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摘要：温度裂缝是大体积混凝土浇筑后常见的现象，对建筑物混凝土结构的使用功能和质量安全具有重要的影响。本文结合工程实例，介绍了大体积混凝土原材料选择与温控理论计算，重点就温控计算结果进行探讨，并总结了混凝土裂缝控制措施及效果，以供参考。
关键词：大体积混凝土；原材料；裂缝；温控计算
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
随着我国社会经济建设的快速发展，城市建设规模不断扩大，越来越来大型化、多功能化和现代化高层建筑在城市中涌现，也对建筑物的质量安全提出了更高的要求。大体积混凝土作为一种新型建筑材料，具有适应性强、承载力高和施工方便等特点，目前广泛应用于城市高层建筑、水利设施及大型设备基础当中。但在大体积混凝土浇筑施工过程中，由于受到水泥水化热、外界气温变化和混凝土收缩等因素的影响，大体积混凝土容易出现温度裂缝的现象，这不仅影响到大体积混凝土结构的耐久性和可靠性，而且对建筑物结构的安全也是不利的。因此，施工人员应重视大体积混凝土温度裂缝的控制，做好原材料选择和技术层面的工作，采取切实有效的控制措施，以确保建筑物混凝土结构的安全。
1 工程概况
某工程主楼筏板基础厚度为1.6m，局部深度达3.05m，浇筑量为3100m3，混凝土强度等级为C30，采用泵送方式浇筑。浇筑期间日平均温度15℃，最高气温25℃。温度控制要求严格，工程基础平面图及测点位置如图1所示，其中A～D是3.05m厚筏板测点，E～G是1.6m厚筏板测点。
图1 主楼筏板基础温控测点布置图
2 原材料选择与温控理论计算
2.1 混凝土原料的选择
1)水泥：选择华润牌P.O42.5水泥，水泥用量388kg，拌合物用水量210kg，水灰比0.46；
2)骨料：石子采用粒径5～31.5mm连续级配的破碎石，含泥量≤1%；砂子选用破碎砂，含泥量≤3%；
3)外加剂：泵送剂和抗渗剂；4)掺合料：粉煤灰用量为68kg。
2.2 温控理论计算
1)绝热温升计算公式：
Th=（mC+KF)Q/Cρ（1)
将参数带入公式（1)得出：
Th=（388+0.3×68)×375/（0.97×2400)=65.8℃
2)混凝土中心计算温度公式：
T1(1)=Tj+Thξ(t)（2)
将参数代入公式（2)，取Tj=20℃，计算3天、6天，27天温度，得出1.6m厚度处中心温度：
T1(3)=Tj+Thξ(3)=20+Thξ(t)=20+65.8×0.50=52.9℃
T1(6)=20+65.8×0.45=49.6℃
T1(27)=20+65.8×0.05=23.9℃
将参数代入公式（2)，取Tj=20℃，计算3天、6天、27天温度，得出3m厚度处中心温度：
T1(3)=Tj+Thξ(3)=20+Thξ(t)=20+65.8×0.68=64.7℃
T1(6)=20+65.8×0.67=64.1℃
T1(27)=20+65.8×0.21=33.8℃
3)混凝土表层温度（表面下50～100mm处)
①保温材料厚度计算
δ1.6=0.5hλx（T2－Tq)Kb/λ（Tmax－T2)=0.5×1.6×0.14×20×2/（2.33×25)=0.077（m)
δ3=0.5hλx（T2－Tq)Kb/λ（Tmax－T2)=0.5×3×0.14×20×2/（2.33×25)=0.144（m)
②混凝土表面模板及保温层的传热系数
β1.6=1/（Σδi/λi+1/βq)=1/（0.077/0.14+1/23)=1.7
β3=1/（Σδi/λi+1/βq)=1/（0.144/0.14+1/23)=0.93
③混凝土虚厚度
h′1.6=kλ/β1.6=2/3×2.33/1.7=0.91（m)
h′3=kλ/β3=2/3×2.33/0.96=1.62（m)
④混凝土计算厚度
H1.6=h1.6+2h′1.6=1.6+2×0.92=3.44（m)
