大體積混凝土是建築施工中經常遇到的問題。為了幫助項目部的施工技術人員了解大體積混凝土的防裂和溫控問題，加強施工技術方面的交流，我根據自己的知識參考了壹些相關書籍。文章以問答的形式，先提問，再用通俗的語言和科學的原理來回答。問題的回答也註重技術要領和實踐，主要是從實際出發，註重實用性。提出的問題是實際施工中經常遇到的，目的是讓項目部的施工技術人員不僅知道如何控制大體積的質量，還知道為什麽要防裂控溫。
如果妳對大體積混凝土防裂、溫控等問題不了解，可以帶著問題去瀏覽，尋找答案，增長見識，相信對提高自己的實際工作能力有幫助。
1，大體積混凝土的定義
大體積混凝土是指最小截面尺寸大於1m的混凝土結構，其尺寸之大，必須采取相應的技術措施，妥善處理溫差，合理解決溫度應力，控制裂縫。混凝土結構中大體積混凝土的裂縫按深度可分為三種類型:貫穿裂縫、深層裂縫和表面裂縫。貫穿裂縫從混凝土表面裂縫發展到深層裂縫，最終形成貫穿裂縫。它切斷了結構的截面，可能破壞結構的整體性和穩定性，其危害更為嚴重；但深裂縫部分切斷結構斷面，也是有害的；表面裂紋壹般危害較小。但裂縫的出現並不絕對影響結構安全，它有壹個最大允許值。壹般構件在正常室內環境下的最大裂縫寬度≤0.3mm；室外或室內高濕度環境下構件最大裂縫寬度≤ 0.2 mm，對於地下或半地下結構，混凝土裂縫主要影響其防水性能。壹般裂縫寬度為0.1 ~ 0.2 mm時，雖然前期有輕微滲水，但經過壹段時間後，裂縫可以自愈。如果超過0.2 ~ 0.3 mm，隨著裂縫寬度的增加，滲漏水量會迅速增加。因此，地下工程應盡可能避免出現全斷面超過0.3mm的裂縫。如果出現這種裂縫，會極大地影響結構的使用，必須進行化學灌漿加固。
壹方面，大體積混凝土施工階段產生的溫度裂縫是混凝土內部因素:由於內外溫差；另壹方面是混凝土的外部因素:結構的外部約束和混凝土顆粒之間的約束阻止了混凝土的收縮變形。混凝土的抗壓強度大，但拉力小，所以壹旦溫度應力超過混凝土所能承受的抗拉強度，就會出現裂縫。這種裂縫的寬度在允許範圍內，壹般不影響結構的強度，但確實影響結構的耐久性，必須引起重視和控制。
裂縫的主要原因如下:
1，水泥的水化熱
水泥在水化過程中會釋放出壹定的熱量，而大體積混凝土結構截面較厚，表面積系數相對較小，水泥產生的熱量在結構內部聚集時不易散失。這樣，混凝土內部的水化熱就不能及時釋放，以致越積越多，內外溫差越大。混凝土單位時間釋放的水泥水化熱與混凝土單位體積的水泥用量和品種有關，並隨混凝土齡期的增長而增加。由於混凝土結構表面可以自然散熱，實際上內部最高溫度大多發生在澆築後的前3 ~ 5天。
2、外界溫度變化
在大體積混凝土施工階段，其澆築溫度隨著外界溫度的變化而變化。特別是氣溫驟降會大大增加混凝土內外溫差，對大體積混凝土極為不利。溫度應力是由溫差引起的溫度變形引起的；溫差越大，溫度應力越大。同時，在高溫條件下，大體積混凝土不易散熱，混凝土內最高溫度壹般可達60 ~ 65℃，且持續時間較長。因此，應采取溫控措施，防止混凝土內外溫差引起的溫度應力。
3.混凝土收縮
混凝土中約20%的水是水泥硬化所必需的，而約80%的水會蒸發掉。多余水分的蒸發會引起混凝土體積的收縮。混凝土收縮的主要原因是內部水分蒸發導致混凝土收縮。如果混凝土收縮後處於水飽和狀態，可以恢復膨脹，幾乎達到原來的體積。幹濕交替會引起混凝土體積的交替變化，對混凝土非常不利。
混凝土的收縮主要受水泥品種、混凝土配合比、外加劑和摻合料品種、施工工藝(尤其是養護條件)的影響。
大體積混凝土原材料的選擇應註意以下幾點:
