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摘要：随着建筑工程行业的快速发展，建筑规模不断扩大，大体积混凝土应用广泛。本文介绍的激光加速楼是一座通过设计超厚大体积混凝土来阻隔建筑内工艺设备辐射外泄的多层科研实验建筑，针对大体积混凝土裂缝控制的、材料措施、施工工艺措施、温控措施进行了综述。
关键词：大体积混凝土、裂缝控制、水化热、养护与测温
一、工程概况
1、本工程位于怀柔科学城核心区，为多层科研实验楼建筑。地下二层，地上四层，建筑高度24.8m，总建筑面积为30000㎡，其中地上面积25939㎡，地下面积4061㎡。建筑结构安全等级为二级，结构设计使用年限50年。
2、本工程基础筏板南北长95.4m，东西长81.9m，采用C30P6抗渗混凝土浇筑，筏板设计厚度分别为2m、3m，墙体设计厚度为1m、1.5m、2m、2.5m，楼板设计厚度为1m、1.5m，混凝土方量约为26，409m³。
3、本工程施工时采用跳仓法进行浇筑，取消后浇带、采用不掺加膨胀剂、抗裂纤维，不使用冷却水循环降温，优化配合比，合理设计间隔缝，分层浇筑振捣，采用外保温等综合措施。
二、大体积混凝土裂缝控制考虑因素
1、影响因素
大体积混凝土裂缝影响与设计做法、原材料选择、选用配合比、施工工艺、保温养护、边界条件和环境条件等因素密切相关，有效控制各方面因素，是超厚大体积混凝土裂缝控制的关键。
2、设计方面
增强构造筋能有效提高混凝土的抗裂性能，配筋应在混凝土表面下3~4cm采用小直径、小间距。同时应避免结构面突变产生应力集中，在易产生应力集中的薄弱部位应采取加强措施，如增设吊筋等。
3、后期强度的选择
在满足施工时结构强度的前提下，对超厚大体积混凝土构件施工规范和设计图纸提出了可以采用60d或者90d龄期的混凝土强度，这样有利于加大掺合料的用量，降低水泥用量从而达到降低水化热温升，进而达到控制裂缝的目的。
4、优化配合比设计因素
本工程采用了中水化热水泥的基础上，通过单掺粉煤灰可大幅减少水泥用量，从而对裂缝控制起到决定性作用。
5、施工工艺
超厚大体积混凝土的振捣与养护是重点，以往大量工程实践表明，合理高效的振捣工艺和保温养护是有效的。但因混凝土浇筑量大，振捣不到位，拆模后容易出现“蜂窝”“麻面”，过振部位则会出现泌水现象、表面泛浆、粗骨料下沉，导致表面容易出现塑性裂缝和干燥裂缝。养护不及时则会产生早期的干燥裂缝，主要出现在墙体上，筏板表面如不进行及时洒水养护，在烈日下混凝土表面水分迅速蒸发则导致出现细微裂缝的可能性增大。
三、大体积混凝土裂缝控制主要方法
1、原材料及配合比方面
为了减少水泥用量，降低构件的温升值，通过优化配合比的合理设计，可采用60d后期强度作为混凝土强度评定的依据。降低水泥用量的方法，减少混凝土构件的收缩，是超厚大体积混凝土裂缝控制的主要技术方法。这种方案可以使混凝土的内外温差和降温速度控制难度降低，也可降低保温养护的成本。这是超厚大体积混凝土配合比选择的特殊性。
应优先采用水化热低的水泥配制大体积混凝土。所用的水泥应进行水化热测定，水泥水化热测定按现行国家标准《水泥水化热试验方法（直接法）》测定，要求配制混凝土所用水泥7d的水化热不大于250kJ/kg。采用5～40mm颗粒级配的石子，控制含泥量小于1.5%。采用中砂，控制含泥量小于1.5%。掺合料及外加剂的使用。国内当前用的掺合料主要是粉煤灰，可以提高混凝土的和易性，大大改善混凝土工作性能和可靠性，同时可代替水泥，降低水化热。掺加量为水泥用量的15%，降低水化热15%左右。外加剂主要指减水剂。混凝土中掺入水泥重量0.25%的减水剂，不仅使混凝土工作性能有了明显的改善，同时又减少10%拌和用水，节约10%左右的水泥，从而降低了水化热。
2、施工工艺
混凝土振捣方式采用汽车泵随方向分层移动浇筑，振捣棒插入浇层内50～100mm，使层间不形成混凝土缝，结合紧密成为一体。
振动器插点要均匀排列，按一定顺序有规律插棒，可采用“行列式”或“交错式”的次序移动，不应混用，以免造成混乱而发生漏振。每一插点要掌握好振捣时间，过短不易捣实，过长可能引起混凝土产生离析现象。一般每点振捣时间应视混凝土表面呈水平不再显著下沉，不再出现气泡，表面泛出灰浆为准。
