1.概述

大体积混凝土目前尚无统一的定义，一般认为混凝土浇筑量大于100m3，长、宽、高任意一边不小于1.0m，或可能出现的混凝土内外温差超过某25℃就认为是大体积混凝土。因此，大体积混凝土可定义为：现场浇筑混凝土结构的几何尺寸较大，且必须采取技术措施以避免水泥水化热变化引起的裂缝，这类结构称为大体积混凝土。

大体积混凝土浇筑过程中会产生较强的“水化热”，如果不采取相应的措施，就会产生严重后果。因此，必须对其进行有效控制，这种控制包括选择合适的原材料、原材料的预降温措施、合理安排浇筑时间、对混凝土体内温度进行监控等。

为了预防混凝土产生裂缝，确保混凝土质量，需全面考虑大体积混凝土施工水化热引起的温度升高对混凝土质量的影响。可以通过计算判断混凝土施工中水化热引起的温升对混凝土施工质量的影响程度，制定相应的控制措施，作为承台混凝土施工过程中质量控制的要求，预防裂纹的产生，确保承台混凝土施工质量。

2.产生裂纹的原因

裂缝产生的原因可分为两类：一是结构型裂缝，是由外荷载引起的应力不均造成的受力裂缝；二是材料型裂缝，是由非受力变形变化引起的，主要是由温度应力和混凝土的收缩引起的。这是施工过程中混凝土产生裂纹的原因，具体原因如下。

(1)温度应力引起裂缝。

温度裂缝产生的主要原因是由温差造成的，温差可分为以下三种：混凝土浇筑初期，产生大量的水化热，由于混凝土是热的不良导体，水化热积聚在混凝土内部不易散发，常使混凝土内部温度上升，而混凝土表面温度为室外环境温度，这就形成了内外温差，这种内外温差在混凝土凝结初期产生的拉应力超过混凝土抗拉强度时，就会导致混凝土裂缝产生；另外，在拆模前后，表面温度降低很快，造成了温度陡降，也会导致裂缝的产生；当混凝土内部达到最高温度后，热量逐渐散发而达到使用温度或最低温度，它们与最高温度的差值就是内部温差。这三种温差都会产生温度裂缝，在这三种温差中，主要是由水化热引起的内外温差。

(2)收缩引起裂缝。

收缩包括干燥收缩、塑性收缩、自身收缩、碳化收缩等。

在以上两种引起裂缝的原因中，温度应力引起裂缝是主要原因，温度应力引起裂缝的三种原因中，由水化热引起的内外温差是引起裂缝的主要原因。

3.混凝土受水化热温升对混凝土质量影响的判定

根据C30混凝土经验配合比，矿渣水泥强度等级32.5，每立方米用料量：水泥432kg，中砂746kg。1-3石子1029kg。水190kg。水灰比0.44。

(1)混凝土拌合温度。

每立方米混凝土原材料重量、温度、比热及热量见表3-3-29。

表3-3-29　参数表

混凝土拌合温度为

TC=∑(T1WC)/∑(WC)=75928/2843

=26.7(℃)

(2)混凝土出罐温度。

由于为开敞式，故拌合机T1=TC=26.7℃。

(3)混凝土浇筑温度。

公式为

Tj=TC+(Tq-TC)(A1+A2+…+A11)

式中　Tq——室外平均气温(按30℃)；

A1、…、A11——温度损失系数。

Tj=26.7℃+(30-26.7)×(0.032+15×0.007+0.003×5)

=27.2(℃)

(4)混凝土绝热温升。

30h水化热温度最大，故计算龄期3天的绝热温升。

Tt=WQ(1-e-mi)/Cρ=432×461×0.69/0.97×2400

=59(℃)

式中　Tt——混凝土最终绝热温升，℃；

W——每立方米混凝土中水泥用量，kg/m3；

Q——混凝土比热，Q=0.97kJ/(kg.K)。

T3=Ttξ=59×0.57=33.63℃

(5)混凝土内部最高温度。

Tmax=Tj+T3=27.2+33.63=60.83(℃)

