摘要：大体积混凝土裂缝控制和处理是建筑工程施工中的重要内容之一。本文说明了大体积混凝土概念，列出了大体积混凝土裂缝控制考虑因素，阐述了大体积混凝土裂缝控制方法，分析了基础大体积混凝土测温点设置和柱墙梁大体积混凝土测温点的设置，说明了大体积混凝土施工及养护过程的温度控制，期望能给人们这方面有价值的参考。
关键词：混凝土工程；大体积混凝土；裂缝控制；温度控制；测温0 引言随着我国经济的不断增长，建筑施工项目的数量也在增加，大体积混凝土裂缝控制的重要性随之提高。但是在一些工程中，施工人员因不按照规范来进行大体积混凝土的施工，导致了施工过程中出现了质量问题，影响了建筑施工的质量和安全，如何根据施工规范来提高大体积混凝土的施工质量成为了施工人员需要解决的问题。下面就此进行讨论分析。
1 大体积混凝土概念1.1 原有国家标准的概念大体积混凝土被定义为“混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度缩小和改变造成有害裂缝产生的混凝土。”这从几何尺寸大于或等于1米的指标角度看不是很正确。
1.2 施工规范大体积混凝土的概念大体积混凝土可视为体量大或预计会由于胶凝材料水化引至混凝土里外温度差太大而造成裂缝的混凝土。
大体积混凝土包含梁、柱、墙、厚板、基础底板等，不过过程里面，每个人都会运用适合自己的方法，希望通过相应条款的引导，基本达到不同的大体积混凝土采取不同的温度控制方法的目的。
2 大体积混凝土裂缝控制考虑因素2.1 裂缝控制影响因素配合比、混凝土过程控制、养护、原材料、环境、边界条件等跟大体积混凝土浇筑裂缝控制关系密切，有效控制各方面因素，是大体积混凝土裂缝控制的关键。
2.2 结构后期强度选择在满足施工期间结构强度发展需要的前提下，对基础大体积混凝土和高强度等级混凝土的结构构件，施工规范提出了可以采用60d（56d）或更长龄期的混凝土强度，这样有利于通过提高矿物掺和料用量并降低水泥用量达到降低混凝土水化温升、控制裂缝的目的。《混凝土结构设计规范》GB50010—2010的相关规定也提出设计单位可以采用大于28d的龄期确定混凝土强度等级，此时设计规定龄期可以作为结构评定和验收的依据。
在国外随着混凝土施工技术的发展，对于高强度等级的柱、墙混凝土已经较多地采用了混凝土后期强度，以减少混凝土水泥用量。施工规范对强度等级不小于C80的柱、墙混凝土规定了可以采用后期强度进行配合比设计，并可作为强度评定以及验收的依据，这在国家标准中是第1次出现。关于后期强度的龄期，国内通常采用60d或90d龄期，而国外工程或国内工程国外设计的通常会采用56d龄期，为了兼顾所以一并列出。具体内容参见施工规范8.7.1条的规定。
2.3 配合比设计考虑因素在采用中、低水化热水泥的基础上，通过掺加粉煤灰、矿渣粉均可大幅减少水泥用量，从而对裂缝控制起到良好作用。在没有条件掺加矿渣粉的地区，混凝土配合比通常采用单掺配制技术，水泥用量往往较高，混凝土温升往往较大，近年来我国大多数地区已经具备了掺加粉煤灰和矿渣粉的双掺技术条件，大体积混凝土浇筑内部温升已显著减小。所以大体积混凝土采用双掺技术减小水泥用量，是大体积混凝土温度控制的最有效途径。
在混凝土配合比中，减水剂起到了非常重要的作用，外加剂的选择对混凝土的裂缝控制以及耐久性起到了关键作用。具体内容参见施工规范8.7.2条的规定。
