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摘要:由于大体积混凝土施工中不易散热，内外温差过大，因此很容易产生裂缝，为此，就必须不断提高大体积混凝土施工技术，加强施工质量控制。本文结合工程实例，从配合比设计、降低混凝土入模温度、控制混凝土浇筑程序及大体积混凝土温度监测等方面介绍了地下室底板大体积混凝土施工技术，可供施工人员参考。
关键词:大体积混凝土；配合比设计；入模温度；浇筑程序；温度监测
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
近年来，随着高层建筑的不断出现，地下室底板采用大体积混凝土技术也越来越多，并取得了一定效果。但大体积混凝土施工过程中会因水化热聚集在混凝土内部不易散发，使混凝土内外温差较大。内表温差、升降温变化会导致混凝土产生不均匀温度变形和温度应力，进而混凝土会出现裂缝，严重影响结构的安全和耐久性。因此，这就对大体积混凝土施工技术提出了更高、更严格的要求。
1工程概况
某高层建筑，包括主楼、裙房、副楼等三个部分，主楼为高级写字楼，地上28层。地下2层，，为现浇外框内筒结构，主楼地下室底板平面呈不规则多边形，底板厚度为2.5～2.8m，内筒部分厚2.5m。外筒部分厚2.8m，底板混凝土C30浇筑量约8000m3，不留施工缝，以保证底板的整体性和刚度。
2地下室底板大体积混凝土施工技术
浇筑大体积混凝土关键在于防止混凝土裂缝的产生，大体积混凝土之所以开裂，主要原因是混凝土所承受的拉应力超过了混凝土本身抗拉强度。因此，为了控制大体积混凝土裂缝的开展，就必须从各方面降低混凝土温度应力和提高混凝土本身抗拉性能这两个方面综合考虑。
为了降低混凝土的温度应力。要控制混凝土内外温差的变化。使其在规定限值(25℃)以内。温差控制的主要任务是：①降低混凝土内表温差，减小总降温差；②提高混凝土表面温度，降低混凝土内表温差，减小温度梯度；③延缓混凝土的降温速率，充分发挥混凝土徐变特性。
根据以上施工目标。本工程对以下几个控制环节进行了计算并采取了相应措施。
2.1大体积混凝土配合比设计
本工程底板厚、体积大、温升高，控制混凝土内部的虽高温度尤为重要，而控制混凝土内部最高温度的主要措施是要降低混凝土的水化热。
2.1.1选用材料
(1)水泥：华润牌52，5#普通硅酸盐水泥，其特点是水化热低，凝结时间长。耐热性好，适用于大体积混凝土。
(2)砂：选用含泥量 (3)石子：选用含泥量<1％，粒径5～30ram，级配良好碎石，它比粒径5-20mm碎石节省水泥用量，减少水泥水化热。
(4)粉煤灰：选用I级粉煤灰取代部分水泥可减少水化热，并使混凝土后期强度达到设计要求。
(5)高效减水、缓凝剂：经过比较选用“FDN”高效减水剂，它起到减水、减少水泥用量、缓解的作用。
(6)膨胀剂：增加混凝土抗拉应力，防止裂缝产生。
2.1.2配合比设计
经多次试验确定各种材料的配合比如表1(重量比)。
表1各种材料配合比
2.2设计养护方案，计算混凝土内最高温度、表面温度及保温材料厚度
2.2.1计算混凝土内部最高绝热温升
Th=(W×Q)／(C×P)=(380×461)／(0.97×2400)=75.25℃
式中：Th一混凝土内部最高绝热温升()
W—水泥用量380kg/m3
Q一52.5#普通水泥积累水化热，取461kJ／kg
C—混凝土比热，取0.97kJ&g·k
P 一混凝土容量，取2400kg／m~
2.2.2计算混凝土内部最高温度
