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摘要：在当前工业与民用建筑中，工程规模越来越大，基础结构形式也日趋复杂。高层建筑箱型基础都具有较大的钢筋混凝土底板，还经常会出现较大的深梁等。因此，大体积混凝土在施工中常会出现，为避免大体积混凝土浇筑过程中产生有害结构裂缝，在原材料选用与配合比设计，混凝土内部温度检测与表面养护等方面采取了有效措施。
关键词：大体积 混凝土 施工 技术措施
1 工程概况
某工程项目主体结构塔楼基础底板厚度为4.5m（电梯井处厚6m），长、宽均为25.8m。混凝土强度等级为C40，抗渗等级为S8。一次性浇筑混凝土方量为2800m3，为超厚大体积混凝土。在这样大体积砼的浇注施工中，对施工准备、组织设计和现场控制有着较高的要求，为防止因控温措施不当而使砼的内外温差或降温梯度过大，导致砼内部发生温度裂缝，使主体结构的底（顶）板的自身防水性能大大降低，采取有效的施工方法，控制砼的温差，确保砼的内在质量。
2 施工难点
①结构底板厚度为4.5m，最厚处6m，一次性浇筑方量2800m3。②施工期间大气温度高，平均气温在30℃以上。③该地建筑市场没有矿渣水泥。④该地区没有中砂，只有细沙。⑤加冰降低混凝土入模温度，采用循环水降低温度峰值。
3 施工措施
根据大体积混凝土的特性，为了避免产生有害裂纹，我公司从浇筑前准备、浇筑前裂缝控制计算、浇筑过程控制和浇筑后养护四方面着手考虑。
3.1 浇筑前的准备工作。①选定在生产能力、技术力量、服务质量等方面全面衡量的重庆市庆阳混凝土搅拌公司，由该公司统一进行材料的采购工作，由监理、业主和施工三方对采购的材料进行抽样检查。②掺加JY-1高效减水剂，以减小水泥用量，改善和易性，推迟水化热的峰期值。加入ZY膨胀剂，使混凝土得到补偿收缩。③由混凝土搅拌站试验室确定配合比及外加剂用量，并报甲方、监理、设计、施工单位五方进行综合讨论其合理性。在水泥品种上，因本地区无矿渣水泥，只能采用普通硅酸盐（P.O42.5），并加入适量的掺加粉煤灰和矿渣粉取代部分水泥，减小水泥用量，改善混凝土的塑性和可泵性；在粗骨料的选用卵石保证骨料连续积配，使混凝土具有较好的和易性和较高的抗压强度。细骨料选用机制砂（细度模数3.5 ）和细砂（细度模数1.2）混合砂。严格控制砂、石的含泥量，石子的含泥量控制在小于1%，砂的含泥量控制在小于2%。④我方要求混凝土入泵塌落度严格控制在180±20mm，控制水泥的进场时间（提前两天），控制水泥温度；对机制砂、石子进行喷淋，降低砂、石温度；在搅拌时采用冰水搅拌；运输中对罐车进行隔热措施和浇筑时对输送泵管覆盖隔热，要求混凝土入模温度不得高于30℃，保证混凝土质量。⑤为了防止混凝土出现表面裂缝，经与甲方、设计协商，在30cm面层中配置φ12单层双向钢筋。⑥混凝土设计配合比（见下表）：
3.2 混凝土浇筑前裂缝控制计算
①混凝土导热系数计算
λ=■（pcλc+psλs+pgλg+pwλw）
=1/100（12.61×2.218+54.05×2.908+25.23×3.082
+8.11×0.6）
=2.678w/mk
②混凝土比热计算
C=■（pcλc+psλs+pgλg+pwλw）
=1/100(12.61×0.536+54.05×0.708+25.23×0.745
+8.11×4.178)
=0.978KJ/kg.k
③热扩散系数计算
a=■=2.678/0.978×2370=1.16×106m2/s
其中：查表得石子最大粒径20mm，混凝土的密度ρ=2370
④本工程采用加冰代替部分拌和水，以降低混凝土浇筑入模温度和最高温度。浇筑混凝土期间没有雨情，测定砂含水率为5％，石含水率为1％。Tc=45℃ Tw=31℃ Ts=40℃ Tg=36℃
如在施工过程中天气炎热，使砂、石温度升高，可采用加大加冰以保证混凝土入模温度低于30℃。
To=■
=■
=28.1℃
4 大体积混凝土施工方案
