现如今，随着建筑行业的发展，大体积混凝土的运用越来越广泛了。但是在使用过程中也有一定的技巧和注意事项。施工的温度，表面养护等都是需要注意的。本文是一篇土木工程论文范文，主要论述了大体积混凝土施工温度验算与控制技术探讨。
摘 要：浙江湖州市仁北小区高层住宅建筑，采用桩基及筏板基础厚度达到1.50m以上，基础一次性浇筑方量1500 m3以上，属于大体积混凝土。为了确保大体积混凝的施工质量和安全，采用了双掺技术、并且充分利用60d砼强度进行配合比设计，通过对大体积砼施工温度、表面养护层覆盖厚度计算、砼温度裂缝的的计算分析，通过采用分层浇筑砼、覆盖养护、测温等技术措施，有效地控制了大体积砼的裂缝这个施工通病。
关键词：大体积混凝土,混凝土配制,低水化热,分层浇筑,覆盖养护,测温
Abstract： Huzhou City， Zhejiang Renhe District high-rise residential buildings north， using pile and raft foundation thickness of 1.50m or more， based on cubic capacity of 1500 m3 one-time pouring over， is a large volume concrete. In order to ensure a large volume concrete construction quality and safety， a dual-doped technology， and take full advantage of 60d concrete mix design strength， through the large volume concrete construction temperature， thickness of the surface layer covering maintenance calculation， concrete calculation of temperature cracks analysis， through the use of hierarchical pouring concrete， covering maintenance， temperature and other technical measures to effectively control the mass concrete construction cracks this common problem. Keywords： mass concrete; concrete preparation; low heat of hydration; hierarchical placement; cover conservation; temperature
1.工程概况
浙江湖州市仁北小区高层住宅建筑位于湖州仁皇山新区，地下室普遍挖深6m，住宅塔楼基础为桩筏基础，桩基为￠1200mm钻孔灌注桩，基础底板尺寸为52.30×19.60m，厚度为1.50m，单体住宅筏板基础砼工程量约为1537m3，砼强度等级为C40，抗渗等级为P8，设计要求采用补偿收缩混凝土。
2.大体积混凝土配制分析
根据基础结构，分别按照设计的后浇带单独划分施工区域，施工区域内的底板必须一次性连续浇筑成型，基础底板为大体积砼结构。为了控制砼温度、避免出现温度裂缝，我们优化低水化热砼的配合比，以解决大体积砼裂缝问题。
按照《大体积混凝土施工规范》的规定，经设计单位确认，将基础砼的抗压强度控制标准由28d改为60d，以此作为砼配合比设计、强度评定以及工程验收的依据，降低单方砼水泥用量，以降低水化热。
2.1原材料选择
在保证砼体积稳定性和抗裂性能的前提下，选用以下原材料进行检测和性能对比试验。
(1)水泥。选用水化热较低的42.5普通硅酸盐水泥。
(2)砂。选用中砂，二类，细度模数2.3―3.0，含泥量小于1%。
(3)碎石。使用质地坚硬、级配良好、针片状颗粒含量少、孔隙率小的5mm-25mm的碎石，含泥量小于3%。
(4)掺合料。选用活性指数高、细度适中、烧失量小的二级粉煤灰、S95矿渣微粉。
(5)外加剂。选用HEA膨胀剂和TH萘系高效减水剂(泵送剂)。
(6)水。选用自来水。
2.2配合比试配
2.2.1试配方案
按照砼设计强度为C40，坍落度为180±30mm，初凝时间为8h，终凝时间为12h。
2.2.2搅拌站试验
根据试配方案，在搅拌站进行砼配合比优化试验。通过多次试验对比，对砼的包裹性，坍落度损失，终凝时间等各项指标满足设计要求。实际采用的配合比详见表1
(1)从表可知，砼强度、坍落度、终凝时间方面均能满足设计要求。