1，粗骨料應連續級配，細骨料應為中砂。
2、外加劑宜采用緩凝劑、減水劑；外加劑應為粉煤灰和礦渣粉。
3.在保證大體積混凝土強度和坍落度的前提下，應增加外加劑和骨料的含量，以減少單方混凝土的水泥用量。
4.應盡量選用水化熱低、凝結時間長的水泥，優先選用中熱矽酸鹽水泥、低熱礦渣矽酸鹽水泥、大壩水泥、礦渣矽酸鹽水泥、粉煤灰矽酸鹽水泥和火山灰矽酸鹽水泥。
而水化熱低的礦渣水泥比其他水泥的析水更大，在澆註層表面析出大量的水。這種泌水現象不僅影響施工速度，也影響施工質量。混凝土水灰比的改變是因為分離出來的水聚集在上下澆築層之間，挖出來的水帶走了壹部分砂漿，形成壹個高含水量的夾層，破壞了混凝土的粘結力和整體性。混凝土泌水的多少與用水量有關，用水量大。且與溫度有關，溫度升高，水完全沈澱的時間縮短；此外，還與水泥的成分和細度有關。因此，在選擇礦渣水泥時，應盡量選擇泌水的品種，並在混凝土中加入減水劑，減少用水量。施工時，應及時排出分離水或在分離水處拌入壹定量的硬質混凝土並均勻澆築，然後用振搗器振搗後再澆築壹層混凝土。
表面上看，大體積混凝土與普通混凝土的區別在於厚度不同，但本質區別在於大體積混凝土由於混凝土中水的水化作用，其內部的熱量不如表面的熱量來得快，導致內外溫差過大，由此產生的溫度應力可能會使混凝土開裂。因此，判斷是否屬於大體積混凝土，不僅要考慮厚度，還要考慮水泥品種、強度等級、每立方米水泥用量等因素。比較準確的方法是通過計算水泥水化熱引起的混凝土溫度增值與環境溫度的差值來判斷。壹般來說，當溫差小於25℃時，產生的溫度應力會小於混凝土本身的抗拉強度，不會引起混凝土開裂。當溫差大於25℃時，溫度應力可能大於混凝土本身的抗拉強度，導致混凝土開裂。此時可以判斷該混凝土屬於大體積混凝土。(摘自《地下工程防水技術規範》GB50108-2001)
高層建築的箱基或筏基有較厚的鋼筋混凝土底板，高層建築的樁基往往有較厚的承臺。這些基礎底板和承臺屬於大體積鋼筋混凝土結構。還有壹些常見的厚大結構轉換層和大梁也屬於大體積鋼筋混凝土結構。
由於大體積混凝土水化熱產生的溫差，形成溫差應力，容易產生表面裂縫，壹般對結構的正常使用沒有影響。然而，在工程實踐中廣泛采用大體積混凝土不允許出現裂縫的標準，這導致復雜的養護和溫控措施以及大量的額外費用。
澆築溫度是指混凝土運輸和振搗後的溫度。《混凝土結構工程施工及驗收規範》GB 50204-92規定澆築溫度不應超過28℃。這壹規定沒有考慮到我國的地方差異，如上海、南京、武漢等我國南方地區高溫季節。不采取特殊措施是很難達到這個要求的，采取措施要付出很大代價。那麽澆註溫度超過28℃有必要開裂嗎？江蘇常州部分工程澆築溫度達到35℃。由於采取了有效的保溫降溫措施，沒有出現溫差裂縫。南京。上海、武漢等地部分大體積混凝土工程澆築溫度超過28℃，部分工程達到465438±0℃，不存在危及結構安全和影響使用功能的問題。因此，在《混凝土結構工程施工質量驗收規範》(GB50204—2002)中，並沒有限制澆築溫度不得超過28℃。
有利於控制澆註溫度。降低澆築溫度，必須從降低混凝土出口溫度入手，目的是降低大體積混凝土的總溫升值，減少結構內外溫差。降低混凝土溫度最有效的方法是降低石頭的溫度。由於夏季氣溫較高，為防止陽光直射，可要求商品混凝土供應商在砂石料場設置簡易遮陽裝置，必要時對骨料噴灑水霧或用水沖洗後再使用。在控制混凝土澆築溫度方面，通過計算混凝土量，合理安排施工工序和機械配置，澆築時間調整為夜間為主，白天較少，避免因暴曬影響質量。