H3=h3+2h′3=3+2×1.63=6.26（m)
⑤混凝土表层温度
1.6m厚度：
T2(3)=Tq+4h′1.6（H1.6－h′1.6)[T1(t)－Tq]/H1.62
T2(3)=20+4×0.92×（3.44－0.92)[52.9－20]/3.442=45.8℃
T2(6)=20+4×0.92×（3.44－0.92)[49.6－20]/3.442=43.2℃
T2(27)=20+4×0.92×（3.44－0.92)[23.9－20]/3.442=22.4℃
3.05m厚度：
T2(3)=Tq+4h′3（H3－h′3)[T1(t)－Tq]/H32
T2(3)=20+4×1.63×（6.26－1.63)[64.7－20]/6.262=54.4℃
T2(6)=20+4×1.63×（6.26－1.63)[64.1－20]/6.262=54.1℃
T2(27)=20+4×1.63×（6.26－1.63)[33.8－20]/6.262=30.6℃
⑥混凝土温差
1.6m厚度：
T1(3)－T2(3)=52.9－45.8=7.1℃
T1(6)－T2(6)=49.6－43.2=6.4℃
T1(27)－T2(27)=23.9－22.4=1.5℃
3.05m厚度：
T1(3)－T2(3)=64.7－54.4=10.3℃
T1(6)－T2(6)=64.1－54.1=10℃
T1(27)－T2(27)=33.8－30.6=3.2℃
经以上计算预测，采取上述混凝土配合比，并加大保温材料厚度，可滿足混凝土最大内外温差均小于25℃的要求，计算结果相对保守。
若1.6m厚度处保温材料采用3cm厚草袋，一层塑料布；3.05m厚度处保温材料采用5cm厚草袋，一层塑料布，进行验算结果如下：
1.6m厚度：
T1(3)－T2(3)=52.9－32.4=20.5℃
T1(6)－T2(6)=49.6－29.6=20℃
T1(27)－T2(27)=23.9－22.8=1.1℃
3m厚度：
T1(3)－T2(3)=64.7－42.5=22.2℃
T1(6)－T2(6)=64.1－43=21.1℃
T1(27)－T2(27)=33.8－27.7=6.1℃
经以上计算预测，可满足混凝土最大内外温差均小于25℃的要求。
3 实测大体积混凝土不同深度温度时间曲线图（见图2～图7)
图2 A点温度变化曲线
图3 B点温度变化曲线
图4 C点温度变化曲线
图5 D点温度变化曲线
图6 E点温度变化曲线
图7 F点温度变化曲线
4 结论及分析
1)从理论计算及实测结果都可以看出，大体积混凝土中心测点温度高于表皮及底部测点温度。原因是表皮与空气产生热传导，底部亦与大地产生热传导，而中心部位由于未能与外界物质直接接触导致热量无法传导出去。
2)随着混凝土龄期的增加，混凝土整体温度呈先升后降趋势，理论计算及实测结果都显示浇筑后第三天温度最高，而后呈下降趋势。原因是混凝土浇筑初期水泥未能全部参与化学反应，而随着龄期的增长，水泥逐渐全部参与反应并释放大量热能，导致温度增加，后期由于热传导效应的影响，温度逐渐降低。
3)理论计算混凝土温差的方法对具体施工具有一定指导意义。
5 裂缝控制措施及效果
1)本工程混凝土配合比中掺入68kg粉煤灰，不仅降低了成本，也充分发挥了粉煤灰在混凝土早期水化过程中的延缓作用，可有效降低水化热。
2)控制水泥用量，优先选用低水化热水泥，对混凝土裂缝控制有一定作用。
3)混凝土浇筑完毕，及时用理论计算厚度保温材料覆盖，并浇水保湿控制温差。
6 结语
大体积混凝土温度裂缝控制是一项系统性的工作，对确保建筑物结构的质量安全具有重要作用。因此，施工技术人员应通过优化混凝土配合比设计来控制温度差，把握好大体积混凝土原材料选择和技术层面的工作，以避免混凝土温度裂缝的产生，确保建筑物的质量安全。实践证明，通过上述方法，本工程大体积混凝土强度符合工程要求，在浇筑后未出现危害性裂缝，并取得了较好的经济效益。
参考文献