(2)通过在标准养护条件养护14d、28d、60d，C40砼分别达到25.60、35.60、48.90Mpa是设计强度的64%、89%、122.5%，完全满足设计要求。
3.大体积混凝土施工温度与浇筑体表面保温层、温度裂缝控制验算
3.1施工温度计算
水泥水化热引起的绝热温升与砼单位体积中水泥用量和水泥品种有关，并随砼的龄期增长按指数关系增长，砼内部的最高温度多数发生在浇筑后的3-7天，一般在3-7天接近于最终绝热温升，在计算中取t=3。
根据根据表1的砼配合比，进行验算。底板要求选取计算模型为：坍落度180±30mm、砼入模温度15℃、大气平均温度15℃，其他相关数据依据相应的数表查得。
本配合比采用P.042.5水泥，最终水化热380KJ/kg。
(1)砼内部最终绝热温升Th
计算公式为Tmax = [(w×Q)/c・ρ](1-e-mt)] 326×323/0.96×2400=45.70℃
W――水泥用量，粉煤灰和矿粉用量折减系数取0.25(kg/m3)
Q――水泥的水化热380KJ/kg ，取胶凝材料水化热kQ0=0.85×380=323KJ/kg
C――砼的比热0.96J/(kg.K)
ρ――砼的容量2400kg/m3
m――与水泥品种、浇筑时温度有关的经验系数，取0.3
t――龄期，d
(2)砼拌和物的入模浇筑温度
根据湖州的气候条件，砼浇筑时大气温度按17℃计算，入模温度为25℃。
(3)砼内部中心实际最高温度(℃)Tmax
T=Tj+Tmaxξ=25+45.70×0.62=53.33℃
Tj――砼入模温度，取25.0℃
ξ――不同龄期水化热温升与浇筑块厚度的关系值，取0.62
初步测算砼承台中心温度将略高于53.33℃，约为55度―58度之间。
(4)砼表层温度
砼浇筑完成三天时的表层温度：
=15+4・0.383・1.883・19.25/2.2662
=25.81℃
砼表面需控温度T2=25.81℃
施工期间为2013年4月份，所以平均气温Tq=15℃
(5)砼结构实体内外温差值：
T2-Tq=25.81―15=10.81℃<25℃，符合规范要求;
(6)砼表面温度与环境温度差值：
T3为砼浇筑完成以后3天的最大温度=50℃，
T3-T2=24.19℃<25℃，符合规范要求;
3.2砼表面养护层覆盖厚度计算
考虑到实际的情况，作为(Tmax―T2)的计算值
草包保温养护 λx=0.14w/mk
砼导热系数 λ=2.33w/mk
传热修正值 Kb=1.3
草包厚度 d=0.5hλx(T2-Tq)Kb /[λ(Tmax―T2)]
=0.5×1.50×0.14×10.81・1.60/2.33×24.19=0.032m
采用塑料薄膜+二层草袋进行覆盖。
根据上述计算值，同理可以换算成，在大面积的底板(除去筏板基础部位、电梯井深承台部位)可以视天气情况采用一层草袋覆盖，在草袋与底板之间用塑料薄膜予以封闭。
因此保温层设计可以满足砼的养护要求，对于承台和厚大基础采用如上的保温办法即可。
3.3大体积混凝土温度裂缝控制计算
由于砼的贯穿性或深层裂缝，主要是由温差和收缩引起过大的温度―收缩应力所造成的，为此对砼温度应力和收缩应力的安全性进行验算，以确保基础底板无危害性裂缝产生，保证底板砼的耐久性可满足工程质量要求。
(1)计算参数的确定
砼浇筑后3-7天内外温差较大，即此龄期的砼温度应力、收缩应力较大，所以龄期T=3d进行计算，其他参数取值同砼温控计算的各参数。
(2)温度应力计算
σ=ΕtαΔT/(1-υ)S(t)Rk
σ―砼的温度(包括收缩)应力(Mpa)
Εt―砼龄期T=3时的弹性模量0.77×104N/mm2
α―砼的线膨胀系数，取10×10-6/℃
ΔT―砼的最大综合温差，按下式计算
ΔT=Tj+2/3T(t)+Ty(t)-Tq
Tj―砼的浇筑温度为15℃
T(t)―砼在龄期T=3时水化热绝热温升为31.05℃
Ty(t) ―砼收缩当量温差;
Tq―砼浇筑时的大气平均温度为15℃
S(t) ―考虑徐变影响的松弛系数，查表得0.57
Rk―砼外约束系数(考虑柱的约束影响，按一般偏上地基计算取Rk =0.70)
υ―砼的泊松比取0.15
Εt=Eh(1-e-0.09t)=3.25×104×(1- e-0.09×3)
=0.77×104 Mpa
其中：Eh为C40砼的弹性模量3.25×103Mpa
Ty(t) =�Cεy(1-e-0.01t)×M1×M2×M3×…Mn/α
=�C3.24×10-4×(1-e-0.03)×1.25×1.35×1.9×1.0÷(10×10-6)
=�C2.27×10-1℃
其中：εy砼在标准条件下极限收缩值3.24×10-4℃
M1、M2、M3、…Mn为不同条件下修整系数，查得。
ΔT=Tj+2/3T(t)+Ty(t)-Tq
=15+2÷3×31.05-2.27×10-1-10
=25.7℃
则σ=ΕtαΔT/(1-υ)S(t)×Rk