大體積混凝土的溫度變化:首先是壹個升溫過程，然後達到最高點後慢慢降溫，升溫的速度比降溫的速度快。
那麽大體積混凝土什麽時候達到最高點呢？主要看配合比、幾何尺寸、場地條件等因素。根據工程統計，最高點出現在壹般大體積混凝土澆築後3 ~ 4天。
國家規範對溫度控制有前述規定，但對降溫速率沒有明確要求。如果大體積混凝土內外表面溫差過大，會引起表面裂縫；然後冷卻速度太快，會造成穿透冷縮縫，是絕對不允許的。理論上，任何材料的允許溫差都與材料的極限值有關。對於大體積混凝土，如果降溫過快，雖然內外表面溫差仍控制在規範要求範圍內，但由於內部溫差過大，溫差應力達到混凝土抗拉極限強度時，理論上會出現裂縫，裂縫出現在大體積混凝土內部。如果相差過大，就會出現貫穿裂縫，影響結構的使用。因此，冷卻速度直接關系到大體積混凝土內部拉應力的發展。那麽，降溫速率是多少呢？理論上，溫差應力必須小於同時期混凝土的極限抗拉強度。目前部分工程采用2 ~ 3℃/d的降溫速率，跟蹤未發現貫通裂縫。但對於大多數建設單位，由於缺乏全面可靠的數據，出於安全考慮，仍采用≤ 1 ~ 1.5℃/d。混凝土養護可以遵循“前期降溫幅度大，後期降溫幅度小”的原則。由於混凝土在養護初期處於升溫階段，彈性模量和溫度應力較小，而抗拉強度增長較快。在保證混凝土表面濕潤的基礎上，盡量少覆蓋，以充分散熱，從而降低混凝土的溫度，即混凝土在早期養護階段的降溫速率可以稍高。養護後期，混凝土處於冷卻階段，彈性模量增長較快，溫度應力較大。所以要加強保溫，控制降溫速度。
裂縫的原因:
(1)水泥的水化熱
水泥在水化過程中產生大量的熱量，是大體積混凝土的主要熱量來源。由於大體積混凝土截面厚度大，水化熱在結構內部聚集時不易散失，使得混凝土內部溫度升高。混凝土中的最高溫度大多出現在澆築後的3 ~ 5天。當混凝土內外溫差過大時，會產生溫度應力和溫度變形。溫度應力與溫差成正比，溫差越大，溫度應力越大。當混凝土的抗拉強度不足以抵抗溫度應力時，溫度裂縫就開始出現。這是大體積混凝土容易產生裂縫的主要原因。
(2)制約因素
大體積鋼筋混凝土與基礎壹起澆築時，早期溫升引起的膨脹變形被下部基礎約束，形成壓應力。由於混凝土的彈性模量小，徐變和應力松弛大，混凝土與基礎的連接不牢固，所以壓應力小。但當溫度下降時，會產生較大的拉應力。如果超過混凝土的抗拉強度，混凝土就會出現豎向裂縫。
(3)外界溫度的變化
在大體積混凝土施工過程中，外界溫度的變化對大體積混凝土的開裂有很大的影響。混凝土內部溫度是澆築溫度、水泥水化熱絕熱溫度和混凝土散熱溫度的疊加。外界溫度越高，混凝土的澆築溫度越高。外界溫度下降，特別是突然下降，大大增加了混凝土外層和內部的溫度梯度，造成大體積混凝土的溫差應力和裂縫。因此，控制混凝土表面溫度與外界空氣溫度的溫差也是防止裂縫的重要環節。
(4)混凝土的收縮和變形
在混凝土的拌合水中，只有20%左右的水是水泥水化所必需的，其余的80%都會被蒸發掉。混凝土中多余水分的蒸發是混凝土體積收縮的主要原因之壹。這種收縮變形不受約束的影響。如果存在約束，就會產生收縮應力，出現裂縫。大體積混凝土施工時，首先應盡可能降低水泥的水化熱，推遲放熱高峰的時間。比如用60天的混凝土強度作為設計強度(這壹點必須得到設計單位的認可)，以減少水泥用量；摻入粉煤灰可以替代部分水泥，不僅可以減少水泥用量，而且由於粉煤灰的水化反應緩慢，可以延緩放熱峰的出現。添加添加劑還可以減少水泥和水的用量，延緩放熱峰的出現；夏季施工時，采用冰水拌合、砂石堆場遮陽、混凝土輸送管道全程噴灑冷水等措施，可降低混凝土出機入模溫度。