[1] 李建楠；甘璐.大体积混凝土施工的温度控制[J]，安徽建筑.2012年第04期
[2] 黄家常.大体积混凝土施工温度裂缝控制技术[J].城市建设理论研究.2012年第24期
关键词：大体积混凝土；原材料；裂缝；温控计算
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
随着我国社会经济建设的快速发展，城市建设规模不断扩大，越来越来大型化、多功能化和现代化高层建筑在城市中涌现，也对建筑物的质量安全提出了更高的要求。大体积混凝土作为一种新型建筑材料，具有适应性强、承载力高和施工方便等特点，目前广泛应用于城市高层建筑、水利设施及大型设备基础当中。但在大体积混凝土浇筑施工过程中，由于受到水泥水化热、外界气温变化和混凝土收缩等因素的影响，大体积混凝土容易出现温度裂缝的现象，这不仅影响到大体积混凝土结构的耐久性和可靠性，而且对建筑物结构的安全也是不利的。因此，施工人员应重视大体积混凝土温度裂缝的控制，做好原材料选择和技术层面的工作，采取切实有效的控制措施，以确保建筑物混凝土结构的安全。
1 工程概况
某工程主楼筏板基础厚度为1.6m，局部深度达3.05m，浇筑量为3100m3，混凝土强度等级为C30，采用泵送方式浇筑。浇筑期间日平均温度15℃，最高气温25℃。温度控制要求严格，工程基础平面图及测点位置如图1所示，其中A～D是3.05m厚筏板测点，E～G是1.6m厚筏板测点。
图1 主楼筏板基础温控测点布置图
2 原材料选择与温控理论计算
2.1 混凝土原料的选择
1)水泥：选择华润牌P.O42.5水泥，水泥用量388kg，拌合物用水量210kg，水灰比0.46；
2)骨料：石子采用粒径5～31.5mm连续级配的破碎石，含泥量≤1%；砂子选用破碎砂，含泥量≤3%；
3)外加剂：泵送剂和抗渗剂；4)掺合料：粉煤灰用量为68kg。
2.2 温控理论计算
1)绝热温升计算公式：
Th=（mC+KF)Q/Cρ（1)
将参数带入公式（1)得出：
Th=（388+0.3×68)×375/（0.97×2400)=65.8℃
2)混凝土中心计算温度公式：
T1(1)=Tj+Thξ(t)（2)
将参数代入公式（2)，取Tj=20℃，计算3天、6天，27天温度，得出1.6m厚度处中心温度：
T1(3)=Tj+Thξ(3)=20+Thξ(t)=20+65.8×0.50=52.9℃
T1(6)=20+65.8×0.45=49.6℃
T1(27)=20+65.8×0.05=23.9℃
将参数代入公式（2)，取Tj=20℃，计算3天、6天、27天温度，得出3m厚度处中心温度：
T1(3)=Tj+Thξ(3)=20+Thξ(t)=20+65.8×0.68=64.7℃
T1(6)=20+65.8×0.67=64.1℃
T1(27)=20+65.8×0.21=33.8℃
3)混凝土表层温度（表面下50～100mm处)
①保温材料厚度计算
δ1.6=0.5hλx（T2－Tq)Kb/λ（Tmax－T2)=0.5×1.6×0.14×20×2/（2.33×25)=0.077（m)
δ3=0.5hλx（T2－Tq)Kb/λ（Tmax－T2)=0.5×3×0.14×20×2/（2.33×25)=0.144（m)
②混凝土表面模板及保温层的传热系数
β1.6=1/（Σδi/λi+1/βq)=1/（0.077/0.14+1/23)=1.7
β3=1/（Σδi/λi+1/βq)=1/（0.144/0.14+1/23)=0.93
③混凝土虚厚度
h′1.6=kλ/β1.6=2/3×2.33/1.7=0.91（m)
h′3=kλ/β3=2/3×2.33/0.96=1.62（m)
④混凝土计算厚度
H1.6=h1.6+2h′1.6=1.6+2×0.92=3.44（m)
H3=h3+2h′3=3+2×1.63=6.26（m)
⑤混凝土表层温度
1.6m厚度：
T2(3)=Tq+4h′1.6（H1.6－h′1.6)[T1(t)－Tq]/H1.62