Tmax=Tj+Th×ξ=20+75.25×0.6=65.15℃
式中：Tmax一混凝土内部最高温度(℃)
Tj一混凝土入模温度(℃)
ξ—混凝土降温系数
2.2.3计算混凝土表面温度
Tb = Tmax-△T=65.15-25=40.15
式中：Tb一混凝土表面温度(℃)
△T一内外控制温差(℃)，本工程要求内外温差控制在25℃以内，取25℃
2.2.4保温材料厚度计算
δ=[0.5×hλ(Tb—Tg)]／[λc(Tmax—Tb)]·K
=[0.5×2.8×0.14×(40.15-15)/[2.3×(65.15-40.15)]×1.5
=0.129m=12.9cm
式中：Tg一施工季节的旬平均大气气温，该底板在秋冬季施工，取该值取15℃
入—保温材料导热系数，选用草包，草包(每层厚度3era)导热系数：=0.14W／m·k
λc—混凝土导热系数(e=O.14w/m·k)
K—传热系数修正值(K取1.5)
h—混凝土底板板厚(h取2.8m)
根据以上计算应在混凝土表面铺设四层草包和二层塑料薄膜。在铺设时要求薄膜和草包搭接，使混凝土表面不外露，方能满足计算要求。
2.3降低混凝土入模温度
降低混凝土入模温度是降低大体积混凝土最大温升的重要措施，出机温度根据要求控制在30以内。白天高温期间(10时～16时)加冰把水温降至10％左右，混凝土输送管表面用岩棉覆盖，避免阳光直射，把浇筑温度控制在32℃以内。
2.4控制混凝土浇筑程序
(1)浇捣顺序：主楼南、西向紧接在建的裙房、副楼，仅东、北向邻街，根据场地情况和混凝土泵布置，底板混凝土浇捣，计划从东向西方向顺序推进如图1，即在东西方向布置三道混凝土泵输送管，每个管道控制浇捣宽度15～18m，混凝土浇捣从紧靠马路的东向开始，三个混凝土泵车三条管道同时开始输送混凝土，混凝土分层相互衔接从东逐渐向西推进。
图1泵车及浇筑管道布置平面圉五路
(2)分层选择：主楼地下室底板平面面积大，混凝土浇捣量多，如果采取平面水平分层浇筑方法，不但在先浇混凝土的初凝前来不及浇筑第二层混凝土，将造成冷缝现象，而且底板面层钢筋将粘许多松散砂浆，影响底板混凝土浇捣质量，因此决定采用斜面分层方法施工，斜面坡度按1：8～10(高：水平)控制。
(3)一次浇筑宽度控制：斜面分层一次浇捣混凝土平面宽度或斜面厚度与商品混凝土生产能力、运输混凝土能力、混凝土缓凝时间息息相关。它关系到整个底板是否在规范允许情况下连续浇筑，是否产生施工冷缝，关系整个底板浇捣混凝土质量。为此，经过对副楼商品混凝土浇捣记录认真调查并计算后，考虑在混凝土泵送能力不足时。混凝土浇筑分层厚度适当减少，避免施工冷缝的产生。
(4)商品混凝土站供应能力和设备要求：经过计算得出需要两条生产线才能满足每昼夜混凝土量1800～2000m3的供应。为此必须采用联合其他企业，联合供应办法。此外根据混凝土输送车的运输能力，从已施工经验数据估算得出共需15部，加上备用的总共需要18部混凝土运输车。需要两条商品混凝土生产线，需要混凝土泵车3部，来保证完成主楼底板混凝土8000m3艰巨的浇捣任务。
(5)混凝土振捣：主楼底板混凝土浇捣布置三个输送混凝土管道，每个管道控制的17m宽度范围为一区域，每个区域配备～振捣小组由五名振捣工配三条软轴振动器(不包备用)组成，振捣器分布于斜面的上、中、下三段，振捣工除负责振捣混凝土外，还应协助布管工移动布置混凝土输送管。混凝土应防止集中堆放，宜先振捣出料口处混凝土，形成自然流淌坡度，然后進行全面振捣。