4.1 产生裂纹的机理。①水泥水化热：由于大体积混凝土截面厚度大，水泥水化热聚集在结构内部不易散失，使内部温度升高，混凝土内部与表面温差过大时，就会产生温度应力。当混凝土的抗拉强度不足以抵抗温度应力时，便开始产生温度裂缝。根据经验，在内外温差超过25°时，就必须采取措施对温度进行控制。②约束条件：浇注大体积钢筋混凝土，当早期温度上升时，产生的膨胀变形受到其下部地基或下层已浇注混凝土的约束而形成压应力。由于混凝土的弹性模量小，变形和应力松弛大，混凝土与地基连接不牢固，因而压应力较小。当混凝土温度下降时，产生较大的拉应力，若拉应力超过混凝土的抗拉强度，混凝土就会出现垂直裂纹。
4.2 大体积混凝土施工措施。为控制底板混凝土结构内部因水化热引起的绝热温升，防止因混凝土结构内外温差过大而产生裂纹，采取以下措施：
4.2.1 罐车运送混凝土从出搅拌机开始要求1h内必须运至施工现场，如混凝土已初凝，责令退场，现场严禁加水使用，每台地泵边必须有两台罐车等待浇筑。
4.2.2 筏板基础采用平面分层和斜面分层结合的施工方法，可以减少泵管拆除。为防止混凝土表面开裂，我方要求底板全部掺加杜拉纤维，但由于业主只同意底板上下1m范围内要求掺加杜拉纤维，中间2m范围不加。这样，整个底板分成4层浇筑，每层厚度1m，每层内部再按斜面分层，每层厚度为50cm。混凝土浇筑采用倒退式浇筑，分成3条浇筑带，每个浇筑带宽度为8.6m，同时从同一方向进行浇筑。
4.2.3 使用50插入式振捣棒要慢插快拔，插点呈梅花型布置，按顺序进行，不得遗漏。移动间距不得大于45cm（振捣棒作用半径的1.25倍）。振捣上一层时插入下一层混凝土5cm以消除两层间的接缝。振捣时间以混凝土表面出现浮浆及不出现气泡、下沉为宜。当混凝土出现泌水现象时将水赶至低洼处，用大功率抽水泵及时的抽出混凝土产生的泌水和基坑内的雨水。 4.2.4 对已浇筑的混凝土，采取每隔半小时，进行一次二次振捣，以排除混凝土因泌水在粗骨料、水平筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土与钢筋之间的握裹力，增强密实度，提高抗裂性。浇筑成型后按设计标高用刮尺刮平，在初凝前用木抹子抹平、压实，以闭合收水裂缝。
4.2.5 降低砼的入模温度。主要从以下几个方面着手：①要求砼供应商做到以下几点：a避免太阳直晒拌制砼用的粗细骨料和水泥等，必要时采用冲冷水的办法使砂石料降温；b使用经过降温的冷水拌制砼；c用冷水冲洗砼输送罐车，使之冷确降温等等。②利用苫布等遮盖即将浇筑砼的作业区，这样做既可以防雨，又可以使绑扎好的钢筋和支立好的模板降温。③混凝土采用分层连续灌注，控制混凝土的入模温度：为使混凝土的水化热能尽快散失，浇注混凝土时分几个薄层进行，连续灌注，一次成型，分层厚度约30cm，分层间隔灌注时间不超过试验所确定的混凝土初凝时间，尽量减小新老混凝土的温差，提高新混凝土的抗裂强度，防止老混凝土对新混凝土过大的约束而产生断面通缝。
4.2.6 控制砼内部降温梯度。为降低混凝土内部水化热温度，在底板内设φ40mm的循环冷却水管，并在底板砼的不同部位和不同深度设置测温元件，定时量测砼的内部温度，根据温度梯度的变化情况，定时、定量地向预埋的钢管中压注循环冷却水。
通水冷却可削减早期水化温升的20～25%，尤其是本工程底板下部因存在砼垫层和防水层从而导热不畅，通水冷却能够快速有效地使内部降温而使后期温降收缩减小，减少开裂可能性。本工程底板布置双层冷却水管。水管直径φ40mm，管中心间距60cm，底层水管距底板底面及上层距板顶均为30cm，水平间距150cm。为提高降温效率，水管采用S型布置。水管上下两层各自形成回路，即每层进、出水方向水管间隔布置。测温点在平面上布置在中部和边角处，在高度上分别布置在中、表层。测点采用预埋温度传感器，底板测温点布置见下图所示。