(6)混凝土表面温度。

采用竹胶模板，用厚2cm草衫养护。

大气温度平均Tq=30℃。

1)混凝土虚铺厚度

h′=kλ/β

β=1/[∑(δ1/λ1+1/βα)]=1/(0.02/0.14+0.04)=5.47h′=0.666×2.33/5.47=0.28(m)

式中　k——计算折减系数，取0.666；

λ——混凝土导热系数，取2.33W/(m·K)；

β——模板及保温材料的散热系数。

2)混凝土表面温度。混凝土的计算厚度

H=h+2h′=2.0+0.56=2.56(m)

ΔT(t)=Tmax-Tq=60.83-30=30.83(℃)

3)混凝土表面温升(www.daowen.com)

Tb(t)=Tq+4/H2h′(H-h′)ΔT(t)

=30+4/2.562×0.28×(2.56-0.28)×30.83

=30+0.61×0.28×2.28×30.83

=30+12.01

=42.01(℃)

通过计算得到如下几个重要指标：

①原始温度：大气平均气温30℃。

②混凝土浇筑温度：27.2℃。

③混凝土内部最高温度：60.83℃。

④混凝土表面温度：42.01℃。

由此得到混凝土中心温度与表面温差为

60.83-42.01=18.82(℃)

混凝土表面温度与大气温差为

42.01-30=12.01(℃)

两者均不超过25℃，故不需采取循环水冷却措施。

4.防止大体积混凝土产生裂缝的预防措施

(1)选用低水化热水泥。

由于温差主要是由水化热产生的，所以为了减小温差就要尽量降低水化热，为了降低水化热，要尽量采取早期水化热低的水泥，由于水泥的水化热是矿物成分与细度的函数，要降低水泥的水化热，主要是选择适宜的矿物组成和调整水泥的细度模数。硅酸盐水泥的矿物组成主要有：C3S、C2S、C3A和C4AF，试验表明，水泥中铝酸三钙(C3A)和硅酸三钙(C3S)含量高的，水化热较高，所以为了减少水泥的水化热，必须降低熟料中C3A和C3S的含量。因此，确定采用水化热比较低的矿渣硅酸盐水泥，强度等级为32.5。

(2)选用适宜的骨料。

1)粗骨料的选用。尽量扩大粗骨料的粒径，因为粗骨料粒径越大，级配越好，孔隙率越小，总表面积越小，每立方米的用水泥砂浆量和水泥用量就越小，水化热就随之降低，对防止裂缝的产生有利。

采用碎石，粒径5～25mm，含泥量不大于1%。选用粒径较大、级配良好的石子配制的混凝土，和易性较好，抗压强度较高，同时可以减少用水量及水泥用量，从而使水泥水化热减少，降低混凝土温升。

2)细骨料的选用。用级配良好的中粗砂，因为其孔隙率小，总表面积小，这样混凝土的用水量和水泥用量就可以减少，水化热就低，裂缝就减少。要控制砂子的含泥量，含泥量越大，收缩变形就越大，裂缝就越严重，应细骨料尽量用干净的中粗砂。采用中砂，含泥量不大于2%。选用平均粒径较大的中、粗砂拌制的混凝土比采用细砂拌制的混凝土可减少用水量10%左右，同时相应减少水泥用量，使水泥水化热减少，降低混凝土温升，并可减少混凝土收缩。

(3)确定合适的配合比。

提前做配合比实验，根据混凝土设计强度和上述的选料原则，在当地选择水泥、粗细骨料，在有资质的检测部门做混凝土配合比的试配，要求和易性好，水灰比尽可能低，减少水的用量，而水灰比的降低，在保证混凝土强度时减少水泥用量。

5.防止大体积混凝土产生裂缝的施工措施

(1)混凝土的制备。

拌合用水采用地下井水，另外在水箱中放入冰块，水温度在10℃左右，水泥存放于荫凉处，采用多存放几天的水泥，施工时并进行通风，提前往石子上洒井水使石子降温，使混凝土入模温度控制在25℃以下。