這些措施可以降低混凝土硬化過程中的溫度應力。二、進行保溫保濕養護，養護時間不小於14d，使混凝土硬化過程中產生的溫差應力小於混凝土本身的抗拉強度，從而避免混凝土產生有害裂縫。第三，采用分層分段的方法澆築混凝土，通過分層振搗密實，使混凝土的水化熱盡快消散。還可以用二次振搗的方法，增加混凝土的密實度，提高抗裂性，使上下兩層混凝土在初凝前很好的結合。四、做好測溫工作，隨時控制混凝土內的溫度變化，及時調整保溫養護措施，使混凝土中心溫度與表面溫度之差、混凝土表面溫度與大氣溫度之差不超過25℃。測完溫度後基礎底板測溫孔怎麽處理？測完溫度，每個孔都是薄弱部位，處理不好很容易從孔裏漏出來。所以每壹個孔洞都必須用堵漏劑或防水寶等防水材料仔細填充。拆除保溫層的條件和測溫結束時間:當混凝土溫度下降，混凝土中心溫度與表面溫度之差小於20℃，表面溫度與大氣溫度之差小於20℃時，應逐層拆除保溫層。
溫度測量的持續時間與結構的厚度和重要性有關。對於大厚度(2m以上)和重要工程，測溫持續時間不應少於15d，最好將28d溫度記錄與試塊強度壹起積累，以供溫度應力分析時參考。對於小厚度和壹般工程，測溫持續時間可為9 ~ 12d，過短達不到溫度控制和監測的目的。
施工技術
a、大體積混凝土主要指混凝土結構實體的最小幾何尺寸不小於1m，或預計因混凝土中水的水化引起的溫度變化和收縮而產生有害裂縫。
二、大體積混凝土材料的配制應符合以下要求:
1.應優先選用質量穩定、C3A含量低、C2S含量相對較高、有利於提高混凝土抗裂性的水泥。
2.細骨料應采用級配良好的中砂，其細度模數應大於2.3。
3.非泵送施工時，粗骨料的粒徑可適當增大。
4、應選用緩凝高效減水劑。
三、大體積混凝土配合比應符合下列要求:
1、大體積混凝土配合比的設計不僅要滿足設計強度等級、耐久性、抗滲性、體積穩定性等要求。，還應滿足大體積混凝土施工技術特點的要求，並應符合合理使用材料和降低混凝土絕熱溫升的原則。
2.澆築面混凝土拌合物的坍落度不應大於160mm。
3、拌和用水量不應大於170kg/m/m..
4、粉煤灰的用量應適當增加，但不應超過水泥用量的40%；礦渣粉的摻量不應超過水泥用量的50%，兩種外加劑的總量不應大於混凝土中水泥重量的50%。
5.水膠比不應大於0.55。8.2.4當設計有要求時，混凝土中可填充片石(包括碎漂石)。填築片石應符合下列要求:
(1)可埋入厚度不小於15cm的石塊，埋入石塊的數量不應超過混凝土結構體積的20%。
(2)應選用無裂縫、無水銹、無鐵銹、無夾層、未經過燒制、抗凍性符合設計要求的石材，並進行清洗。
(3)石塊的抗壓強度不得小於混凝土強度等級的0.5倍。
(4)石塊應均勻分布，凈距不小於150mm，距結構側面和頂面凈距不小於250mm。石塊不應接觸鋼筋和預埋件。
(5)當受拉區的混凝土溫度低於0°C時，不得埋設石塊。
四、大體積混凝土施工技術方案應包括以下主要內容:
1.保溫結構設計除了按現行國家標準對大體積混凝土的模板和支撐系統的強度、剛度和穩定性進行驗算外，還應結合大體積混凝土的養護方法進行。
2、模板及支撐系統在安裝或拆除過程中，必須設置臨時固定措施，防止傾覆。
3.大體積混凝土結構的溫度應力和收縮應力計算見附錄D..
4.施工階段溫控指標的確定及技術措施。
5、原材料優化、配合比設計、備料及運輸計劃
6.主要混凝土施工設備及現場總平面布置圖。
7、溫度監測設備及測試布置。
8、混凝土澆築順序和施工進度
9、混凝土保溫保濕養護方法，保溫塗層的厚度可根據溫控指標的要求計算，參照附錄E中的方法..
