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摘要：随着大体积混凝土建筑应用的越来越广泛，对其施工质量控制的研究也显得越来越重要了，由于温度效应所产生的裂缝对大体积混凝土建筑的质量造成了重要的影响，文章结合实际工作经验，通过具体实例对大体积混凝土建筑施工质量控制进行探究。
关键词：大体积混凝土；质量；温度
大体积混凝土被广泛应用于各类建筑工程之中，但由于其体积大，水化热也大，易产生温度效应，从而造成裂缝的产生，严重的影响到了建筑物的质量和安全，因此对大体积混凝土结构的温度问题进行研究具有重要的意义。大体积混凝土建筑裂缝的产生是由方面的因素造成的，包括设计、材料、施工等诸多方面原因，所以，要想控制大体积混凝土建筑的质量，必须从设计、材料、施工等方面，分析温度应力，采取各种温度控制措施，防止裂缝的产生了扩展，文章主要通过以下实例进行分析。
1工程概况
某住浇混凝土建筑，地下2层，地上23层，其基础底板尺寸为16×40×1.8m，采用C40混凝土浇筑，抗渗标号为P8，一次浇筑量2330m3，底板配筋为4层双向钢筋网，上下两层为Φ22@125，中间两层为Φ14@200，配筋率为0.42％。
本工程地下室底板具有强度高、体积大、钢筋密、工程条件复杂等特点，设计要求在满足强度，刚度和耐久性要求的情况下，一次性连续浇捣混凝土而不留任何施工缝。经研究，对基础底板的温度应力和抗裂进行理论验算后，制定了一整套的施工技术措施，以保证该工程的质量。
2设计、施工技术措施
本工程在初冬季节施工，内外温差较大，并且属大体积混凝土，水化热引起的温升高，为了防止裂缝出现，我们着重采取了控制温升、温降来减少混凝土收缩，提高混凝土极限拉伸，并采用了必要的设计构造等一系列技术措施。
2.1配合比设计
本工程基础底板设计强度等级为C40，抗渗标号为P8。根据实际情况和试验资料采用了P.C42.5级普通硅酸盐水泥，掺缓凝减水剂LFS、膨胀剂UEA、粉煤灰等材料。采用的混凝土配合比见表1。
表1 混凝土配合比表
2.2掺加剂
(1)減水剂。混凝土配制选用高效LFS缓凝型减水剂(其减水率在18％左右)，改善了混凝土的和易性，塌落度达到20cm，满足泵送混凝土的施工要求。
(2)膨胀剂。采用UEA膨胀剂，等量取代10％的水泥用量。
(3)粉煤灰。粉煤灰采用某热电厂生产I级粉煤灰，掺量为20％。
2.3构造处理及后浇带的构想
在构造配筋方面，在底板的中部设置两层双向Φ14@200温度筋，提高了配筋率，充分发挥UEA的限制膨胀相应提高了底板混凝土的抗裂性。因底板尺寸为16×40m，长度不算太长，又设计要求一次性连续浇筑，故没有采用后浇带，底板纵剖面钢筋布置如图1所示。
图1 底板纵剖面钢筋布置图
2.4养护
根据本工程的特点，考虑冬期施工的因素，并经过热工计算，同时兼顾经济性原则，采用废旧水泥编织袋内装锯末保温厚度为12cm再加一层塑料布养护，既保温又保湿，达到了使混凝土强度顺利增长和温度控制两方面的目的。
3温度监测
测温工作是掌握混凝土的内部温度并采取温控措施的重要一环，通过测温，得出结构物内部温度和表面温度，并以此为依据，控制温升和降温速率，防止裂缝产生。
3.1选择测试方法
实际工程施工中，最常用的测温方法有热电偶、热电阻、玻璃温度计测温。热电偶是一种结构简单，布设方便的方法，其工作原理，是基于两种不同成份的导体两端接合成回路时，当两结合点温度不同时，则会在其回路内产生热电流的物理现象。但因其自由端受环境温度影响较大，需补偿。玻璃温度计布设困难，精度差，主要是靠内装的水银热胀冷缩反映温度变化的方法。热电阻是利用导体或半导体的电阻值随温度变化的性质来测温。其结构简单，布设方便，不需补偿，精度高，这种方法需外接电源，导线电阻有影响。经过比较分析，结合工程特点，在本工程中采用了Lu50铜热电阻，XMZ-102数字温度显示仪表来进行试验。因导线长度不同，电阻就不同，标准导线引出长度为600mm，本次使用的导线引出长度有lm、2m、3m三种。应将其测定值修正，经检测修正数如下：lm长导线减去2℃；2m长导线减去4℃；3m长导线减去6℃。