通过冷却水的热交换，降低混凝土结构的中心温度。冷却管所在的混凝土层，自混凝土浇筑时起，冷却管内须立即通入冷水，连续10～15d。通水过程中，每2h对管道流量、进出水温度及混凝土温度进行一次测量记录，确保砼中心和砼表面温差控制在25℃以内，并把每昼夜的降温速度控制在2℃以内。
使用温度测定仪测定混凝土内外温度，每2h测温一次，5d后每4h测温一次。对循环水管进出口水的温度和测温点的温度测量，在混凝土灌注后的头3d里，每2h测量和记录一次。混凝土循环通水冷却的时间及观测记录延续时间不少于10d。
冷却水管在连续通水10～15d后停止循环供水，用高压风将管内残余水吹出，并吹干冷却，最后向水管内压注C30水泥浆封孔。
4.2.7 保持砼浇筑完成后的温度。砼灌注完毕并初凝后，立即用3层麻袋和2层塑料薄膜覆盖，对砼进行保湿蓄热养护，减少砼表面热扩散，使砼内外温差不致过大，避免产生表面裂纹。保湿养护可以防止混凝土表面脱水产生裂纹，并可使水泥水化作用顺利进行，提高砼的极限抗拉强度、抗压强度。
4.2.8 其他措施。砼的折模时间考虑气温环境的影响、砼中心和表面的温差，以及砼表面温度与环境气温之间的关系，避免因折模而使砼表面的温度聚降而导致砼内外降温梯度太大。浇筑砼时确保振捣密实，使砼的粗细骨料分布均匀，提高砼的内在质量，使砼收缩系数一致，提高砼自身的搞裂能力。振捣采用梅花形播点法，间距为500mm，并不得漏振。振捣时快插慢拔，使砼上下振捣均匀，表面无明显下沉且无气泡冒出现象。每点振捣时间20-30S使砼表面泛出灰浆，在分层的接触面处，振动棒插入下层5cm左右以消除两层间的接缝。大体积泵送砼表面水泥浆较厚，对砼表面采用二次抹面，浇筑后4-6小时左右，初步按标高用长刮尺刮平，在初凝前再用铁滚筒压碾数遍打磨压实，以闭合砼表面的收水裂缝。
5 施工总结
①粗细骨料的良好级配将改善混凝土的和易性，提高混凝土的密实度。采用双掺技术，一方面代替部分水泥，降低水化热，一方面改善混凝土的和易性。②基础的内外温差值控制在20℃，在一定的技术措施配合下，达到了这一指标，混凝土未产生有害裂缝。③基础内部预埋冷却水管，通水冷却过程中混凝土降温速率为2～3℃/d。经抗裂理论验算，施工中的降温和收缩不会引起混凝土的结构裂缝。④筏板混凝土浇筑后未发现有害裂缝，取得甲方、监理、设计一致好评，已由市质检站验收通过。
关键词：大体积 混凝土 施工 技术措施
1 工程概况
某工程项目主体结构塔楼基础底板厚度为4.5m（电梯井处厚6m），长、宽均为25.8m。混凝土强度等级为C40，抗渗等级为S8。一次性浇筑混凝土方量为2800m3，为超厚大体积混凝土。在这样大体积砼的浇注施工中，对施工准备、组织设计和现场控制有着较高的要求，为防止因控温措施不当而使砼的内外温差或降温梯度过大，导致砼内部发生温度裂缝，使主体结构的底（顶）板的自身防水性能大大降低，采取有效的施工方法，控制砼的温差，确保砼的内在质量。
2 施工难点
①结构底板厚度为4.5m，最厚处6m，一次性浇筑方量2800m3。②施工期间大气温度高，平均气温在30℃以上。③该地建筑市场没有矿渣水泥。④该地区没有中砂，只有细沙。⑤加冰降低混凝土入模温度，采用循环水降低温度峰值。
3 施工措施
根据大体积混凝土的特性，为了避免产生有害裂纹，我公司从浇筑前准备、浇筑前裂缝控制计算、浇筑过程控制和浇筑后养护四方面着手考虑。
3.1 浇筑前的准备工作。①选定在生产能力、技术力量、服务质量等方面全面衡量的重庆市庆阳混凝土搅拌公司，由该公司统一进行材料的采购工作，由监理、业主和施工三方对采购的材料进行抽样检查。②掺加JY-1高效减水剂，以减小水泥用量，改善和易性，推迟水化热的峰期值。加入ZY膨胀剂，使混凝土得到补偿收缩。③由混凝土搅拌站试验室确定配合比及外加剂用量，并报甲方、监理、设计、施工单位五方进行综合讨论其合理性。在水泥品种上，因本地区无矿渣水泥，只能采用普通硅酸盐（P.O42.5），并加入适量的掺加粉煤灰和矿渣粉取代部分水泥，减小水泥用量，改善混凝土的塑性和可泵性；在粗骨料的选用卵石保证骨料连续积配，使混凝土具有较好的和易性和较高的抗压强度。