10，主要應急保障措施。
11、崗位責任制和交接班制、測溫操作管理制度。
12、特殊部位和特殊天氣條件的施工措施。
5.應計算大體積混凝土結構的溫度、溫度應力和收縮，預測施工階段大體積混凝土澆築體的峰值溫升、核心與表面的溫差以及降溫速率的控制指標，並制定相應的溫控技術措施。對首次澆築體進行工藝試驗，對初期施工結構進行重點溫度監控。溫度監控系統應具有自動采集和自動記錄功能。
六、大體積混凝土澆築應符合下列要求:
1、混凝土入模溫度(振搗後50mm？100mm)深度的溫度不應高於28度。混凝土澆築體的溫升在入模溫度的基礎上不超過45度。
2.大體積混凝土工程的施工宜采用分層連續澆築施工(圖A)或推進式連續澆築施工(圖B)。應按設計尺寸均勻分段分層。當截面積小於200m時，分段不應大於2段；當截面面積小於300m時，截面不應大於3段，每段面積不應小於50 m，每段混凝土厚度應為1.5m？2.0米.截面之間的垂直施工縫應平行於結構較小截面尺寸的方向。分段澆築時，豎向施工縫應設置模板。上下相鄰樓層的豎向施工縫應錯開。
3.泵送混凝土時，混凝土澆築層厚度不宜大於500mm當采用非泵送混凝土時，混凝土澆築層厚度不應大於300毫米。
4.大體積混凝土施工時，水平施工縫的設置除滿足設計要求外，還應根據混凝土澆築時溫度裂縫控制的要求、混凝土的供應能力、鋼筋工程的施工、預埋管件的安裝等因素確定。
5.在大體積混凝土澆築過程中，應采取措施防止鋼筋、定位筋和預埋件的位移和變形。
6、大體積混凝土澆築面應及時進行二次抹灰處理。
七、大體積混凝土在每次混凝土澆築後，除普通混凝土的常規養護外，還應及時按溫控技術措施的要求進行保溫和養護，並應符合下列要求:
1，保濕養護的持續時間不得少於28d。隔熱罩應逐步拆除。當混凝土表面溫度與環境的最大溫差小於20°C時，可以完全去除。
2、在保濕養護過程中，應經常檢查塑料薄膜或養護劑塗層的完整性，保持混凝土表面濕潤。
3.在大體積混凝土的保溫養護中，需要檢測混凝土澆築體的核心與表面之間的溫差和降溫速率。當實測結果不符合溫控指標要求時，應及時調整保溫養護措施。
4.大體積混凝土拆除後，應采取防止寒流侵襲、驟冷和劇烈幹燥等養護措施。
八、大體積混凝土應適當推遲拆模時間，當模板作為保溫和養護措施的壹部分時，其拆模時間應根據溫控要求確定。
九、大體積混凝土施工在炎熱、冬季、大風或雨雪天氣等特殊氣候條件下，必須采取有效的技術措施，保證混凝土澆築和養護質量，並應符合下列要求:
1.炎熱季節澆築大體積混凝土時，應對混凝土原材料進行覆蓋，避免陽光暴曬，並采用冷卻水拌制混凝土，或在拌制過程中對骨料進行冷卻並加入冰塊，以降低入倉溫度。如有必要，可在混凝土中埋設冷卻管進行冷卻。混凝土澆築後，應及時保持濕潤和保溫，避免模板和混凝土受到陽光直射。在條件允許的情況下，混凝土應在高溫下澆築。
2.冬季澆築混凝土時，應采取熱水拌合、加熱骨料等措施提高混凝土原材料溫度，混凝土入模溫度不應低於5℃..混凝土澆築後，應及時進行保溫保濕。
3.大風天氣澆築混凝土時，操作面應采取防風措施，降低混凝土表面風速，增加混凝土表面抹灰次數，及時覆蓋塑料薄膜和保溫材料，保持混凝土表面濕潤，防止風幹。
4.雨雪天不宜露天澆築混凝土。需要施工時，應采取有效措施保證混凝土質量。澆築過程中如遇突然大雨或大雪，應及時在結構合理部位留置施工縫，以盡快停止混凝土澆築；對尚未硬化的已澆混凝土立即覆蓋，嚴禁雨水直接沖刷新澆混凝土。