2.4 裂缝控制环境因素入模温度控制对于混凝土裂缝控制显得非常重要，因为入模温度是温升基础，入模温度越低，混凝土内部最高温度就越低，入模温度越高，混凝土内部最高温度就越高，控制混凝土的入模温度应该从搅拌站开始，降低原材料的温度可以减少混凝土的入模温度。在高温季节浇筑大体积混凝土时，通过控制原材料的温度降低混凝土入模温度显得尤为重要。在国外一般对入模温度控制较为严格，有的工程为了减少混凝土入模温度采用了用冰水拌制混凝土的方法，但在国内一般都不具备采用冰水拌制混凝土的条件，所以采用较常规的减少原材料温度的方法就成为减少混凝土入模温度的主要措施。对于入模温度的控制应该灵活掌握，对混凝土最大温升相对较低的工程，其入模温度可以相对高一些，小幅突破30℃也不会有问题，但对于混凝土最大温升相对较高的工程，其混凝土入模温度就应该控制得严一点。
3 大体积混凝土裂缝控制方法3.1 裂缝控制基本方法通过配合比的合理设计减少混凝土收缩是大体积混凝土裂缝控制的主要技术方法。减少混凝土收缩的技术措施包括混凝土组成材料的选择、配合比设计、浇筑方法以及养护条件等。近年来高性能减水剂发展迅速，其中，聚羧酸类高效减水剂的发展，不但可以有效减少混凝土水泥用量，还可以大幅减少混凝土收缩，这一新技术的采用已经成为混凝土裂缝控制的发展方向，成为工程实践中裂缝控制的有效技术途径。
3.2 减少收缩是否要加微膨胀剂目前国内绝大数的大体积混凝土施工没有采用掺加微膨胀剂的解决方法，只有小部分工程掺加，从大量未掺加微膨胀剂的大体积混凝土工程来看，裂缝控制良好，证明了不掺加微膨胀剂可以达到大体积混凝土裂缝控制的目的。国内体量大、控制难度大的一些大体积混凝土施工同样没有采用掺微膨胀剂的方法，裂缝控制均没有采用掺加微膨胀剂的方法，充分说明了超大体积混凝土不掺加微膨胀剂可以很好地解决裂缝控制问题。
通过混凝土工程的研究和实践，已经证明了采用新一代的聚羧酸类外加剂配制的混凝土，在强度等级相同的条件下，其混凝土收缩量将会比采用奈系类外加剂配制的混凝土大大减少，可以满足GB50010—2010提出的采用低收缩混凝土材料的要求。此技术的施工操作相对简单，是解决基础大体积混凝土裂缝控制问题的方向，对于基础以外的其他大体积混凝土结构也同样适用。
3.3 裂缝控制温控信息化施工大体积混凝土裂缝控制采用测温是最主要的裂缝控制手段，是进行温控信息化施工的关键。在《混凝土结构工程施工及验收规范》GB50204—92中，关于大体积混凝土测温点的布置没有明确规定，在实际工程中存在许多问题。施工规范通过对大量的工程实践进行系统的总结，形成了关于测温点设置的相关条文。大体积混凝土裂缝控制主要是对相应点位的温差进行控制，相应点位的温度通过测温方法获得。
4 基础大体积混凝土测温点设置4.1 代表性测温剖面选择对于需要采用测温方法来进行大体积混凝土裂缝控制的工程，施工规范要求选择具有代表性的两个竖向剖面设测温点进行测温，其主要原因是为了便于进行相应竖向剖面测温点温度变化的比较。施工规范规定了测温竖向剖面宜通过中部区域，是为了反映基础大体积混凝土中的最高温升情况。由于不同的基础工程其形状各异，对于不规整的基础平面有时也难以精确确定基础平面的中心点，在这种情况下应该寻找基础平面兼顾厚度变化的中部区域作为竖向剖面通过的位置，在竖向剖面上的测温点应该具有代表性和可比性。竖向测温剖面可以是基础的整个剖面，也可以根据对称性选择半个剖面。对于绝大多数的基础工程通常都会有相应的对称关系，选择半个剖面一般都能够反映整个剖面测温点温度的变化情况。对于整个工程选择两个半剖面进行测温既可以做到具有代表性，又可以达到节约经费的目的。