3.2测点布置
从本工程的平面尺寸、形状和厚度方面综合考虑，布置20组，每组3个，共计60个测温点。测温点平面布置图、剖面布置图见图2。本次检测工作的监测时间为60d，l～2d：1次/2h； 3～7d：1次/4h；8～15d：1次/8h；16～22d：1次/12h；23～60d：1次/24h。
图2 测温点平面、剖面布置图
4温度测试结果及养护防冻分析
底板于为11月12日8时开始浇注，11月14日14点结束，历时78h，浇筑工作按计划完成。现将部分测温点的结果进行分析说明。
(1)理论值与实测值比较分析。底板混凝土最高温度理论值与实测值见表2。从表2中看出18﹟，10﹟，2﹟点误差较大。原因分析主要是由于18﹟点是边缘点，散热条件好；10#点、2﹟点的入模温度与理论值有出入；4#和8﹟点基本接近理论计算值。在无条件测水化热时，可以将UEA的水化热看成是普通硅酸盐水泥的水化热。根据配合比及理论公式计算最高温度为：
℃
底板最高温度Tt=Tj+Tr(t)=10+52.6=62.6℃
表2 底板混凝土最高温度理论值与实测值比较
(2)升温阶段分析。从温度变化曲线来看，混凝土的升温较快，而且最高温升出现在第二天，考虑到最高温升来得早，如果保温养护不及时，很容易造成内外温差大，产生表面裂缝，由此也可以看出大体积混凝土要及时养护，控制温差。
(3)降温阶段分析。底板混凝土中间点理论最大降温差在9～15d，从表中看到的实测的最大降温差在3～9d，这是因为冬季施工，环境温度太低，混凝土表面温度与环境温度差过大，散热快所造成的。
UEA膨胀剂在保湿养护的条件下，前14d能完成膨胀变形占总膨胀变形的70％～80％，这就有效的补偿了温差大这一阶段产生的收缩，防止了裂缝产生，本工程掺入10％UEA，此阶段观察，未发现裂缝，同时温度筋的设置也更有利于UEA限制膨胀功能的发挥，此两项措施应该说在本工程中表现出了明显的效果。按照《块体基础大体积混凝土施工技术规程》YBJ224-91的规定，混凝土浇注块体的降温速度宜不大于1.5℃/d的规定，但通过监测发现，早期降温速率可达3℃/d，要想控制在1.5℃/d内较难做到。但通过工程实践发现，降温速率在早期虽达到3℃/d，并未对工程产生影响，主要原因是由于混凝±早期弹性模量低，塑性大，可以充分发挥混凝土徐变特性，减低温度应力。但就整个底板施工而言，务必是降温的平均值控制在1.5℃/d内，才能确保混凝土浇筑的质量。本工程30d平均降温速率在1.1～1.4℃/d，满足要求。
（4）养护方法及效果分析。在本工程施工中，考虑各方面因素，并从经济性和就地取材的方面考虑，决定采用废旧水泥袋内装锯末作为保温措施的方法进行尝试。这种方法利用的都是废料，几乎不用花钱，整体重量大，与混凝土相贴紧密，不易带起。经过计算锯末厚度为12cm。施工时错缝布置，袋与袋间接缝挤紧，保证保温效果，通过在本工程中的应用，发现这种方法是一种很好的保温措施，通过内装锯末满足不同工程不同季节的施工，施工方便，价格低廉。整个施工过程，降温速率控制在1.5℃/d内，施工中有两次突然降温，也没引起过大的温度变化。
（5）冬期施工防冻分析。本工程施工前，根据原材料的实测温度及天气预报情况，进行混凝土热工计算表明，混凝土的入模温度为10℃，实际施工中，最高入模温度15℃，最低5℃，一般控制在8～13℃，完全可以满足施工要求。经过检测，并对转入正温后混凝土强度正常增长的分析，混凝土施工过程中未发生受冻现象。
