摘要：现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工，如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。如何控制大体积混凝土裂缝，特别是结构性裂缝始终是施工过程的一个重点。作者结合工程实例，简述在施工过程中采取的控制措施，综合分析探究大体积混凝土裂缝控制的有效措施，避免施工过程中可能出现的不利因素，防止结构性裂缝产生。为工程实践提供一定的参考。
关键词：大体积混凝土；结构性裂缝；水化热；施工准备；温度控制
一、大体积混凝土定义及其裂缝危害
大体积混凝土一般指混凝土结构物实体最小尺寸不小于1米的混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。大体积混凝土，其施工措施与普通混凝土存在很大不同，其核心是裂缝控制。防止施工冷缝、结构性、甚至贯穿性裂缝产生。否则对结构安全造成难以逆转修复的重大危害。
二、工程实例概述
铜川市耀州区某上市水泥企业湿法生产线和6号窑水泥粉磨和储存扩建项目，建设两组四联库，内径15米，总高40米，库容2.4万吨，四联库片筏基础形状为直径19.6米的四个相交圆盘，长66.4米，厚度2.2米。施工准备和气候条件
该工程混凝土总浇筑量2400多m³，现场自拌混凝土，搅拌站有2台500型强制搅拌机，地泵输送，24小时混凝土产量300~350m³，总用时需要7~8天时间。施工时间元月上旬，施工期间每天最低气温在-14~-17℃。
三、大体积混凝土施工准备
鉴于工程体量和复杂因素，必须综合计划人机料法环。首先根据施工配合比，计算混凝土中心的理论最高温度，确定采取什么样的温控方法。
根据最大绝热温升计算公式Th=(mc+K·F)Q/c·ρ
公式中mc---混凝土中水泥(包括膨胀剂)用量(kg/m3)，实际用量395kg/ m3
F----混凝土活性掺合料用量(kg/m3)，实际用量60kg/m3
K----掺合料折减系数.粉煤灰取0.30
Q----水泥28d水化热(kJ/kg)
c---混凝土比热,取0.97(kJ/kg·K)
ρ—混凝土密度,取2400(kg/m3)
实际计算得出Th=66.5℃
根据混凝土中心温度计算T1（max）=Tj+Th·ζ
Tj—混凝土浇筑温度（℃），取Tj=5℃；
Th—混凝土最大绝热温升（℃），取T3=62.8℃
ζ—t龄期降温系数，查表可知三天龄系数最大，取ζ=0.602
实际计算得出T1（max）=43℃
其次，根据混凝土浇筑体量、搅拌站产能以及浇筑工艺、顺序，确定混凝土初凝时间，防止冷缝形成。采用推移式斜坡自流分层连续浇筑法，从一端开始浇筑，控制混凝土浇筑带宽度，在下面一层混凝土初凝之前，上一层混凝土必须覆盖并振捣完成。混凝土分层厚度、浇筑带宽度如图示
按照最宽19.6米计算，图中⑥区浇筑带混凝土量为86.24m³，搅拌站最低产量12.5m³/h，得出新一层混凝土开始覆盖该区域所需时间为6.9小时。综合考虑一些机械故障、堵管，工人拆装泵管时间，希望提前释放部分水化热等各种因素，确定混凝土初凝时间不小于10h。
为延缓水化热单位时间产生量，选用不带早强的P.O42.5水泥，同时添加粉煤灰延长混凝土初凝时间。由于大气温度过低，必须采取可靠地覆盖蓄热措施。在基坑内浇筑，有利搭设简易蓄热棚，封闭基坑口，棚内设置火炉加温。同时采用双层塑料纸中间加草袋，包裹覆盖混凝土，此法既可以覆盖蓄热，还可以防止水分散失，无需再洒水养护。设置17个测装置，检测混凝土内部温度。水泥储备要充足，复试要及时，水电供应不能中断。要有故障排除预案。
四、大体积混凝土内外温差控制方法和选用
根据规范，大体积混凝土内外温差应控制在25℃之内。根据工程实际，应选用适合的控制方案。温差控制主要分为保温法和降温法，根据需要，也可以两种方法同时采用。保温法，即通过覆盖（如采用多层塑料薄膜和草帘严密覆盖）减少大体积混凝土表面热量散失，以使大体积混凝土内外温差控制在预定范围内。此种方法优点是工程造价低，易操作，覆盖物可以周转利用，其缺点是控温被动，调控不及时，效果显现缓慢。一般大体积混凝土均可采用此类方法。降温法，即采用一定的措施降低大体积混凝土内部温度。例如在混凝土内部预设金属盘管，浇筑完成后通水，通过水流携带混凝土内部热量散出。此种方法优点是控温主动性强，能够及时调控温差，缺点是工程造价高。高标号大体积混凝土水化热单位时间释放量大，特别在冬期大气温度很低的情况下施工时，仅通过覆盖蓄热很难大幅度提升混凝土表面温度，这种情况适宜降温、保温法结合采用。另外，一些大体积设备基础采用毛石混凝土，也能有效减少水化热。
本工程采用了保温法控制温差。温度监测从终凝后24小时开始，一周内每2个小时测温一次，一周后每个台班测温一次。监测数据显示从第三天开始混凝土中心温度最高达到了47℃，与计算结果存在一定偏差，高出理论计算温度4℃，混凝土表面温度高达30℃，保温棚内温度保持在-2~0℃。47℃持续至第8天后（同点测温），温度逐渐降低，直至全部浇筑完成3周后，中心温度降至大约16℃，环境温度实测约-2~0℃，然后取出混凝土表面覆盖物，保持蓄热棚温度。本工程连续浇筑混凝土约180小时，中间出现过多次搅拌机故障，输送泵故障，泵管堵塞等不利因素，混凝土浇筑中断时间在预控范围内，没有影响混凝土连续浇筑。混凝土内外温差控制比较成功，没有达到25℃临界点。实际检查没有发现明显裂缝。
五、结束语
实践证明，对于大体积混凝土裂缝，应以预防为主，为此需要精心设计、施工，掌握住它的基本知识，并根据实际采取有较措施，会使施工质量得到很好的保证。文章中各项措施相互联系、相互制约、有机统一，在施工中必须结合实际、全面考虑、合理采用，坚持严谨的施工组织管理，完全可以控制大体积混凝土温度裂缝和施工裂缝的发生。
参考文献：GB50496-2009，大体积混凝土施工规范
论文作者:闫旭涛
论文发表刊物:《建筑科技》2017年9期
论文发表时间:2017/10/18
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