(6)泌水处理：由于大体积混凝土浇捣时泌水较多，在基坑沿边(底板外)留设集水坑，采用小型吸水泵，将水吸入集水坑内，再由高压泵将水扬出基础。确保混凝土含水量处最佳状态，减少混凝土收缩产生裂缝。
(7)混凝土的养护：混凝土在浇筑2～3h后，在其表面初步用刮尺刮平，在初凝前要用木蟹打磨，待混凝土收水后，再二次用木蟹搓平，以闭合收水裂缝。终凝后用喷水壶洒水养护一遍，然后盖上塑料膜，于其上覆盖两层草袋，再盖上一层塑料膜，然后于其上放上方木压住。
2.5大体积混凝土温度监测
通过上述措施和理论计算，本底板最大温差控制在25％允许范围，但为应付大自然突然变化，并做到信息化施工，进行温度监测，以便及时了解温差变化，采取应急措施，确保施工安全。
(1)温度监测点的设置：大体积混凝土温度监测点的设置应能真实反映出混凝土块体的里外温差，降温速率及环境温度真实情况为原则。根据规范和该底板平面尺寸，外形及结构特点，共设置22个测位，每个测位沿底板高度方向布置5个热电偶，另外还布设监测草包下和环境温度各3点，总计l16点。具体布点情况见测位布置图2。
图2测点平面布置图
(2)测温元件和测试系统：①测温元件：采用铜一康铜热电偶，热电偶在安装前须经绝缘和防水处理，并进行校验以确保热电偶的精度。②测试系统：测试系统由DR210型温度巡回检测仪，精密数字万用表，微机等仪器设备和热电偶，导线等组合，系统的最大误差小于O.5℃。
(3)监测程序：混凝土浇筑后，1～5d，每2h测一次；6～15d，每4h测一次；16～30d，每8h测一次。
(4)控制标准：混凝土块最大内表温差<25℃，降温速率<1.5℃，d。
3结束语
实践证明，本工程底板大体积混凝土浇筑是成功的，不仅混凝土强度完全符合设计要求，而且未出现任何温度裂缝，质量优良。可见在经过理论经验公式的计算后，并采取有效施工措施以及进行温度监控的情况下，是可以有效控制大体积混凝土裂缝产生。
参考文献
[1] 雷通洲.地下室底板大体积混凝土施工技术[J].中华建设,2012年10期
[2] 付金波.高层建筑基础底板大体积混凝土温度控制[J].中国高新技术企业,2010年34期
关键词:大体积混凝土；配合比设计；入模温度；浇筑程序；温度监测
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
近年来，随着高层建筑的不断出现，地下室底板采用大体积混凝土技术也越来越多，并取得了一定效果。但大体积混凝土施工过程中会因水化热聚集在混凝土内部不易散发，使混凝土内外温差较大。内表温差、升降温变化会导致混凝土产生不均匀温度变形和温度应力，进而混凝土会出现裂缝，严重影响结构的安全和耐久性。因此，这就对大体积混凝土施工技术提出了更高、更严格的要求。
1工程概况
某高层建筑，包括主楼、裙房、副楼等三个部分，主楼为高级写字楼，地上28层。地下2层，，为现浇外框内筒结构，主楼地下室底板平面呈不规则多边形，底板厚度为2.5～2.8m，内筒部分厚2.5m。外筒部分厚2.8m，底板混凝土C30浇筑量约8000m3，不留施工缝，以保证底板的整体性和刚度。
2地下室底板大体积混凝土施工技术
浇筑大体积混凝土关键在于防止混凝土裂缝的产生，大体积混凝土之所以开裂，主要原因是混凝土所承受的拉应力超过了混凝土本身抗拉强度。因此，为了控制大体积混凝土裂缝的开展，就必须从各方面降低混凝土温度应力和提高混凝土本身抗拉性能这两个方面综合考虑。
为了降低混凝土的温度应力。要控制混凝土内外温差的变化。使其在规定限值(25℃)以内。温差控制的主要任务是：①降低混凝土内表温差，减小总降温差；②提高混凝土表面温度，降低混凝土内表温差，减小温度梯度；③延缓混凝土的降温速率，充分发挥混凝土徐变特性。