本工程经过两个月的保温保湿养护，一年后通过各方检查，没有发现有害裂缝，证明这是的大体积混凝土施工是成功的。
5结论
通过结合工程实例研究大体积混凝土的施工技术，得出如下结论：
（1）大体积混凝土的裂缝主要是温度裂缝，其形式主要表现为表面裂缝和收缩裂缝。裂缝的出现，轻则影响建筑物的外观、正常使用和耐久性，重则导致混凝土结构的破坏。而大体积混凝土裂缝的产生主要与混凝土自身特性、设计因素、施工工艺方法、外界的温湿环境因素等有关，其中施工方面的因素所造成的混凝土裂缝占80％左右，因此在诸多影响因素中应着重研究及强化施工方面的工艺做法与管理。
（2）在大体积混凝土设计中，温度应力较大的部位設置构造钢筋，采取“抗”与“放”相结合原则设计，根据具体结构特点，考虑设置后浇带、应力释放带、膨胀加强带及其它方法降低温度应力，以确保满足抗裂要求。工程实例中就是根据现场的情况及温度计算采用的最普通的保温养护方法，且达到了质量要求，未出现有害裂缝。
（3）通过研究发现，在实际工程中，掺加膨胀剂等量取代lO％的水泥用量，又掺加了20％的粉煤灰，相当于降低了水泥的水化热，满足泵送和减要求的减水率18％的LFS的掺加，都能有效的防止裂缝的开展。工程中通过现场查验及实验室检测选择级配良好且含泥量低的骨料，并根据最优配比计算选择了合适的砂率。
（4）大体积混凝土的输送时间应尽可能控制在4min内，尽量确保混凝土入模温度要求lO℃，并保证满足泵送的和易性和坍落度要求。
（5）混凝土浇筑时应振捣密实，可以采取二次振捣，根据工程的实际情况选取适当的养护方法，工程实例中就采取了最简单的废旧水泥袋内装锯末作为保温措施的保温养护法，保证了混凝土内外温差不超过25℃，有效的防止了有害温度裂缝的产生及发展。
（6）跟踪测试信息化施工。事前制定周密的温度监控方案，并付诸实施，保证混凝土施工中严密监控混凝土温度变化情况，根据监控得到的数据，及时调整施工工艺及养护方案。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：大体积混凝土；质量；温度
大体积混凝土被广泛应用于各类建筑工程之中，但由于其体积大，水化热也大，易产生温度效应，从而造成裂缝的产生，严重的影响到了建筑物的质量和安全，因此对大体积混凝土结构的温度问题进行研究具有重要的意义。大体积混凝土建筑裂缝的产生是由方面的因素造成的，包括设计、材料、施工等诸多方面原因，所以，要想控制大体积混凝土建筑的质量，必须从设计、材料、施工等方面，分析温度应力，采取各种温度控制措施，防止裂缝的产生了扩展，文章主要通过以下实例进行分析。
1工程概况
某住浇混凝土建筑，地下2层，地上23层，其基础底板尺寸为16×40×1.8m，采用C40混凝土浇筑，抗渗标号为P8，一次浇筑量2330m3，底板配筋为4层双向钢筋网，上下两层为Φ22@125，中间两层为Φ14@200，配筋率为0.42％。
本工程地下室底板具有强度高、体积大、钢筋密、工程条件复杂等特点，设计要求在满足强度，刚度和耐久性要求的情况下，一次性连续浇捣混凝土而不留任何施工缝。经研究，对基础底板的温度应力和抗裂进行理论验算后，制定了一整套的施工技术措施，以保证该工程的质量。
2设计、施工技术措施
本工程在初冬季节施工，内外温差较大，并且属大体积混凝土，水化热引起的温升高，为了防止裂缝出现，我们着重采取了控制温升、温降来减少混凝土收缩，提高混凝土极限拉伸，并采用了必要的设计构造等一系列技术措施。
2.1配合比设计
本工程基础底板设计强度等级为C40，抗渗标号为P8。根据实际情况和试验资料采用了P.C42.5级普通硅酸盐水泥，掺缓凝减水剂LFS、膨胀剂UEA、粉煤灰等材料。采用的混凝土配合比见表1。
表1 混凝土配合比表
2.2掺加剂