(2)混凝土的浇筑。

1)浇筑过程中要进行振捣方可密实，振捣时间应均匀一致，以表面泛浆为宜，间距要均匀，以振捣力波及范围重叠为宜，浇筑完毕后，表面要压实、抹平，以防止表面裂缝。另外，浇筑混凝土要求分层浇筑，分层流水振捣，同时要保证上层混凝土在下层初凝前结合紧密，避免纵向施工缝、提高结构整体性和抗剪性能。

2)施工方法：

①混凝土分层浇筑，每层浇筑50cm并二次振捣，增加混凝土密集度，提高抗裂能力。

②泵送混凝土采用“分段定点、薄层浇筑、循序推进、一次到顶”的方法。这种自然流淌形成斜坡混凝土的方法，能较好地适应泵送工艺，避免混凝土输送管道经常拆除、冲洗和接长，从而提高泵送效率，简化混凝土的泌水处理，保证上下层混凝土浇筑间隔不超过初凝时间。根据混凝土泵送时自然形成一个坡度的实际情况，在每个浇筑带的前后布置两道振动器，第一道布置在混凝土出料口，主要解决上部混凝土的振实；由于底层钢筋间距较密，第二道布置在混凝土坡脚处，以确保下部混凝土密实。随着浇筑的推进，振动器也相应跟上，以确保整个高度上混凝土的质量。

(3)温度监测。

做好测温工作，承台上部布置测温管，垂直承台厚度边部(距离边10cm)和中部各3根。温度上升阶段每2～4h测一次，温度下降阶段每8h测一次，同时测大气温度。测温工作由经过培训、责任心强的专人负责。控制混凝土内部温度与表面温度，使表面温度与环境温度均不超过25℃。(埋设温度计)。

(4)养护。

混凝土表面达到养护强度先用塑料薄膜覆盖，再用草袋覆盖，24h抽井水洒水养护或喷刷养生液养护，上部混凝土表面温度控制在25℃，控制混凝土内部温度与表面温度在25℃以内，防止应力裂变。在养护期间，随时检查混凝土表面的干湿情况及温差，及时浇水保持混凝土湿润，养护时间不少于14天。

(5)外表面的隔热保护。

大体积混凝土的温度裂缝，主要是由内外温差过大引起的。混凝土浇筑后，由于内部较表面散热快，会形成内外温差，表面收缩受内部约束产生拉应力，但是这种拉应力通常很小，不至于超过混凝土的抗拉强度而产生裂缝。但是，如果此时受到冷空气的袭击，或者过分通风散热，使表面温度降温过大就很容易导致裂缝的产生，所以在低温季节，在拆模后立即采取表面保护。防止表面降温过大，引起裂缝。

6.施工注意事项

(1)由于工程需要在夏季施工，则尽量避开正午高温时段，浇筑尽量安排在夜间进行。

(2)由于大体积混凝土承台连续浇筑，故浇筑现场搭设防雨棚，并在承台四周设置盲沟和集水井。

(3)由于大体积泵送混凝土表面水泥浆较厚，故浇筑结束后须在初凝前用铁滚杠碾压数遍，打磨压实，以闭合混凝土的收水裂缝。

(4)做好测温工作，控制混凝土的内部温度与表面温度，以及表面温度与环境温度之差均不超过25℃。

(5)设计为保证混凝土质量，在承台中设置了温度钢筋，在施工过程中严格按照设计要求布置钢筋网。

(6)泌水和浮浆问题：泵送混凝土易产生泌水层，可在侧模的底部开设排水孔，使多余水分从孔中自然排走。

(7)模板工程施工问题：大体积混凝土施工时，模板承受着混凝土的侧压力和振捣混凝土的振动力，因此，必须保证模板及其支撑体系的可靠性，防止模板产生过大的变形。大体积混凝土对模板的刚度要求也较高，宜优先使用钢模板。

(8)混凝土浇筑中注意的问题：

1)混凝土振捣要密实，严格控制振捣时间，移动距离和插入深度，严防漏振及过振。

2)保证混凝土供应，保证浇筑的交接时间，应控制在初凝前；保证混凝土浇筑不留冷缝。

3)做好覆盖保温及保湿工作，但覆盖层也不应过厚，必要时应揭开保湿层，以利于散热。

(9)做好现场协调、组织管理，要有充足的人力、物力，保证施工按计划顺利进行。