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摘 要：裂缝是大体积混凝土浇筑后常见的质量问题，若不进行有效的控制，很可能影响到混凝土结构的安全。为此，本文结合工程实例，分析了大体积混凝土温度变化情况，重点就大体积混凝土内外温差控制技术措施进行探讨，并总结工程实施的效果，以供参考。
关键词：大体积混凝土；裂缝；温控优化；工程效果
随着城市建设规模的不断扩大，城市建筑数量日益增加，对建筑施工材料的要求也有所提高。大体积混凝土作为一种常见的结构材料，具有承载力高，适用范围广和耐久性强等优点，目前广泛应用于建筑工程施工当中。但是，由于大体积混凝土单次浇筑方量大，加上混凝土自身放热量大，如果不能及时扩散，容易导致混凝土浇筑体产生了较大的内外温差，致使大体积混凝土产生温度裂缝，若没有对温度裂缝进行有效的控制，则可能影响到混凝土结构的可靠性。因此，有必要加强大体积混凝土裂缝温控优化工作的研究力度。本文通过分析混凝土温度变化情况，采取了有效的温控技术措施控制裂缝的产生，并取得了良好的效果。
1 工程概况
某高层建筑主楼采用现浇钢筋混凝土框剪结构。地下室底板混凝土强度等级C35，混凝土最大浇注部位为主楼大体积承台，截面尺寸：长12.5m，宽12.5m，厚2.5m，混凝土浇注量分别为390m3，属大体积混凝土。
2 工程特点及控制目标
本工程属生命线工程，应确保发生地震等灾难时能够正常发挥抢险救灾指挥功能，对地下室人防级别要求较高，且基础埋深较深，抗渗也有较高要求，因此对混凝土裂缝的控制尤为重要。为此，必须控制大体积混凝土的内外温差在规范规定的允许范围内，保证大体积混凝凝土施工不会产生温度裂缝和收缩裂缝，这是本工程施工的主要目标，在施工过程中应加以重点控制。
3 大体积混凝土水化温升和内、外温度变化情况计算分析
本工程大体积混凝土配合比按最大程度减少水化热的原则进行配置，具体配合比设计为每方混凝土材料用量为：水泥325kg，粉煤灰87kg，砂693kg，碎石1039kg，水175kg。
（1）混凝土绝热温升：
（1）
式（1）中：T（t）-混凝土龄期为t时的绝热温升（℃）；W-混凝土的胶凝材料用量（kg/m3）；Q-胶凝材料水化热总量（kJ/kg），Q=kQ0，其中k为不同掺量掺合料水化热调整系数，取k=0.936；Q0-水泥水化热总量（kJ/kg），由查施工规范及施工计算手册计算Q0=391kJ/kg；C-混凝土的比热，取0.97kJ/（kg·K）；ρ-混凝土的重力密度，取2400kg/m3；m-与水泥品种、浇筑温度等有关的系数，取入模温度为21℃，则系数取0.3664。根据上述公式计算所得不同龄期绝热温升见表1。T（1）=21.14℃。
（2）混凝土内部中心温度：
T1（t）=To+T（t）ξ（t）（2）
式（2）中：T1（t）-龄期混凝土内部中心最高温度（℃）；To-混凝土的浇筑入模温度（℃）；T（t）-混凝土最终绝热温升（℃）；ξ（t）-t龄期温降系数。
从上述公式可知，降低入模温度可显著降低混凝土内部中心温度。因此，本工程选择在晚上温度较低时浇筑混凝土，降低混凝土的入模温度，将入模温度控制在21℃以内。根据上述公式并查施工计算手册计算得不同龄期混凝土中心温度见表1。
（3）蓄水养护深度：
本工程根据实际情况，混凝土表面收水拉毛后，立即覆盖一层塑料薄膜，待混凝土初凝后利用核心筒内電梯井坑进行畜水保温养护，直至温差降至安全范围内。具体蓄水深度由以计算确定：
（3）
式（3）中：X—蓄水养护时间，取X=336h；Tmax-T2=20℃；Kb传热系数修正值，取1.3；λw—水的导热系数，取0.58；M—混凝土结构表面系数，。根据上述公式计算所得蓄水养护深度为：Hw=3.6cm。
（4）混凝土表层温度：
T2（t）=Tq+4h′（H-h′）[T1（t）-Tq]/H2 （4）