(1)減水剂。混凝土配制选用高效LFS缓凝型减水剂(其减水率在18％左右)，改善了混凝土的和易性，塌落度达到20cm，满足泵送混凝土的施工要求。
(2)膨胀剂。采用UEA膨胀剂，等量取代10％的水泥用量。
(3)粉煤灰。粉煤灰采用某热电厂生产I级粉煤灰，掺量为20％。
2.3构造处理及后浇带的构想
在构造配筋方面，在底板的中部设置两层双向Φ14@200温度筋，提高了配筋率，充分发挥UEA的限制膨胀相应提高了底板混凝土的抗裂性。因底板尺寸为16×40m，长度不算太长，又设计要求一次性连续浇筑，故没有采用后浇带，底板纵剖面钢筋布置如图1所示。
图1 底板纵剖面钢筋布置图
2.4养护
根据本工程的特点，考虑冬期施工的因素，并经过热工计算，同时兼顾经济性原则，采用废旧水泥编织袋内装锯末保温厚度为12cm再加一层塑料布养护，既保温又保湿，达到了使混凝土强度顺利增长和温度控制两方面的目的。
3温度监测
测温工作是掌握混凝土的内部温度并采取温控措施的重要一环，通过测温，得出结构物内部温度和表面温度，并以此为依据，控制温升和降温速率，防止裂缝产生。
3.1选择测试方法
实际工程施工中，最常用的测温方法有热电偶、热电阻、玻璃温度计测温。热电偶是一种结构简单，布设方便的方法，其工作原理，是基于两种不同成份的导体两端接合成回路时，当两结合点温度不同时，则会在其回路内产生热电流的物理现象。但因其自由端受环境温度影响较大，需补偿。玻璃温度计布设困难，精度差，主要是靠内装的水银热胀冷缩反映温度变化的方法。热电阻是利用导体或半导体的电阻值随温度变化的性质来测温。其结构简单，布设方便，不需补偿，精度高，这种方法需外接电源，导线电阻有影响。经过比较分析，结合工程特点，在本工程中采用了Lu50铜热电阻，XMZ-102数字温度显示仪表来进行试验。因导线长度不同，电阻就不同，标准导线引出长度为600mm，本次使用的导线引出长度有lm、2m、3m三种。应将其测定值修正，经检测修正数如下：lm长导线减去2℃；2m长导线减去4℃；3m长导线减去6℃。
3.2测点布置
从本工程的平面尺寸、形状和厚度方面综合考虑，布置20组，每组3个，共计60个测温点。测温点平面布置图、剖面布置图见图2。本次检测工作的监测时间为60d，l～2d：1次/2h； 3～7d：1次/4h；8～15d：1次/8h；16～22d：1次/12h；23～60d：1次/24h。
图2 测温点平面、剖面布置图
4温度测试结果及养护防冻分析
底板于为11月12日8时开始浇注，11月14日14点结束，历时78h，浇筑工作按计划完成。现将部分测温点的结果进行分析说明。
(1)理论值与实测值比较分析。底板混凝土最高温度理论值与实测值见表2。从表2中看出18﹟，10﹟，2﹟点误差较大。原因分析主要是由于18﹟点是边缘点，散热条件好；10#点、2﹟点的入模温度与理论值有出入；4#和8﹟点基本接近理论计算值。在无条件测水化热时，可以将UEA的水化热看成是普通硅酸盐水泥的水化热。根据配合比及理论公式计算最高温度为：
℃
底板最高温度Tt=Tj+Tr(t)=10+52.6=62.6℃
表2 底板混凝土最高温度理论值与实测值比较
(2)升温阶段分析。从温度变化曲线来看，混凝土的升温较快，而且最高温升出现在第二天，考虑到最高温升来得早，如果保温养护不及时，很容易造成内外温差大，产生表面裂缝，由此也可以看出大体积混凝土要及时养护，控制温差。
(3)降温阶段分析。底板混凝土中间点理论最大降温差在9～15d，从表中看到的实测的最大降温差在3～9d，这是因为冬季施工，环境温度太低，混凝土表面温度与环境温度差过大，散热快所造成的。