根据以上施工目标。本工程对以下几个控制环节进行了计算并采取了相应措施。
2.1大体积混凝土配合比设计
本工程底板厚、体积大、温升高，控制混凝土内部的虽高温度尤为重要，而控制混凝土内部最高温度的主要措施是要降低混凝土的水化热。
2.1.1选用材料
(1)水泥：华润牌52，5#普通硅酸盐水泥，其特点是水化热低，凝结时间长。耐热性好，适用于大体积混凝土。
(2)砂：选用含泥量
(4)粉煤灰：选用I级粉煤灰取代部分水泥可减少水化热，并使混凝土后期强度达到设计要求。
(5)高效减水、缓凝剂：经过比较选用“FDN”高效减水剂，它起到减水、减少水泥用量、缓解的作用。
(6)膨胀剂：增加混凝土抗拉应力，防止裂缝产生。
2.1.2配合比设计
经多次试验确定各种材料的配合比如表1(重量比)。
表1各种材料配合比
2.2设计养护方案，计算混凝土内最高温度、表面温度及保温材料厚度
2.2.1计算混凝土内部最高绝热温升
Th=(W×Q)／(C×P)=(380×461)／(0.97×2400)=75.25℃
式中：Th一混凝土内部最高绝热温升()
W—水泥用量380kg/m3
Q一52.5#普通水泥积累水化热，取461kJ／kg
C—混凝土比热，取0.97kJ&g·k
P 一混凝土容量，取2400kg／m~
2.2.2计算混凝土内部最高温度
Tmax=Tj+Th×ξ=20+75.25×0.6=65.15℃
式中：Tmax一混凝土内部最高温度(℃)
Tj一混凝土入模温度(℃)
ξ—混凝土降温系数
2.2.3计算混凝土表面温度
Tb = Tmax-△T=65.15-25=40.15
式中：Tb一混凝土表面温度(℃)
△T一内外控制温差(℃)，本工程要求内外温差控制在25℃以内，取25℃
2.2.4保温材料厚度计算
δ=[0.5×hλ(Tb—Tg)]／[λc(Tmax—Tb)]·K
=[0.5×2.8×0.14×(40.15-15)/[2.3×(65.15-40.15)]×1.5
=0.129m=12.9cm
式中：Tg一施工季节的旬平均大气气温，该底板在秋冬季施工，取该值取15℃
入—保温材料导热系数，选用草包，草包(每层厚度3era)导热系数：=0.14W／m·k
λc—混凝土导热系数(e=O.14w/m·k)
K—传热系数修正值(K取1.5)
h—混凝土底板板厚(h取2.8m)
根据以上计算应在混凝土表面铺设四层草包和二层塑料薄膜。在铺设时要求薄膜和草包搭接，使混凝土表面不外露，方能满足计算要求。
2.3降低混凝土入模温度
降低混凝土入模温度是降低大体积混凝土最大温升的重要措施，出机温度根据要求控制在30以内。白天高温期间(10时～16时)加冰把水温降至10％左右，混凝土输送管表面用岩棉覆盖，避免阳光直射，把浇筑温度控制在32℃以内。
2.4控制混凝土浇筑程序
(1)浇捣顺序：主楼南、西向紧接在建的裙房、副楼，仅东、北向邻街，根据场地情况和混凝土泵布置，底板混凝土浇捣，计划从东向西方向顺序推进如图1，即在东西方向布置三道混凝土泵输送管，每个管道控制浇捣宽度15～18m，混凝土浇捣从紧靠马路的东向开始，三个混凝土泵车三条管道同时开始输送混凝土，混凝土分层相互衔接从东逐渐向西推进。
图1泵车及浇筑管道布置平面圉五路
(2)分层选择：主楼地下室底板平面面积大，混凝土浇捣量多，如果采取平面水平分层浇筑方法，不但在先浇混凝土的初凝前来不及浇筑第二层混凝土，将造成冷缝现象，而且底板面层钢筋将粘许多松散砂浆，影响底板混凝土浇捣质量，因此决定采用斜面分层方法施工，斜面坡度按1：8～10(高：水平)控制。