4.2 测温点设置要求施工规范规定竖向测温剖面的周边及以内部位应设置测温点，周边测温点是指周边表面以内40～100mm位置处的测温点；竖向剖面上的周边及以内部位测温点上下、左右对齐是为了方便相邻两处测温点温度的比较，测温点间距不应小于0.4m，是为了合理反映两点之间的温差。图1以矩形基础为范例，根据对称性以及最长边选择了两个具有代表性的基础半个竖向剖面进行测温点设置，说明了测温点布置的一般方法。具体内容参见施工规范8.7.4条的规定。
由于在覆盖养护或带模养护阶段可以通过保温覆盖层底部的测温点或通过模板内侧表面的测温点来监测混凝土表面温度，用于反映混凝土温差变化情况；而在拆除覆盖养护层或拆除模板后，因无法测得混凝土表面温度，所以施工规范采用了在基础承台表面以内40～100mm位置设置测温点来代替混凝土表面温度测温点。环境测温点的温度与混凝土表面以内40～100mm位置的温度差值是决定覆盖养护结束的依据。环境温度测温点应距离基础周边一定距离，以保证不受基础温升影响。
施工规范明确了对基础厚度≤1.6m的工程，在裂缝控制技术措施完善的情况下可不进行测温的规定，这是因为厚度≤1.6m的基础底板，温升很容易根据绝热温升计算进行预估，通常可以根据工程施工经验来采取技术措施进行温差控制。具体内容参见施工规范8.7.4条的规定。
5.1 对柱、墙、梁大体积混凝土的认识GB50496—2009中定义，只要实体最小几何尺寸≥1m的结构物就是大体积混凝土，从这个定义来看有把大体积混凝土概念扩大化的趋势。对于有些较大的工程，有可能整个工程的柱断面都＞1m，而使得整个工程的柱结构都为大体积混凝土施工，这在操作上显然存在问题，会造成相应的资源浪费。事实上对于柱、墙、梁结构工程，虽然有可能断面较大，但其纵向长度一般不会太长，其裂缝控制与长度或宽度较长的基础大体积混凝土有很大区别，这一点也为工程事实所证明。因为基础大体积混凝土所具有的较大边长，对于柱、墙、梁结构来说是不存在的，其裂缝控制所要考虑的因素相对较少，控制也较方便，所以对柱、墙、梁大体积混凝土施工还是应该区别对待。
5.2 代表性测温剖面及测温点位的设置为了避免大体积混凝土概念扩大化，施工规范在编制时进行了认真研究，把大体积混凝土按基础大体积混凝土和柱、墙、梁大体积混凝土分开考虑，按两条规定分别做出测温的相应规定。经过研究施工规范，做了柱、墙、梁结构实体最小尺寸＞2m，且混凝土强度等级≥C60时应进行测温的规定。测温点设置在沿纵向的两个横向剖面中，测温点上下、左右对齐。
每个横向剖面中的中部区域以及周边应设置测温点，测温点不应少于2点，间距不应小于0.4m；竖向剖面周边的测温点宜设置在距浇筑体表面内40～100mm。模板内侧表面测温点设置不应少于2点，环境测温点设置不应少于1点。对于需要进行测温的工程，通常可以根据第1次测温分析结果完善混凝土裂缝控制施工方案，并制定温差控制技术措施，作为后续工程施工的依据，在这种情况下，施工规范做了在后续工程中可不继续进行测温的规定。具体内容参见施工规范8.7.5条的规定。
6 大体积混凝土测温及其测温频率要求6.1 对混凝土入模温度的认识从入模温度的字面涵义来看，应该是入模后测得的温度，对于体量较小的混凝土，由于入模后混凝土流淌距离较短，入模后受环境因素影响也较小，很快会被后续浇筑的混凝土覆盖，这时测得的入模温度是具有代表性的，也较为准确。但从体量较大的基础大体积混凝土来看，由于入模后混凝土还会流淌较远的距离，在流淌过程中也会受到环境因素的影响，从而使混凝土温度有所变化，冬天混凝土在基础内流淌后温度会有不同程度下降，夏天混凝土在基础内流淌后温度会有不同程度上升，在这种情况下，混凝土要流淌一段距离以后才会被其后浇筑的混凝土覆盖，而一些较大的工程中混凝土流淌往往经历较长时间，这时环境温度会对其产生较大影响，使初始测得入模温度并不能代表真正意义上的入模温度，所以施工规范做了宜根据每个测温点被混凝土初次覆盖时测得的温度来代表各测点部位混凝土入模温度的规定，采用这一方法主要考虑到操作方便，测温数据从入模温度到混凝土最后温升达到峰值整个温度变化过程的连续性。