UEA膨胀剂在保湿养护的条件下，前14d能完成膨胀变形占总膨胀变形的70％～80％，这就有效的补偿了温差大这一阶段产生的收缩，防止了裂缝产生，本工程掺入10％UEA，此阶段观察，未发现裂缝，同时温度筋的设置也更有利于UEA限制膨胀功能的发挥，此两项措施应该说在本工程中表现出了明显的效果。按照《块体基础大体积混凝土施工技术规程》YBJ224-91的规定，混凝土浇注块体的降温速度宜不大于1.5℃/d的规定，但通过监测发现，早期降温速率可达3℃/d，要想控制在1.5℃/d内较难做到。但通过工程实践发现，降温速率在早期虽达到3℃/d，并未对工程产生影响，主要原因是由于混凝±早期弹性模量低，塑性大，可以充分发挥混凝土徐变特性，减低温度应力。但就整个底板施工而言，务必是降温的平均值控制在1.5℃/d内，才能确保混凝土浇筑的质量。本工程30d平均降温速率在1.1～1.4℃/d，满足要求。
（4）养护方法及效果分析。在本工程施工中，考虑各方面因素，并从经济性和就地取材的方面考虑，决定采用废旧水泥袋内装锯末作为保温措施的方法进行尝试。这种方法利用的都是废料，几乎不用花钱，整体重量大，与混凝土相贴紧密，不易带起。经过计算锯末厚度为12cm。施工时错缝布置，袋与袋间接缝挤紧，保证保温效果，通过在本工程中的应用，发现这种方法是一种很好的保温措施，通过内装锯末满足不同工程不同季节的施工，施工方便，价格低廉。整个施工过程，降温速率控制在1.5℃/d内，施工中有两次突然降温，也没引起过大的温度变化。
（5）冬期施工防冻分析。本工程施工前，根据原材料的实测温度及天气预报情况，进行混凝土热工计算表明，混凝土的入模温度为10℃，实际施工中，最高入模温度15℃，最低5℃，一般控制在8～13℃，完全可以满足施工要求。经过检测，并对转入正温后混凝土强度正常增长的分析，混凝土施工过程中未发生受冻现象。
本工程经过两个月的保温保湿养护，一年后通过各方检查，没有发现有害裂缝，证明这是的大体积混凝土施工是成功的。
5结论
通过结合工程实例研究大体积混凝土的施工技术，得出如下结论：
（1）大体积混凝土的裂缝主要是温度裂缝，其形式主要表现为表面裂缝和收缩裂缝。裂缝的出现，轻则影响建筑物的外观、正常使用和耐久性，重则导致混凝土结构的破坏。而大体积混凝土裂缝的产生主要与混凝土自身特性、设计因素、施工工艺方法、外界的温湿环境因素等有关，其中施工方面的因素所造成的混凝土裂缝占80％左右，因此在诸多影响因素中应着重研究及强化施工方面的工艺做法与管理。
（2）在大体积混凝土设计中，温度应力较大的部位設置构造钢筋，采取“抗”与“放”相结合原则设计，根据具体结构特点，考虑设置后浇带、应力释放带、膨胀加强带及其它方法降低温度应力，以确保满足抗裂要求。工程实例中就是根据现场的情况及温度计算采用的最普通的保温养护方法，且达到了质量要求，未出现有害裂缝。
（3）通过研究发现，在实际工程中，掺加膨胀剂等量取代lO％的水泥用量，又掺加了20％的粉煤灰，相当于降低了水泥的水化热，满足泵送和减要求的减水率18％的LFS的掺加，都能有效的防止裂缝的开展。工程中通过现场查验及实验室检测选择级配良好且含泥量低的骨料，并根据最优配比计算选择了合适的砂率。
（4）大体积混凝土的输送时间应尽可能控制在4min内，尽量确保混凝土入模温度要求lO℃，并保证满足泵送的和易性和坍落度要求。
（5）混凝土浇筑时应振捣密实，可以采取二次振捣，根据工程的实际情况选取适当的养护方法，工程实例中就采取了最简单的废旧水泥袋内装锯末作为保温措施的保温养护法，保证了混凝土内外温差不超过25℃，有效的防止了有害温度裂缝的产生及发展。
（6）跟踪测试信息化施工。事前制定周密的温度监控方案，并付诸实施，保证混凝土施工中严密监控混凝土温度变化情况，根据监控得到的数据，及时调整施工工艺及养护方案。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。