就开始进行，可以有效地控制因混凝土内外温差而引起的混凝土开裂。保温法是在混凝土结构外露的混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料；如草袋、锯木、湿砂等，在缓慢的散热过程中，使混凝土达到设计的强度，以控制混凝土的内外温差小于20℃。混凝土表层布设抗裂钢筋网片，防止混凝土收缩时产生干裂。在大体积混凝土施工时掌握住它的基本特性，并根据现场实际采取有较降温措施，会使大体积混凝土施工质量得到充分保证。
总之，大体积混凝土施工时在降温的同时，首先要保证混凝土的强度，在保证设计强度的基础上，掺加适量的混合材料；如粉煤灰，矿粉等，以保证降低水化热，同时还要加入一定量的缓凝剂，降低水泥的放热波峰。如果再不能满足要求，就要在施工过程中加装水管，用冷却水水流对大体积混凝土进行内部降温。结合施工现场的条件，采取由浅基到深基的施工步骤，对不同体量的基础及承台制定不同的浇筑方案和技术措施，有效地降低泵送大体积混凝土内部的最高温升。
参考文献：
[1]栾德龙. 高层建筑基础大体积混凝土施工技术及质量控制[J]. 科技创新与应用,2012,(13).
[2]杨胜,冯茂祥. 建筑工程基础大体积混凝土施工技术研究[J]. 科技资讯,2011,(27).
[3]彭淑华. 建筑基础大体积混凝土施工技术[J]. 中国新技术新产品,2011,(13).
关键词：高层建筑；大体积混凝土；施工
中图分类号： TU97文献标识码： A
大体积混凝土内部水化热引起混凝土内部的最高温度与外界环境气温之差大约超过25℃左右。现场浇注的大体积混凝土，其尺寸很大，必须解决水化热及其引起的体积不均匀膨胀变形问题，以最大限度减少混凝土的开裂。大体积混凝土一般在大型基础及水工建筑物里常见，例如混凝土重力坝等。大体混凝土除了最小断面和内外温度有一定的规定外，对平面尺寸也有一定限制。因为平面尺寸过大，约束作用所產生的温度应力也愈大，如采取温度控制措施不当，温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时，即产生裂缝。
一、大体积混凝土常见的宏观裂缝
大体积混凝土出现的裂缝按深度的不同，分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝三种。贯穿裂缝是由混凝土表面裂缝过度发展成为深层裂缝，最终形成贯穿裂缝。它切断了结构的局部断面，可破坏结构的整体性和稳定性，也缩短其耐久性，其危害性是较严重的，但是贯穿裂缝是不多见的；而深层裂缝部分地切断了结构的断面，也有一定危害性；表面裂缝一般危害性较小，修补也相对容易，但是可以容忍程度也是有限的。出现表面外观裂缝并不是都影响结构安全，微裂纹还是可以容忍的，规范有一个最大允许值。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长远影响，因此必须予以控制，在设计时注意关键节点的设计，从构造上考虑裂缝控制措施。
二、大体积混凝土施工时出现早期裂缝的原因
水泥水化时产生的水化热：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，因此前期养护、冷却要及时可靠。外界环境气温的变化：大体积混凝土在施工阶段，它在浇注与养护时混凝土温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降，会加大内外层混凝土之间的温差，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混凝土变形造成的；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℃左右，并且有较长的延续反应时间。因此，应采取温度降温控制措施，防止混凝土内外温差引起的较大的温度应力。
三、混凝土硬化凝固及养护阶段的收缩
浇注后混凝土中约20﹪左右的水分是水化及水泥硬化所必须的，而约80％左右的水分要蒸发。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，再恢复水饱和状态，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、养护、冷却条件等。
四、大体积混凝土的配和比设计应注意以下几点：
《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011将于2011年12月1日开始执行，所以，大体积混凝土配合比设计应参照新的《普通混凝土合比设计规程》设计配合比。粗骨料宜采用连续级配，细骨料宜采用水洗净中砂。外加剂宜采用复合缓凝剂、减水剂、泵送剂。掺合料宜采用大量活性粉煤灰、矿渣粉等，粉煤灰最多可取代30﹪的水泥。大体积混凝土在保证混凝土强度及泵送坍落度要求的前提下，应提高掺合料及骨料的含量，以适当降低混凝土的水泥用量。
五、大体积混凝土浇注施工的技术措施
大体积混凝土浇筑施工的组织设计，除应满足每一层混凝土在初凝以前就被上一层新混凝土覆盖并捣实完毕外，还应考虑结构大小、钢筋疏密、预埋管道和地脚螺栓的留设、混凝土供应情况以及水化热等因素的影响，常采用的方法有以下几种：全面分层：即在第一层全面浇筑全部浇筑完毕后，再回头浇筑第二层，此时应使第一层混凝土还未初凝，如此逐层连续浇筑，直至完工为止。采用这种方案，适用于结构的平面尺寸一般不宜太大，施工时从短边开始，沿长边推进比较合适。必要时可分成两段，从中间向两端或从两端向中间同时进行浇筑。分段分层：混凝土浇筑时，先从底层开始，浇筑至一定距离后浇筑第二层，如此依次向前浇筑其他各层。由于总的层数较多，所以浇筑到顶后，第一层末端的混凝土还未初凝，又可以从第二段依次分层浇筑。这种方法适用于单位时间内要求供应的混凝土较少、结构物厚度不太大而面积或长度较大的工程。斜面分层：要求斜面的坡度不大于1/3，适用于结构的长度大大超过厚度3倍以上的情况。混凝土从浇筑层下端开始，逐渐上移完成浇筑施工。
六、大体积混凝土内部的温度控制
大体积混凝土的养护，不仅要满足强度增长的需要，还应通过人工的温度控制，防止因温度变形引起混凝土的开裂。温度控制就是对混凝土的浇筑温度和混凝土内部的最高温度进行人为的控制。混凝土拆模时，混凝土的温差不超过20℃。其温差应包括表面温度、中心温度和外界气温之间的温差。采用内部降温法来降低混凝土内外温差。内部降温法是在混凝土内部预埋水管，通入冷却水，降低混凝土内部最高温度。冷却在混凝土刚浇筑完时就开始进行，可以有效地控制因混凝土内外温差而引起的混凝土开裂。保温法是在混凝土结构外露的混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料；如草袋、锯木、湿砂等，在缓慢的散热过程中，使混凝土达到设计的强度，以控制混凝土的内外温差小于20℃。混凝土表层布设抗裂钢筋网片，防止混凝土收缩时产生干裂。在大体积混凝土施工时掌握住它的基本特性，并根据现场实际采取有较降温措施，会使大体积混凝土施工质量得到充分保证。
总之，大体积混凝土施工时在降温的同时，首先要保证混凝土的强度，在保证设计强度的基础上，掺加适量的混合材料；如粉煤灰，矿粉等，以保证降低水化热，同时还要加入一定量的缓凝剂，降低水泥的放热波峰。如果再不能满足要求，就要在施工过程中加装水管，用冷却水水流对大体积混凝土进行内部降温。结合施工现场的条件，采取由浅基到深基的施工步骤，对不同体量的基础及承台制定不同的浇筑方案和技术措施，有效地降低泵送大体积混凝土内部的最高温升。
参考文献：
[1]栾德龙. 高层建筑基础大体积混凝土施工技术及质量控制[J]. 科技创新与应用,2012,(13).
[2]杨胜,冯茂祥. 建筑工程基础大体积混凝土施工技术研究[J]. 科技资讯,2011,(27).
[3]彭淑华. 建筑基础大体积混凝土施工技术[J]. 中国新技术新产品,2011,(13).