细骨料选用机制砂（细度模数3.5 ）和细砂（细度模数1.2）混合砂。严格控制砂、石的含泥量，石子的含泥量控制在小于1%，砂的含泥量控制在小于2%。④我方要求混凝土入泵塌落度严格控制在180±20mm，控制水泥的进场时间（提前两天），控制水泥温度；对机制砂、石子进行喷淋，降低砂、石温度；在搅拌时采用冰水搅拌；运输中对罐车进行隔热措施和浇筑时对输送泵管覆盖隔热，要求混凝土入模温度不得高于30℃，保证混凝土质量。⑤为了防止混凝土出现表面裂缝，经与甲方、设计协商，在30cm面层中配置φ12单层双向钢筋。⑥混凝土设计配合比（见下表）：
3.2 混凝土浇筑前裂缝控制计算
①混凝土导热系数计算
λ=■（pcλc+psλs+pgλg+pwλw）
=1/100（12.61×2.218+54.05×2.908+25.23×3.082
+8.11×0.6）
=2.678w/mk
②混凝土比热计算
C=■（pcλc+psλs+pgλg+pwλw）
=1/100(12.61×0.536+54.05×0.708+25.23×0.745
+8.11×4.178)
=0.978KJ/kg.k
③热扩散系数计算
a=■=2.678/0.978×2370=1.16×106m2/s
其中：查表得石子最大粒径20mm，混凝土的密度ρ=2370
④本工程采用加冰代替部分拌和水，以降低混凝土浇筑入模温度和最高温度。浇筑混凝土期间没有雨情，测定砂含水率为5％，石含水率为1％。Tc=45℃ Tw=31℃ Ts=40℃ Tg=36℃
如在施工过程中天气炎热，使砂、石温度升高，可采用加大加冰以保证混凝土入模温度低于30℃。
To=■
=■
=28.1℃
4 大体积混凝土施工方案
4.1 产生裂纹的机理。①水泥水化热：由于大体积混凝土截面厚度大，水泥水化热聚集在结构内部不易散失，使内部温度升高，混凝土内部与表面温差过大时，就会产生温度应力。当混凝土的抗拉强度不足以抵抗温度应力时，便开始产生温度裂缝。根据经验，在内外温差超过25°时，就必须采取措施对温度进行控制。②约束条件：浇注大体积钢筋混凝土，当早期温度上升时，产生的膨胀变形受到其下部地基或下层已浇注混凝土的约束而形成压应力。由于混凝土的弹性模量小，变形和应力松弛大，混凝土与地基连接不牢固，因而压应力较小。当混凝土温度下降时，产生较大的拉应力，若拉应力超过混凝土的抗拉强度，混凝土就会出现垂直裂纹。
4.2 大体积混凝土施工措施。为控制底板混凝土结构内部因水化热引起的绝热温升，防止因混凝土结构内外温差过大而产生裂纹，采取以下措施：
4.2.1 罐车运送混凝土从出搅拌机开始要求1h内必须运至施工现场，如混凝土已初凝，责令退场，现场严禁加水使用，每台地泵边必须有两台罐车等待浇筑。
4.2.2 筏板基础采用平面分层和斜面分层结合的施工方法，可以减少泵管拆除。为防止混凝土表面开裂，我方要求底板全部掺加杜拉纤维，但由于业主只同意底板上下1m范围内要求掺加杜拉纤维，中间2m范围不加。这样，整个底板分成4层浇筑，每层厚度1m，每层内部再按斜面分层，每层厚度为50cm。混凝土浇筑采用倒退式浇筑，分成3条浇筑带，每个浇筑带宽度为8.6m，同时从同一方向进行浇筑。
4.2.3 使用50插入式振捣棒要慢插快拔，插点呈梅花型布置，按顺序进行，不得遗漏。移动间距不得大于45cm（振捣棒作用半径的1.25倍）。振捣上一层时插入下一层混凝土5cm以消除两层间的接缝。振捣时间以混凝土表面出现浮浆及不出现气泡、下沉为宜。当混凝土出现泌水现象时将水赶至低洼处，用大功率抽水泵及时的抽出混凝土产生的泌水和基坑内的雨水。 4.2.4 对已浇筑的混凝土，采取每隔半小时，进行一次二次振捣，以排除混凝土因泌水在粗骨料、水平筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土与钢筋之间的握裹力，增强密实度，提高抗裂性。浇筑成型后按设计标高用刮尺刮平，在初凝前用木抹子抹平、压实，以闭合收水裂缝。