(3)一次浇筑宽度控制：斜面分层一次浇捣混凝土平面宽度或斜面厚度与商品混凝土生产能力、运输混凝土能力、混凝土缓凝时间息息相关。它关系到整个底板是否在规范允许情况下连续浇筑，是否产生施工冷缝，关系整个底板浇捣混凝土质量。为此，经过对副楼商品混凝土浇捣记录认真调查并计算后，考虑在混凝土泵送能力不足时。混凝土浇筑分层厚度适当减少，避免施工冷缝的产生。
(4)商品混凝土站供应能力和设备要求：经过计算得出需要两条生产线才能满足每昼夜混凝土量1800～2000m3的供应。为此必须采用联合其他企业，联合供应办法。此外根据混凝土输送车的运输能力，从已施工经验数据估算得出共需15部，加上备用的总共需要18部混凝土运输车。需要两条商品混凝土生产线，需要混凝土泵车3部，来保证完成主楼底板混凝土8000m3艰巨的浇捣任务。
(5)混凝土振捣：主楼底板混凝土浇捣布置三个输送混凝土管道，每个管道控制的17m宽度范围为一区域，每个区域配备～振捣小组由五名振捣工配三条软轴振动器(不包备用)组成，振捣器分布于斜面的上、中、下三段，振捣工除负责振捣混凝土外，还应协助布管工移动布置混凝土输送管。混凝土应防止集中堆放，宜先振捣出料口处混凝土，形成自然流淌坡度，然后進行全面振捣。
(6)泌水处理：由于大体积混凝土浇捣时泌水较多，在基坑沿边(底板外)留设集水坑，采用小型吸水泵，将水吸入集水坑内，再由高压泵将水扬出基础。确保混凝土含水量处最佳状态，减少混凝土收缩产生裂缝。
(7)混凝土的养护：混凝土在浇筑2～3h后，在其表面初步用刮尺刮平，在初凝前要用木蟹打磨，待混凝土收水后，再二次用木蟹搓平，以闭合收水裂缝。终凝后用喷水壶洒水养护一遍，然后盖上塑料膜，于其上覆盖两层草袋，再盖上一层塑料膜，然后于其上放上方木压住。
2.5大体积混凝土温度监测
通过上述措施和理论计算，本底板最大温差控制在25％允许范围，但为应付大自然突然变化，并做到信息化施工，进行温度监测，以便及时了解温差变化，采取应急措施，确保施工安全。
(1)温度监测点的设置：大体积混凝土温度监测点的设置应能真实反映出混凝土块体的里外温差，降温速率及环境温度真实情况为原则。根据规范和该底板平面尺寸，外形及结构特点，共设置22个测位，每个测位沿底板高度方向布置5个热电偶，另外还布设监测草包下和环境温度各3点，总计l16点。具体布点情况见测位布置图2。
图2测点平面布置图
(2)测温元件和测试系统：①测温元件：采用铜一康铜热电偶，热电偶在安装前须经绝缘和防水处理，并进行校验以确保热电偶的精度。②测试系统：测试系统由DR210型温度巡回检测仪，精密数字万用表，微机等仪器设备和热电偶，导线等组合，系统的最大误差小于O.5℃。
(3)监测程序：混凝土浇筑后，1～5d，每2h测一次；6～15d，每4h测一次；16～30d，每8h测一次。
(4)控制标准：混凝土块最大内表温差<25℃，降温速率<1.5℃，d。
3结束语
实践证明，本工程底板大体积混凝土浇筑是成功的，不仅混凝土强度完全符合设计要求，而且未出现任何温度裂缝，质量优良。可见在经过理论经验公式的计算后，并采取有效施工措施以及进行温度监控的情况下，是可以有效控制大体积混凝土裂缝产生。
参考文献
[1] 雷通洲.地下室底板大体积混凝土施工技术[J].中华建设,2012年10期
[2] 付金波.高层建筑基础底板大体积混凝土温度控制[J].中国高新技术企业,2010年34期