底板混凝土在第一次振捣完成后，停歇20—30min进行二次振捣，确保振捣密实。振捣完成后，及时上3m铝合金刮杠将混凝土表面刮平，上刮杠时应带线尺量检查，保证底板表面标高准确。如混凝土表面的泌水较多，应采取排水措施将泌水排出，然后开始抹压收面。
3、保温养护措施
混凝土浇筑完毕后，应及时按温控技术措施的要求进行保温养护，并应符合下列规定：1）保温养护措施，应使混凝土浇筑块体的里外温差及降温速度满足温控指标的要求；2）保温养护的持续时间，应根据温度应力（包括混凝土收缩产生的应力）加以控制、确定，但不得少于14d，保温覆盖层的拆除应分层逐步进行；3）在保温养护过程中，应保持混凝土表面的湿润。
保温养护是大体积混凝土施工的关键环节，其目的主要是降低大体积混凝土浇筑块体的内外温差值以降低混凝土块体的自约束应力；其次是降低大体积混凝土浇筑块体的降温速度，充分利用混凝土的抗拉强度，以提高混凝土块体承受外约束应力的抗裂能力，达到防止或控制温度裂缝的目的。同时，在养护过程中保持良好的湿度和抗风条件，使混凝土在良好的环境下养护。施工人员需根据事先确定的温控指标的要求，来确定大体积混凝土浇筑后的养护措施。
塑料薄膜、草袋可作为保温材料覆盖混凝土和模板，在寒冷季节可搭设挡风保温棚。覆盖层的厚度应根据温控指标的要求计算。在大体积混凝土拆模后，应采取预防寒潮袭击、突然降温和剧烈干燥等措施。
四、大体积混凝土测温
大体积混凝土的温控施工中，除应进行水泥水化热的测定外，在混凝土浇筑过程中还应进行混凝土浇筑温度的监测，在养护过程中应进行混凝土浇筑块体升降温、内外温差、降温速度及环境温度等监测。监测的规模可根据所施工工程的重要性和施工经验确定，测温的方法可采用先进的测温方法，如有经验也可采用简易测温方法。这些监测结果能及时反馈现场大体积混凝土浇筑块内温度变化的实际情况，以及所采用的施工技术措施的效果，为工程技术人员及时采取温控对策提供科学依据。
混凝土的浇筑温度系指混凝土振捣后，位于混凝土上表面以下50～100mm深处的温度。混凝土浇筑温度的测试每工作班（8h）应不少于2次。
大体积混凝土浇筑块体内外温差、降温速度及环境温度的测试，每昼夜应不少于2次。
大体积混凝土浇筑块体温度监测点的布置，以能真实反映出混凝土块体的内外温差、降温速度及环境温度为原则，一般可按下列方式布置：1）温度监测的布置范围以所选混凝土浇筑块体平面图对称轴线的半条轴线为测温区（对长方体可取较短的对称轴线），在测温区内温度测点呈平面布置；2）在测温区内，温度监测的位置可根据混凝土浇筑块体内温度场的分布情况及温控的要求确定；3）在基础平面半条对称轴线上，温度监测点的点位宜不少于4处；4）沿混凝土浇筑块体厚度方向，每一点位的测点数量，宜不少于5点；5）保温养护效果及环境温度监测点数量应根据具体需要确定；6）混凝土浇筑块体底表面的温度，应以混凝土浇筑块体底表面以上50mm处的温度为准；7）混凝土浇筑块体的外表温度，应以混凝土外表以内50mm处温度为准。
测温元件的选择应符合下列规定：测温元件的测温误差应不大于0.3℃；测温元件安装前，必须在浸水24h后，按上述的要求进行筛选。
监测仪表的选择应符合下列规定：温度记录的误差应不大于±1℃；测温仪表的性能和质量应保证施工阶段测试的要求。
测温元件的安装及保护应符合下列规定：1）测温元件安装位置应准确，固定牢固，并与结构钢筋及固定架金属体绝热；2）测温元件的引出线应集中布置，并加以保护；3）混凝土浇筑过程中，下料时不得直接冲击测温元件及其引出线，振捣时振捣器不得触及测温元件及其引出线。
结论：在实际工程中发现对于是否掺加膨胀剂有一定疑问存在，膨胀剂的使用，在混凝土徐变过程中何时膨胀，该膨胀是否能够起到一定的抗裂作用有存疑。抗裂纤维的使用对于搅拌的要求较高，水管冷却同样对于施工现场要求较高，水温控制是否能够和混凝土温度变化同步是控制的重难点。
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