6.2 测温要求大体积混凝土浇筑首先要测定混凝土的入模温度，在通常情况下混凝土的入模温度加上混凝土的温升就是大体积混凝土的最高温度。施工规范对混凝土测温开始的时间以及混凝土测温结束的时间做了明确的规定，混凝土各测温点测到的初始温度就是各点位的环境温度，随着测温点被所浇筑的混凝土覆盖，这时测温点反映的是混凝土入模温度，测得入模温度以后的温度变化值即为混凝土温升后的温度数值，而温升后测得的最大温度值减去入模温度即为混凝土最大温升数值；虽然混凝土裂缝控制要求在相应测点温差≤25℃时可以停止覆盖养护，但考虑到天气变化对温差可能产生的影响，测温还应持续一段时间，所以施工规范规定了当温差＜20℃时，才可停止测温。测温过程要按照测温频率要求及时提供每次测温结果，测温结果应该分析后形成报告，测温报告应包含各测温点的温度数据、相应点位的计算温差数据、代表点位的温度变化曲线，并对温度变化趋势进行分析，必要时还应对温控提出建议措施。具体内容参见施工规范8.7.6条的规定。
6.3 测温频率要求由于大体积混凝土温升通常在第2～4天达到峰值，所以施工规范对第1～4天时段的大体积混凝土测温频率做了≥1次/4h的规定。由于在1d之内晚间和白天环境温度有可能存在较大的变化，所以施工规范对第7天至测温结束时段的大体积混凝土测温频率做了≥1次/12h的规定。具体内容参见施工规范8.7.7条的规定。
7 大体积混凝土施工及养护过程的温度控制7.1 温度控制规定施工规范规定了大体积混凝土施工及养护过程中的温度控制指标，做了入模温度不宜大于30℃，最大温升值不宜大于50℃，降温速率不宜大于2.0℃/d的规定，从以往大量的工程实践测温数据来看，这些控制指标是相对偏于安全的。在温差控制方面，施工规范规定了覆盖养护或带模养护阶段，混凝土浇筑体表面以内40～100mm位置处的温度与混凝土浇筑体表面温度差值不应大于25℃；结束覆盖养护或拆模后，混凝土浇筑体表面以内40～100mm位置处的温度与环境温度差值不应大于25℃；混凝土浇筑体内部相邻两测温点的温度差值不应大于25℃。施工规范与GB50496—2009相比，同样是温差25℃控制要求，区别在于施工规范采纳的是“应”，而GB50496—2009是“宜”。结合施工规范测温点布置要求来看，测温点布置更加具体化，对测温点最小间距做了规定，在这些条件下施工规范采纳了温差不应大于25℃的规定。具体内容参见施工规范8.7.3条的规定。
7.2 混凝土最大温升计算分析大体积混凝土浇筑前，通过计算分析估算混凝土最大温升是进行裂缝控制的基本工作，计算分析并结合以往工程经验进行温控是大体积混凝土裂缝控制的关键。为了对最大温升进行控制，可按GB50496—2009进行绝热温升计算，绝热温升即为预估的混凝土最大温升，绝热温升计算值加上预估的入模温度即为预估的混凝土内部最高温度。对于混凝土最大温升应该灵活掌握，当混凝土入模温度较低时，其最大温升可以略高一些，小幅突破50℃也不会有问题，但对于入模温度相对较高的混凝土，应该对混凝土最大温升进行控制。