式（4）中：T2（t）—t龄期混凝土表面温度（℃）；Tq—施工期大气平均温度（℃），取15.2℃；h′—混凝土虚厚度（m），h′—=K′·λ/β，K′为折减系数，取2/3，λ为混凝土导热率，取2.33W/m·K；β为混凝土表面模板及保温层传热系数（W/m2·K），β=1/[δw/λw+1/βq]，δw—蓄水保温层厚度（m），λw—水的导热系数，取0.58，βq—空气层的传热系数，取23（W/m2·K）；查施工计算手册并计算得：h′=0.118m。H—混凝土计算厚度（m），H=h+2h′，h—混凝土实际厚度（m）。
4 混凝土内外温差控制技术措施—混凝土内部布置冷管通水降温
本工程决定采用“内部通水降温，外部蓄水养护”水循环施工技术，将混凝土内外温差控制在20℃内，确保不出现温差裂缝。根据工程经验，沿混凝土厚度中心的水平面均匀布置三个回路的规格为Φ50循环水管，每个水管设进水口和出水口各一个（见图1）。混凝土浇筑完毕后12h开始通水。由上述计算知，1d的绝热温升为21.14℃，而混凝土入模温度为21℃，考虑降温系数的影响，则此时的混凝土内部中心温度不会超过42℃，将开始进水温度控制在19℃左右可保证水温与接触面的混凝土温差不超过25℃。利用核心筒内电梯井坑进行畜水养护，初始蓄水深度取20cm（水泵正常工作所需最小深度）。利用水泵的工作原理，将电梯井坑内的冷水抽进已布置的冷却管内，同时将水管内的热水排出到基坑内，建立水循环，利用物质热交换原理，带走混凝土内部水化热，降低混凝土内部温度。施工过程应注意选择水泵型号，合理控制水流速度，将进出口水温差控制在2℃以内；同时进出水口每天应交换一次，使得混凝土内部温度比较均匀，降低温度裂缝出现的可能性。 图1 冷凝水管布置图
5 测温及信息化施工
（1）测温点布置及监测：上述计算是按混凝土内部须排出的水化热全部由降温水管中的水带走考虑，实际上混凝土向降温水管传递热量的影响因素较多，对计算结构可能产生较大影响，因此必须加强测温工作，发现问题及时纠正。本工程根据实际情况，按照兼顾均匀布点与重点布点的原则，同时在可能出现较大温差的部位布置测杆，共布置12根测杆。测杆分上、中、下3个测点，每个测点均布置备用点，其中上测点距混凝土上表面50mm，中测点位于混凝土底板竖向中心位置，下测点距混凝土下表面50mm。
（2）信息化施工：混凝土从浇筑到硬化有一个升温和降温的过程，特别降温至环境温度的过程比较缓慢，为此，测温从混凝土澆筑后马上开始监测，1次/2h。主要监测混凝土浇筑及固化过程中，混凝土水化热即时温度、内表温差、降温速率及蓄水温度（即水管进水温度）。利用测温技术进行信息化施工，全面了解混凝土强度发展过程中内部温度场分布状况及蓄水池内水温变化情况，并根据实测温度变化情况，注意调整水流速度，控制降温速率，以防止或控制混凝土内部有害裂缝的发生，确保施工质量。
6 工程实施效果
通过对大体积混凝施工的具体温控措施进行分析，以及对施工过程全面监控和管理，实施信息化施工完成后，选择具有代表性的中心测温杆第3天至第9天测温数据与不通水理论计算数据画曲线图如图2。
图3 通水降温与不通水降温计算数据对比图
从图2中可看出：①通水降温后，中心温度整体明显回落，特别是第5天以后，下降更为明显；②通水降温后，中心温度第5天时达到峰值为53.5℃，而不通水理论计算状态下的第5天温度及温度峰值分别为57.6℃、60.3℃，前后相比分别少4.1℃、6.8℃；③采用水循环蓄水养护，表层温度明显提高，温水养护效果好；④在不通水理论计算状态下，曲线随时间的推移呈上升扩大开口状态，即温升持续提高、温差持续加大；而在通水降温状态下，曲线随时间的推移平行小起伏后呈缩口状态，温差在第5天时达到最大值18.3℃后持续下降，即温升小幅升高后持续回落，温差稳定保持在20℃以内。上述情况表明，所采取的内外温差控制技术措施得当，通水降温后，混凝土内部降温效果明显，成功地将温差控制在预定的20℃以内，满足设计和施工验收规范要求，达到了预期的目的。经检查，各基础外观质量良好，无任何裂缝，取得良好的效果。
7 结束语
温度裂缝是影响大体积混凝土结构安全和稳定的重要因素。因此，施工技术人员应结合工程实际情况，通过理论计算分析，采取合理的、有效的温控技术措施。同时还应加强大体积混凝土温度加测工作，制定安全应急预案，一旦出现异常情况及时调整并加以解决，以避免混凝土温度裂缝的产生，从而确保大体积混凝土结构的质量安全。
参考文献