4.2.5 降低砼的入模温度。主要从以下几个方面着手：①要求砼供应商做到以下几点：a避免太阳直晒拌制砼用的粗细骨料和水泥等，必要时采用冲冷水的办法使砂石料降温；b使用经过降温的冷水拌制砼；c用冷水冲洗砼输送罐车，使之冷确降温等等。②利用苫布等遮盖即将浇筑砼的作业区，这样做既可以防雨，又可以使绑扎好的钢筋和支立好的模板降温。③混凝土采用分层连续灌注，控制混凝土的入模温度：为使混凝土的水化热能尽快散失，浇注混凝土时分几个薄层进行，连续灌注，一次成型，分层厚度约30cm，分层间隔灌注时间不超过试验所确定的混凝土初凝时间，尽量减小新老混凝土的温差，提高新混凝土的抗裂强度，防止老混凝土对新混凝土过大的约束而产生断面通缝。
4.2.6 控制砼内部降温梯度。为降低混凝土内部水化热温度，在底板内设φ40mm的循环冷却水管，并在底板砼的不同部位和不同深度设置测温元件，定时量测砼的内部温度，根据温度梯度的变化情况，定时、定量地向预埋的钢管中压注循环冷却水。
通水冷却可削减早期水化温升的20～25%，尤其是本工程底板下部因存在砼垫层和防水层从而导热不畅，通水冷却能够快速有效地使内部降温而使后期温降收缩减小，减少开裂可能性。本工程底板布置双层冷却水管。水管直径φ40mm，管中心间距60cm，底层水管距底板底面及上层距板顶均为30cm，水平间距150cm。为提高降温效率，水管采用S型布置。水管上下两层各自形成回路，即每层进、出水方向水管间隔布置。测温点在平面上布置在中部和边角处，在高度上分别布置在中、表层。测点采用预埋温度传感器，底板测温点布置见下图所示。
通过冷却水的热交换，降低混凝土结构的中心温度。冷却管所在的混凝土层，自混凝土浇筑时起，冷却管内须立即通入冷水，连续10～15d。通水过程中，每2h对管道流量、进出水温度及混凝土温度进行一次测量记录，确保砼中心和砼表面温差控制在25℃以内，并把每昼夜的降温速度控制在2℃以内。
使用温度测定仪测定混凝土内外温度，每2h测温一次，5d后每4h测温一次。对循环水管进出口水的温度和测温点的温度测量，在混凝土灌注后的头3d里，每2h测量和记录一次。混凝土循环通水冷却的时间及观测记录延续时间不少于10d。
冷却水管在连续通水10～15d后停止循环供水，用高压风将管内残余水吹出，并吹干冷却，最后向水管内压注C30水泥浆封孔。
4.2.7 保持砼浇筑完成后的温度。砼灌注完毕并初凝后，立即用3层麻袋和2层塑料薄膜覆盖，对砼进行保湿蓄热养护，减少砼表面热扩散，使砼内外温差不致过大，避免产生表面裂纹。保湿养护可以防止混凝土表面脱水产生裂纹，并可使水泥水化作用顺利进行，提高砼的极限抗拉强度、抗压强度。
4.2.8 其他措施。砼的折模时间考虑气温环境的影响、砼中心和表面的温差，以及砼表面温度与环境气温之间的关系，避免因折模而使砼表面的温度聚降而导致砼内外降温梯度太大。浇筑砼时确保振捣密实，使砼的粗细骨料分布均匀，提高砼的内在质量，使砼收缩系数一致，提高砼自身的搞裂能力。振捣采用梅花形播点法，间距为500mm，并不得漏振。振捣时快插慢拔，使砼上下振捣均匀，表面无明显下沉且无气泡冒出现象。每点振捣时间20-30S使砼表面泛出灰浆，在分层的接触面处，振动棒插入下层5cm左右以消除两层间的接缝。大体积泵送砼表面水泥浆较厚，对砼表面采用二次抹面，浇筑后4-6小时左右，初步按标高用长刮尺刮平，在初凝前再用铁滚筒压碾数遍打磨压实，以闭合砼表面的收水裂缝。
5 施工总结
①粗细骨料的良好级配将改善混凝土的和易性，提高混凝土的密实度。采用双掺技术，一方面代替部分水泥，降低水化热，一方面改善混凝土的和易性。②基础的内外温差值控制在20℃，在一定的技术措施配合下，达到了这一指标，混凝土未产生有害裂缝。③基础内部预埋冷却水管，通水冷却过程中混凝土降温速率为2～3℃/d。经抗裂理论验算，施工中的降温和收缩不会引起混凝土的结构裂缝。④筏板混凝土浇筑后未发现有害裂缝，取得甲方、监理、设计一致好评，已由市质检站验收通过。