7.3 混凝土温差计算分析方法温差控制是避免混凝土裂缝的关键，温差控制主要通过混凝土裸露表面保温覆盖养护或通过带模养护过程进行。通过测温进行信息化施工控制，并根据混凝土温控指标要求指导保温覆盖层或模板拆除时间是大体积混凝土施工必不可少的技术手段。施工规范所述的混凝土浇筑体表面温度是指保温覆盖层与混凝土交界面或模板内侧表面与混凝土浇筑体之间测得的温度，表面温度在有覆盖养护层或模板未拆除时用于温差计算，环境温度在拆除覆盖养护层或模板时用于温差计算。对于大体积混凝土来说，温差计算有3种类型：（1）覆盖保温养护或带模保温养护的情况下混凝土浇筑体周边表面以内40～100mm位置测温点与混凝土浇筑体表面温度的差值计算；（2）拆除覆盖保温层或模板的情况下混凝土浇筑体周边表面以内40～100mm位置测温点与环境温度的差值计算；（3）混凝土浇筑体内部相邻测温点的差值计算。同时应该控制降温速率，降温速率可由现场同一测温点通过每次测温数据经差值计算获得。
7.4 大体积混凝土抹面处理要求在混凝土覆盖养护开始之前，为避免混凝土浇筑后裸露表面产生塑性收缩裂缝，在初凝、终凝前进行抹面处理是非常关键的，而对于大体积混凝土由于更易产生表面收缩裂缝，所以抹面次数应该在常规要求的基础上适当增加。从大量的大体积混凝土施工案例来看，裸露表面收缩裂缝还是较为普遍的，虽然这些表面收缩裂缝并不会影响工程质量，但还是应该采取措施控制。具体内容参见施工规范8.3.7，8.3.16条的规定。
7.5 表面覆盖养护要求在混凝土抹面处理以后应该及时覆盖保温层进行养护，混凝土终凝后至养护开始的时间间隔应尽可能缩短。对于较为干燥的天气，为了使覆盖保温层的塑料薄膜与混凝土浇筑体表面具有充足的水分，可以在塑料薄膜覆盖以前采用适宜温度的水对覆盖面进行喷雾处理。大体积混凝土在覆盖保温养护阶段，也可以对最下一层塑料薄膜下的水分进行检查，在缺失水分的情况下，也可以采用适宜温度的水对覆盖面进行喷雾处理。具体内容参见施工规范8.5.6条的规定。
7.6 温差控制技术措施对于大体积混凝土来说，裂缝控制的关键是相应点位的温差控制。在大体积混凝土浇筑后的4d内，由于混凝土的强度较低，混凝土的抗拉强度难以抵抗过大温差导致的裂缝，所以覆盖保温养护或带模保温养护的前期混凝土浇筑体表面以内40～100mm位置测温点与混凝土浇筑体表面温度的差值控制就显得非常重要，覆盖保温层的厚度以及模板外侧是否要加挂保温覆盖层就是根据25℃温差来确定的。
在大体积混凝土覆盖养护或带模保温养护的后期，由于混凝土内部温升较高，混凝土强度发展较快，通常情况下混凝土养护7d后强度可达设计强度等级的70%～80%，有的甚至更高，此时混凝土的抗裂性能大大提高，抵御裂缝开展的能力大大加强。按常规观点，在混凝土抗裂性能大大提高的前提下，混凝土25℃温差控制在此时可适当放宽，但由于缺乏系统的数据作为温差放宽限制的依据，施工规范25℃温差控制值在养护后期并未根据龄期发展做相应的增加，这可作为今后大体积混凝土温差控制限值进一步研究的内容。有许多工程由于前期温差控制不力，而导致混凝土浇筑体表面过多的塑性收缩裂缝，虽然浅表的塑性收缩裂缝无害，但在施工过程中还应严格控制。
8 结语综上所述，在施工的过程当中，许多大体积混凝土工程的施工相关规定和普通混凝土施工的要求规定是基本一致的，我们要明确大体积混凝土的施工概念，熟悉掌握相关的施工技术，不断总结施工经验，结合实际的情况来进行施工，做好施工质量管理工作，为施工质量的提高打下基础。
参考文献：[1]刘月玲.大体积混凝土施工后裂缝处理分析[J].科技信息，2010 年29期.[2]王凤.房屋大体积混凝土施工裂缝处理分析[J].中国新技术新产品，2012 年15 期.
论文作者:邓国栋
论文发表刊物:《基层建设》2015年1期供稿
论文发表时间:2015/8/27
标签：混凝土论文; 测温论文; 体积论文; 裂缝论文; 温度论文; 温差论文; 剖面论文; 《基层建设》2015年1期供稿论文;