[1] 高冬.大体积混凝土裂缝产生原因及其预防控制措施[J].中国科技信息.2012年第03期
[2] 杨建勋.大体积混凝土温度裂缝的成因及控制措施[J].中华民居.2011年第06期
关键词：大体积混凝土；裂缝；温控优化；工程效果
随着城市建设规模的不断扩大，城市建筑数量日益增加，对建筑施工材料的要求也有所提高。大体积混凝土作为一种常见的结构材料，具有承载力高，适用范围广和耐久性强等优点，目前广泛应用于建筑工程施工当中。但是，由于大体积混凝土单次浇筑方量大，加上混凝土自身放热量大，如果不能及时扩散，容易导致混凝土浇筑体产生了较大的内外温差，致使大体积混凝土产生温度裂缝，若没有对温度裂缝进行有效的控制，则可能影响到混凝土结构的可靠性。因此，有必要加强大体积混凝土裂缝温控优化工作的研究力度。本文通过分析混凝土温度变化情况，采取了有效的温控技术措施控制裂缝的产生，并取得了良好的效果。
1 工程概况
某高层建筑主楼采用现浇钢筋混凝土框剪结构。地下室底板混凝土强度等级C35，混凝土最大浇注部位为主楼大体积承台，截面尺寸：长12.5m，宽12.5m，厚2.5m，混凝土浇注量分别为390m3，属大体积混凝土。
2 工程特点及控制目标
本工程属生命线工程，应确保发生地震等灾难时能够正常发挥抢险救灾指挥功能，对地下室人防级别要求较高，且基础埋深较深，抗渗也有较高要求，因此对混凝土裂缝的控制尤为重要。为此，必须控制大体积混凝土的内外温差在规范规定的允许范围内，保证大体积混凝凝土施工不会产生温度裂缝和收缩裂缝，这是本工程施工的主要目标，在施工过程中应加以重点控制。
3 大体积混凝土水化温升和内、外温度变化情况计算分析
本工程大体积混凝土配合比按最大程度减少水化热的原则进行配置，具体配合比设计为每方混凝土材料用量为：水泥325kg，粉煤灰87kg，砂693kg，碎石1039kg，水175kg。
（1）混凝土绝热温升：
（1）
式（1）中：T（t）-混凝土龄期为t时的绝热温升（℃）；W-混凝土的胶凝材料用量（kg/m3）；Q-胶凝材料水化热总量（kJ/kg），Q=kQ0，其中k为不同掺量掺合料水化热调整系数，取k=0.936；Q0-水泥水化热总量（kJ/kg），由查施工规范及施工计算手册计算Q0=391kJ/kg；C-混凝土的比热，取0.97kJ/（kg·K）；ρ-混凝土的重力密度，取2400kg/m3；m-与水泥品种、浇筑温度等有关的系数，取入模温度为21℃，则系数取0.3664。根据上述公式计算所得不同龄期绝热温升见表1。T（1）=21.14℃。
（2）混凝土内部中心温度：
T1（t）=To+T（t）ξ（t）（2）
式（2）中：T1（t）-龄期混凝土内部中心最高温度（℃）；To-混凝土的浇筑入模温度（℃）；T（t）-混凝土最终绝热温升（℃）；ξ（t）-t龄期温降系数。
从上述公式可知，降低入模温度可显著降低混凝土内部中心温度。因此，本工程选择在晚上温度较低时浇筑混凝土，降低混凝土的入模温度，将入模温度控制在21℃以内。根据上述公式并查施工计算手册计算得不同龄期混凝土中心温度见表1。
（3）蓄水养护深度：
本工程根据实际情况，混凝土表面收水拉毛后，立即覆盖一层塑料薄膜，待混凝土初凝后利用核心筒内電梯井坑进行畜水保温养护，直至温差降至安全范围内。具体蓄水深度由以计算确定：
（3）
式（3）中：X—蓄水养护时间，取X=336h；Tmax-T2=20℃；Kb传热系数修正值，取1.3；λw—水的导热系数，取0.58；M—混凝土结构表面系数，。根据上述公式计算所得蓄水养护深度为：Hw=3.6cm。
（4）混凝土表层温度：
T2（t）=Tq+4h′（H-h′）[T1（t）-Tq]/H2 （4）
式（4）中：T2（t）—t龄期混凝土表面温度（℃）；Tq—施工期大气平均温度（℃），取15.2℃；h′—混凝土虚厚度（m），h′—=K′·λ/β，K′为折减系数，取2/3，λ为混凝土导热率，取2.33W/m·K；β为混凝土表面模板及保温层传热系数（W/m2·K），β=1/[δw/λw+1/βq]，δw—蓄水保温层厚度（m），λw—水的导热系数，取0.58，βq—空气层的传热系数，取23（W/m2·K）；查施工计算手册并计算得：h′=0.118m。H—混凝土计算厚度（m），H=h+2h′，h—混凝土实际厚度（m）。