=0.77×104×10×10-6×25.7÷(1-0.15)×0.57×0.70
=0.86Mpa*1.15=0.9890Mpa 由计算可知，砼的抗裂度安全，不需要单独采取抗裂措施。
4.大体积混凝土浇筑以及养护
4.1混凝土浇筑
大体积砼采用分段分层浇筑方法，利用砼自然流淌形成斜坡，砼浇筑长度应控制在12000mm～16000mm范围内，如此依次向前浇筑其他各层砼。
砼浇筑时逐层水平向前推进，每层浇筑厚度不超过500mm，每层浇筑间隔时间不得超出前一层砼的初凝时间，上层砼浇筑时，振动棒应插入下层砼内不小于50～100mm，在浇筑接茬处应振捣到位。砼自御料口的自由倾落高度不超过2米，超过2米时，应采用串筒或溜槽顺导砼，保证砼不发生离析现象。 利用泵管或泵管前连接的软管在底板上皮钢筋的表面直接布料，在保证砼不出现冷缝的前提条件下，利用软管左右移动，作扇形状散布砼，尽量增大砼散布面积，以增加散热和热量交换。
(1)砼检查：砼运至现场后由质检员、专业工长、试验员对其进行检查。检查砼标号、质量、坍落度等是否满足要求。
(2)试验。砼试验由试验员根据规范要求进行砼试块制作、砼坍落度测试、砼出罐温度、入模温度测试等。
(3)振捣方法：振动棒移动间距不大于500mm，振捣时间15～30秒，紧插慢拔，而且应插入下层砼50～100mm左右，以消除二层之间的接缝。砼施工采用二次振捣施工技术、控制施工冷缝的产生，保证结构的施工质量。
(4)砼找平：为防止底板砼升降温速度过快形成温度收缩裂缝和早期脱水造成表面干缩裂缝，浇筑完成后，表面搓平，搓平次数不少于三次。砼浇到底板顶标高后，用2m长木刮杠将砼表面找平，且控制好底板顶标高。然后用木抹子拍打、搓抹两遍，在砼终凝之前进行收浆压光、拉毛。
4.2大体积混凝土的养护
4.2.1大体积砼的养护期间必须严格控制其内外温差，确保不出现有害裂缝，确保砼质量，应根据气候条件采取控温措施，将温差控制在250C的范围内。
4.2.2本工程保温措施采用2层塑料薄膜和2层麻袋覆盖，即在砼表面先覆盖塑料薄膜1层，以封闭砼内水分蒸发的途径，使砼能在潮湿条件下进行养护以控制干缩裂缝产生，再盖1层麻袋，以减少砼表面热量的散发;其上再覆盖1层塑料薄膜，以达防止雨水渗透的目的。最后覆盖1层麻袋。覆盖工作必须严格认真贴实，薄膜边幅之间搭接宽度不少于10cm，麻袋之间变口拼接。
4.2.3保温层在砼强度达到30%后、内外温差及表面与大气温差均小于250C时方可拆除，保温的拆除分层逐步进行。根据砼中心温度的计算和积累的气象资料分析，在砼浇筑完成15天后，室外平均温度20℃，不保温即可满足内外温差小于25℃的要求，但考虑到裂缝开展有多种因素，因此我们在25天内都对砼进行了保温养护。
5.大体积混凝土测温方案与结果
测温采用JDC-2型接触式热电偶电子测温仪，为监测砼内外的温差，使用数字显示电子测温计，测温探头和测温线预埋在所浇捣的砼中，其测温精度为±0.5℃，基础底板内设测温点12个，另设大气温度测点1个，共计13个测温点。
测温点位竖向测点布置：
在一个平面点位上，一般布置上、中、下三个砼内部测温点，根据《大体积砼施工技术规范》GB50496-2009的要求：砼浇筑块体的外表温度，应以砼外表以内50mm处的温度为准，块体底表的温度，应以砼块体表面以50mm处的温度为准。每个测温孔处的测温点沿底板厚度布置，位置分别为底板表面、底板厚度的1/2处，且测温点离钢筋的距离大于50mm，竖向测温点位置见图1。
砼浇筑时间为2013年4月9日8：00--4月10日5：00止，测温系统从2013年4月9日开始实时测试到4月27日结束，历时18天。
测温情况显示：砼入模温度基本在20℃-23℃之间。本工程的砼整个浇筑过程延续了21h。在分层浇筑时，由于上层砼尚未覆盖，可以最大限度地利用该层砼摊铺的表面和外界的空气进行接触，以充分散热，而且后续上层新浇筑的温度较低的砼又吸收了部分热量。因此有效地降低了水化热的温度，从而降低了整个砼的温度峰值。本工程砼温度峰值出现在初凝以后60h，即浇筑完成68h，随后温升速度放慢，并开始逐步降温。见表2。
6.总结
(1)施工实践证明，通过添加外加剂和掺合料可配置低水化热砼，在大体积砼中掺入粉煤灰和矿粉等活性掺合料，充分利用活性掺合料的后期强度，可减小水泥用量，并改善砼性能。通过施工管理、材料供应等方面进行有效的技术组合，解决大体积砼裂缝问题是完全可以实现的。
(2)在施工中要积极应用《大体积混凝土施工规范》中可以采用60d 的混凝土强度作为混凝土配合比设计以及评定和验收的依据，可大幅度减少水泥用量，显著降低混凝土水化热，并延迟水化热峰值出现的时间，有利于大体积砼里表温差的控制，以防止温度裂缝的出现。
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