T2(3)=20+4×0.92×（3.44－0.92)[52.9－20]/3.442=45.8℃
T2(6)=20+4×0.92×（3.44－0.92)[49.6－20]/3.442=43.2℃
T2(27)=20+4×0.92×（3.44－0.92)[23.9－20]/3.442=22.4℃
3.05m厚度：
T2(3)=Tq+4h′3（H3－h′3)[T1(t)－Tq]/H32
T2(3)=20+4×1.63×（6.26－1.63)[64.7－20]/6.262=54.4℃
T2(6)=20+4×1.63×（6.26－1.63)[64.1－20]/6.262=54.1℃
T2(27)=20+4×1.63×（6.26－1.63)[33.8－20]/6.262=30.6℃
⑥混凝土温差
1.6m厚度：
T1(3)－T2(3)=52.9－45.8=7.1℃
T1(6)－T2(6)=49.6－43.2=6.4℃
T1(27)－T2(27)=23.9－22.4=1.5℃
3.05m厚度：
T1(3)－T2(3)=64.7－54.4=10.3℃
T1(6)－T2(6)=64.1－54.1=10℃
T1(27)－T2(27)=33.8－30.6=3.2℃
经以上计算预测，采取上述混凝土配合比，并加大保温材料厚度，可滿足混凝土最大内外温差均小于25℃的要求，计算结果相对保守。
若1.6m厚度处保温材料采用3cm厚草袋，一层塑料布；3.05m厚度处保温材料采用5cm厚草袋，一层塑料布，进行验算结果如下：
1.6m厚度：
T1(3)－T2(3)=52.9－32.4=20.5℃
T1(6)－T2(6)=49.6－29.6=20℃
T1(27)－T2(27)=23.9－22.8=1.1℃
3m厚度：
T1(3)－T2(3)=64.7－42.5=22.2℃
T1(6)－T2(6)=64.1－43=21.1℃
T1(27)－T2(27)=33.8－27.7=6.1℃
经以上计算预测，可满足混凝土最大内外温差均小于25℃的要求。
3 实测大体积混凝土不同深度温度时间曲线图（见图2～图7)
图2 A点温度变化曲线
图3 B点温度变化曲线
图4 C点温度变化曲线
图5 D点温度变化曲线
图6 E点温度变化曲线
图7 F点温度变化曲线
4 结论及分析
1)从理论计算及实测结果都可以看出，大体积混凝土中心测点温度高于表皮及底部测点温度。原因是表皮与空气产生热传导，底部亦与大地产生热传导，而中心部位由于未能与外界物质直接接触导致热量无法传导出去。
2)随着混凝土龄期的增加，混凝土整体温度呈先升后降趋势，理论计算及实测结果都显示浇筑后第三天温度最高，而后呈下降趋势。原因是混凝土浇筑初期水泥未能全部参与化学反应，而随着龄期的增长，水泥逐渐全部参与反应并释放大量热能，导致温度增加，后期由于热传导效应的影响，温度逐渐降低。
3)理论计算混凝土温差的方法对具体施工具有一定指导意义。
5 裂缝控制措施及效果
1)本工程混凝土配合比中掺入68kg粉煤灰，不仅降低了成本，也充分发挥了粉煤灰在混凝土早期水化过程中的延缓作用，可有效降低水化热。
2)控制水泥用量，优先选用低水化热水泥，对混凝土裂缝控制有一定作用。
3)混凝土浇筑完毕，及时用理论计算厚度保温材料覆盖，并浇水保湿控制温差。
6 结语
大体积混凝土温度裂缝控制是一项系统性的工作，对确保建筑物结构的质量安全具有重要作用。因此，施工技术人员应通过优化混凝土配合比设计来控制温度差，把握好大体积混凝土原材料选择和技术层面的工作，以避免混凝土温度裂缝的产生，确保建筑物的质量安全。实践证明，通过上述方法，本工程大体积混凝土强度符合工程要求，在浇筑后未出现危害性裂缝，并取得了较好的经济效益。
参考文献
[1] 李建楠；甘璐.大体积混凝土施工的温度控制[J]，安徽建筑.2012年第04期
[2] 黄家常.大体积混凝土施工温度裂缝控制技术[J].城市建设理论研究.2012年第24期