4 混凝土内外温差控制技术措施—混凝土内部布置冷管通水降温
本工程决定采用“内部通水降温，外部蓄水养护”水循环施工技术，将混凝土内外温差控制在20℃内，确保不出现温差裂缝。根据工程经验，沿混凝土厚度中心的水平面均匀布置三个回路的规格为Φ50循环水管，每个水管设进水口和出水口各一个（见图1）。混凝土浇筑完毕后12h开始通水。由上述计算知，1d的绝热温升为21.14℃，而混凝土入模温度为21℃，考虑降温系数的影响，则此时的混凝土内部中心温度不会超过42℃，将开始进水温度控制在19℃左右可保证水温与接触面的混凝土温差不超过25℃。利用核心筒内电梯井坑进行畜水养护，初始蓄水深度取20cm（水泵正常工作所需最小深度）。利用水泵的工作原理，将电梯井坑内的冷水抽进已布置的冷却管内，同时将水管内的热水排出到基坑内，建立水循环，利用物质热交换原理，带走混凝土内部水化热，降低混凝土内部温度。施工过程应注意选择水泵型号，合理控制水流速度，将进出口水温差控制在2℃以内；同时进出水口每天应交换一次，使得混凝土内部温度比较均匀，降低温度裂缝出现的可能性。 图1 冷凝水管布置图
5 测温及信息化施工
（1）测温点布置及监测：上述计算是按混凝土内部须排出的水化热全部由降温水管中的水带走考虑，实际上混凝土向降温水管传递热量的影响因素较多，对计算结构可能产生较大影响，因此必须加强测温工作，发现问题及时纠正。本工程根据实际情况，按照兼顾均匀布点与重点布点的原则，同时在可能出现较大温差的部位布置测杆，共布置12根测杆。测杆分上、中、下3个测点，每个测点均布置备用点，其中上测点距混凝土上表面50mm，中测点位于混凝土底板竖向中心位置，下测点距混凝土下表面50mm。
（2）信息化施工：混凝土从浇筑到硬化有一个升温和降温的过程，特别降温至环境温度的过程比较缓慢，为此，测温从混凝土澆筑后马上开始监测，1次/2h。主要监测混凝土浇筑及固化过程中，混凝土水化热即时温度、内表温差、降温速率及蓄水温度（即水管进水温度）。利用测温技术进行信息化施工，全面了解混凝土强度发展过程中内部温度场分布状况及蓄水池内水温变化情况，并根据实测温度变化情况，注意调整水流速度，控制降温速率，以防止或控制混凝土内部有害裂缝的发生，确保施工质量。
6 工程实施效果
通过对大体积混凝施工的具体温控措施进行分析，以及对施工过程全面监控和管理，实施信息化施工完成后，选择具有代表性的中心测温杆第3天至第9天测温数据与不通水理论计算数据画曲线图如图2。
图3 通水降温与不通水降温计算数据对比图
从图2中可看出：①通水降温后，中心温度整体明显回落，特别是第5天以后，下降更为明显；②通水降温后，中心温度第5天时达到峰值为53.5℃，而不通水理论计算状态下的第5天温度及温度峰值分别为57.6℃、60.3℃，前后相比分别少4.1℃、6.8℃；③采用水循环蓄水养护，表层温度明显提高，温水养护效果好；④在不通水理论计算状态下，曲线随时间的推移呈上升扩大开口状态，即温升持续提高、温差持续加大；而在通水降温状态下，曲线随时间的推移平行小起伏后呈缩口状态，温差在第5天时达到最大值18.3℃后持续下降，即温升小幅升高后持续回落，温差稳定保持在20℃以内。上述情况表明，所采取的内外温差控制技术措施得当，通水降温后，混凝土内部降温效果明显，成功地将温差控制在预定的20℃以内，满足设计和施工验收规范要求，达到了预期的目的。经检查，各基础外观质量良好，无任何裂缝，取得良好的效果。
7 结束语
温度裂缝是影响大体积混凝土结构安全和稳定的重要因素。因此，施工技术人员应结合工程实际情况，通过理论计算分析，采取合理的、有效的温控技术措施。同时还应加强大体积混凝土温度加测工作，制定安全应急预案，一旦出现异常情况及时调整并加以解决，以避免混凝土温度裂缝的产生，从而确保大体积混凝土结构的质量安全。
参考文献
[1] 高冬.大体积混凝土裂缝产生原因及其预防控制措施[J].中国科技信息.2012年第03期
[2] 杨建勋.大体积混凝土温度裂缝的成因及控制措施[J].中华民居.2011年第06期