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摘要：在高层建筑施工过程中，大体积混凝土结构已成为施工过程中的关键环节。大体积混凝土具有体积大，结构厚等特点，混凝土浇筑的连续性、衔接、配合比和养护与普通大体积混凝土结构的要求都不同。本文结合R15018地块（爱国花苑）C标段工程实例，从配合比设计、混凝土浇筑、温度控制方面进行探讨，可供类似工程施工参考。
关键词：高层住宅；基础底板；大体积混凝土；温度控制
1工程概况
R15018地块（爱国花苑）C标段总建筑面积53600m2，地上建筑面积40715m2，地下建筑面积12885m2。为高层住宅，地上18层，包括1#、4#、8#、9#四幢高层住宅楼、22#多层建筑、垃圾房、门卫房，住宅楼18层，剪力墙结构，高54.8mm，多层住宅4层,框架结构，高19.8m。地下室为二层，桩基筏板基础形式，主楼地下室采用PHC预应力管桩，地库采用混凝土预制方桩。根据本工程实际情况，大体积混凝土施工的对象主要为地下室底板。本工程基础采用筏板基础，基础底设150厚C20砼垫层，底板混凝土强度等级为C35P8 、其底板厚度分别为700mm（地下车库区域）、1200mm（1#、4#、8#、9#主楼）。
2施工难点分析
在分析了本工程的具体情况和实体混凝土的特点后，本工程设计难点有：（1）底板大而厚，混凝土施工总量大，必须完成一次连铸，混凝土供应与浇筑的组织协调是一项艰巨而复杂的工作，需要做好充分的准备。（2）由于底板混凝土强度等级较高，如何减少水泥用量、水化和温度峰值是选择原材料和优化配合比时首先要考虑的问题。（3）电梯基坑周边混凝土水化热高，热量难以散发，应做好集中监测和降温。（4）混凝土的养护和温度控制是整个施工工程是否成功的关键。
3大体积混凝土施工工艺
3.1混凝土配合比设计
3.1.1底板实体混凝土产生裂缝的原因比较复杂，但必须控制以下三个因素引起的裂缝，即：混凝土内外温差引起的表面裂缝、混凝土失水引起的收缩裂缝和碱集料反应引起的裂缝。
3.1.2为降低水化热，采用低水化热的普通硅酸盐水泥（PO42.5）较为合适。在应用的过程中，应保证混凝土强度、抗断裂性、抗腐蚀性等达到设计要求，在此基础上通过降低水泥用量、掺入适量粉煤灰、矿粉等方式，达到降低拌制过程混凝土温度的目的。在混凝土结构强度维持一定的情况下，在拌制过程中添加适量的粉煤灰、矿粉，能够使混凝土凝结时间延长，从而更好的控制施工裂缝。同时，在加入一定的粉煤灰后，能够在一定程度上控制混凝土的徐变系数、收缩率等，使混凝土的密度、抗水性等得到提升，从而表现出更好的应用效果。
3.1.3外加剂、掺和料的选用
在本工程项目中结合设计要求、规范要求，对外加剂、掺和料的选用做出控制，混凝土中的含氯量应≤0.2%，总碱含量≤2.0Kg/m3，且在与水长期性接触的混凝土结构中，应严禁向其中加入氯盐。
3.1.4根据设计要求调整混凝土的凝结时间，采用高效缓凝减水剂保证混凝土的完整浇筑，延长混凝土的内部散热过程，避免温度裂缝。所有混合物和外加剂必须是绿色的，没有污染、毒性、氨等，通过检测的合格产品，并经过配合比设计确认后实施。
3.2大体积混凝土浇筑
本工程地下室混凝土一次浇筑量较大，其中1号楼底地下室混凝土量为建筑物最大，约2300m3。在浇筑过程中，按每小时出灰量为60m3的汽车泵，每天24小时连续施工，出灰量降低为80%，一天按24h正常工作2300÷（60×80%）＝47.9h。因此考虑采用2台汽车泵同时施工，47.9÷2=23.95h，控制在24h之内完成地下室底板混凝土分块浇筑。
3.2.1基础底板大面积的浇筑
本次工程项目基础底板应用汽车泵浇筑施工完成，局部区域应用塔吊与之进行配合。基础底板以不超过500mm高度分层浇筑完成；浇筑分两次进行，同时注意控制上层混凝土浇筑的时间，其间间隔的时间应控制在混凝土初凝时间之内。此外，大体积混凝土分层浇筑时所形成斜坡应当由混凝土自然流动形成。
由于本工程底板较厚，混凝土浇筑长度必须控制在12000mm-20000mm之间，其他混凝土层必须连续浇筑。浇筑混凝土时，各层的浇筑厚度可逐层水平增加，各层的浇筑间隔不应超过前一层混凝土的初凝时间，浇筑上层混凝土时，振捣器应插入下层混凝土中不少于50-100mm。在浇筑接头处需振动到位。
浇筑混凝土时，不允许在同一位置连续布料和逐步向前推进，布料杆的输出距模板内侧不小于50mm，不允许，将材料直接推至模板内侧，混凝土从材料口自由下落高度不大于2m，若高度大于2m，必须通过下落管或滑道引导混凝土，确保混凝土不会出现离析现象。连接在泵管或软管前面的软管应用于将材料直接分布到底板顶部的钢筋表面。在保证混凝土不出现冷缝的前提条件下，利用软管应用于左右移动，以扇形分布混凝土，尽可能增加混凝土的分散性，增加散热和换热，覆盖已浇筑混凝土的时间不得超过混凝土的初始时间。
3.2.2集水井、电梯井内混凝土浇筑
根据大底板混凝土流动速度的范围，有必要限制集水井和电梯井附近的混凝土，采用间歇浇筑法，先浇筑底板与边墙回路底部相等，若井底混凝土流带小，能承受井壁混凝土的压力，然后浇筑混凝土，保证土与墙的接触质量，间歇时间约为2小时左右。为防止混凝土初凝，应派专人检查矿井底板的具体情况。
3.2.3混凝土振捣
振捣棒的移动距离不应超过500mm，振捣时间15-30s，应考虑吸力强、拉拔慢，但混凝土表面不得明显减少，不得有气泡，表面应覆盖砂浆，下层混凝土如：插入50-100 mm以移除两层之间的连接缝隙。为了提高混凝土的密实度和抗裂强度，应采用二次振捣法。在第一次振捣时，由于泵送混凝土的落差大于自然边坡，在边坡的顶、中、脚各摆两次，在泄流点采用摆锤主要解决上部混凝土的振捣问题，另一个振捣器必须放置在混凝土线的底部，以保证下部混凝土的密实度，在第一次凝固前，必须进行第二次混凝土振捣，直到混凝土表面不再明显下沉，不再产生气泡，表面充满砂浆为止。
浇筑混凝土时，不得用振捣器摊铺混凝土，振捣器不得靠近水密度150 mm以内的一侧，以防破坏防水。混凝土平衡：混凝土压光遍数不得少于两次，在底板顶部浇筑混凝土后，混凝土表面必须用2m长的木坑抹平，并控制好底板顶部，然后使用木窖，敲擦两遍，待混凝土终凝前，进行收浆、压光。
3.3大体积混凝土的养护
3.3.1在对混凝土进行保养时，必须对混凝土结构的内外温差进行妥善控制，避免由于温差引起较为严重的裂缝病害，保养是大体积混凝土浇筑施工必不可少的阶段。为实现精准有效的养护，通常需对内外温度进行测量，且将内外温差控制在25℃范围内。
3.3.2在对大体积混凝土养护时，保温和保湿都是应当重点关注的点。通过保温措施使混凝土表面的温度损失降低，使混凝土结构的温度梯度和其表面的热扩散降低，这对于裂缝病害防护有较大的帮助。同时，在保温措施下，混凝土散热时间将会被延长，由此能使混凝土材料保持较高的松弛特性，由此降低其拉应力，形成较强的裂缝防护作用。在相对潮湿的环境中，能够让混凝土表面保持湿润，避免引起干缩性裂缝，使混凝土顺利凝固，达到最大的抗拉强度。
3.3.3本工程底板实体混凝土采用不透水、不透气的塑料薄膜，将混凝土表面的开口部分严密覆盖，顶部覆盖一层毡层，保证混凝土完全在不失水的情况下得到保养。优点：浇水量小，使用方便，可重复使用，可提高混凝土的早期强度，但应将凝结水留在塑料布中，遇水不足时应及时备水，保证混凝土能适当保水，不失水。如集水坑、电梯井道、底板侧墙等，应尽量推迟拆模时间，拆模后应挂一层塑料薄膜和一层毛毡进行养护，减少水分的散发。
3.3.4在保养维修过程中，如果发现覆盖不到位，使得混凝土表面出现细小裂缝、发白等现象，应对其采取有效的补救措施。
3.3.5混凝土在完成浇筑之后应在12h之内完成覆盖，且混凝土保养时间不得少于14d，最终硬化时间应根据具体温度测量结果确定。
3.3.6在混凝土结构养护过程中，应跟随外部环境温度变化，调整所覆盖的保温层，以促进混凝土结构散热。如：在晚上、清晨时环境温度相对较低，此时可适当增加保温层，在中午、下午时环境温度相对较高，此时可适当减少保温层，以更好的控制内外温差。
4大体积混凝土温度控制
4.1混凝土浇筑前裂缝控制计算
大体积混凝土浇注前，根据现场情况，计算混凝土浇注后可能产生的最大温度收缩应力，如小于混凝土抗拉强度，表示可以控制裂缝出现；如超过混凝土的抗拉强度，应该采取有效措施（调整混凝土浇筑温度，减少水化热吸收，减小混凝土与外界温差，提高混凝土的抗拉强度，提高混凝土的外回弹）以控制混凝土裂缝的温度收缩。
表1 基本参数
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4.2混凝土最大温度收缩应力计算
4.2.1龄期水化热温差
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其中 Mc 每立方米混凝土水泥含量 Mc=260 kg/m3
Q 每千克水泥水化热 Q=377 J/kg
m 经验系数 m=0.406
t 混凝土龄期 t=28 d
C 混凝土的比热 C=0.96 kJ/kg.K
P 混凝土质量密度 P=2400 kg/m3
经计算得到:T1=260×377×(1-2.718^(-0.406×28))÷(0.96×2400)=42.54 ℃
4.2.2收缩当量温差计算
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其中 εy 标准状态下的最终收缩值 0.000324
b 经验系数 b=0.01
t 混凝土龄期 t=28 d
M 修正系数 M=0.74
经计算得到:εy(t)=0.000324×(1-2.718^(0.01×28))×0.74=5.9E-5
4.2.3收缩当量温差
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其中:α 混凝土的线膨胀系数 α=0.00001
εy(t) 任意龄期混凝土的收缩变形值 εy(t)=5.9E-5
经计算得到:Ty(t)=5.9E-5÷0.00001=5.9 ℃
4.2.4混凝土最大综合温差
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其中 T0 混凝土入模温度 T0=30 ℃
Th 年平均气温 Th=15 ℃
T(t) 龄期水化热温差 T(t)=42.54 ℃
经计算得到:ΔT=30+2×42.54÷3+5.9-15=49.26(℃)
4.2.5混凝土温度收缩应力
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其中:α 混凝土的线膨胀系数 α=0.00001
νc 混凝土的泊松比 νc=0.15
S(t) 考虑徐变影响的松弛系数 S(t)=0.233
R 混凝土的外约束系数 R=0.3
E(t) 混凝土最终弹性模量 E(t)=31500 N/mm2
经计算得到：σ=-(31500× 0.00001×49.26÷(1-0.15)×0.233×0.3=-1.28 N/mm2
4.3大体积混凝土温度控制
在分析了混凝土的温度荷载和收缩张力后，必须在允许的范围内准确地检查温度指标，以避免混凝土产生裂缝。
4.3.1控制指标
①浇筑时温升不得超过35℃。
②混凝土内外温差不得超过25℃。
③冷却速度不大于2℃/d。
4.3.2加入混合料和外加剂，降低水泥用量、水化热、粉煤灰和膨胀剂，更换部分水泥，加入减水剂，水灰比降低到0.5，最大限度地减少水泥用量，减少总的湿热。
4.3.3控制混凝土出罐和入模温度
①降低储罐温度：本工程混凝土施工时间为10月中下旬，据近年统计，平均气温约为25℃；②检查混凝土运输和切换温度：混凝土运输和混凝土泵送过程中，不得超过出罐内温度；以保持混凝土入模不超过30℃。
4.3.4测温点留置
本工程底板、基础梁为大体积混凝土的一部分，必须按要求进行测温，测温采用PVC预留孔，测温采用温度计。测量大体积混凝土温度的目的是了解大体积混凝土内部温度的变化，防止混凝土内中心温度与表面温度的温差超过25℃。为了控制大体积混凝土的温升和温降规律以及不同材料在不同条件下的温度影响，有必要对混凝土的温度进行监测。根据有关规定，沿地板厚度方向的每个测温孔均设置测温点，测温点位于地板表面以下10mm处，为地板厚度的1/2和1/4处，测温点与钢筋的距离要大于50mm。
本工程基础底板大体积混凝土施工，按照基础平面区域划分图进行六分区浇筑，在主楼1#楼、2#楼区域设置测温点，地下室底板范围内留设直径为30mm的测温孔，混凝土凝固后注水测温；共设测温点50个。每处测温点埋置三根导线，深度根据底板厚度确定。并在现场编号挂牌，测温作详细记录并整理出温度曲线图及时反馈温度变化。
4.3.5测温方案实施
通常情况下，混凝土浇筑完成后内部升温达到最高在3d左右，且从实际测量结果来看，混凝土内部最高温度值与结构厚度之间存在着递增关系。本次工作项目在浇筑混凝土初凝时开始测量混凝土内部温度，持续测量15天时间，确定的测温项目和测温频度见下表2：
表2 测温项目和测温频度表
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由专人负责测量温度，记录大体积混凝土的设计，并进行温度测量结果，及时进行数据收集和反馈内容，温度测量安排专门的技术人员负责，且应将测量的结果每天报送技术部门。如果在温度监测过程中发现混凝土结构内外温度较为接近25℃时、混凝土内部温度突然大幅下降等较为特殊的情况时，应当将情况立即向技术工程师反应，并采取有效的控制措施，确保混凝土结构性能。
5 结语
大体积混凝土施工技术在当代的房建工程中应用越来越广泛，它的应用可以提高基础的承载力，增加建筑的设计高度，节约土地资源。但是大体积混凝土技术的应用中一直困扰我们的主要问题就是混凝土的温差导致的开裂，只有我们通过合理的浇筑工艺和技术手段才能解决这一难题，才能确保大体积混凝的施工质量，保障建筑物结构安全和使用寿命。
参考文献：
[1]《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2015[S]
[2]《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009[S]
[3]《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119-2013[S]