摘要：廈門交通樞紐控制中心地下室底板為大體積混凝土構件，結構最小尺寸達2500㎜，局部達5000㎜，體積大。施工中主要采取合理的配合比、預埋冷卻水管和養護控制等措施減小溫度應力，控制混凝土有害裂縫產生。
　　關鍵詞：大體積混凝土；溫度裂縫控制；施工措施；經驗探析
　　廈門交通樞紐控制中心位于廈門第一碼頭附近，為廈門沿海建筑，目前尚在建。建筑物總建筑面積為46166㎡，地上部分37000㎡，地下部分8700㎡。地上共28層，其中裙樓5層，地下2層。基礎形式為沉管灌注樁，樁基與主體地下室之間為大體積混凝土底板。底板面積1393.64㎡，長43.825米，寬31.8米，厚度平均為2500mm，在電梯地坑周邊，局部混凝土厚度達5000mm。混凝土體積達3800m³。
　　根據《JGJ55-2000普通混凝土配合比設計規程》上，大體積混凝土定義為：混凝土結構物實體最小尺寸等于或大于1m，或預計會因水泥水化熱引起混凝土內外溫差過大而導致裂縫的混凝土。本工程底板滿足以上兩個條件可判定其為大體積混凝土構件。
　　大體積混凝土產生裂縫，以溫度應力的影響為主，主要有4個方面的影響：○1水泥水化熱影響○2外界氣溫變化的影響○3大體積混凝土構件約束條件的影響○4混凝土本身水分蒸發損失而收縮的影響
　　廈門交通樞紐控制中心底板的施工針對以上幾個方面采取措施，減少和降低其影響，從而控制大體積混凝土底板裂縫的產生，達到結構的安全。
　　1減少水泥水化熱影響的措施
　　1.1合理的配合比
　　水泥水化熱是大體積混凝土主要的溫升因素，其引起的絕熱溫升與水泥用量和品種有關，研究表明降低水泥用量和合理的摻加劑對降低水泥水化熱的影響作用是很有效的，合理的配合比是降低水泥水化熱的主動措施。
　　廈門交通樞紐控制中心大體積混凝土底板強度等級為C40P8（60天達到設計強度），配合比如下：
　　配合比 水泥 水 砂 碎石 粉煤灰 減水劑 防水劑
　　品種 建福P.042.5 自來水 九龍江中沙 5-31.5mm 后石一級 西卡3310C 瑞州RZ-HEA
　　每方用量 292 162 709 1064 97 3.0 32.4
　　以上的配合比現場的坍落度為120±30mm，初凝時間>8小時。該工程地下二層頂板梁板（非大體積混凝土構件，強度C40）混凝土配合比如下
　　配合比 水泥 水 砂 碎石 粉煤灰 減水劑 防水劑
　　品種 建福P.042.5 自來水 九龍江中沙 5-31.5mm 后石一級 FS—R 
　　每方用量 334 161 763 1022 50 8.45 
　　對比非大體積混凝土構件的配合比，可以看出同樣的設計強度，底板的水泥用量是減少了，粉煤灰摻加量達到地下防水混凝土技術規范中取代水泥最大限量20%，這樣的配合比降低了水泥水化熱的絕熱溫升。
　　1.2預埋冷卻水管
　　該大體積混凝土澆注時間為5月中旬，室外氣溫白天與夜間相差約10°C，為降低大體積混凝土內部與表面的溫差，在溫差超過控制值（25°C）時，及時將內部熱量排出，采用在混凝土底板內部預埋冷卻水管的措施。冷卻水管采用壁薄無縫的KBG管，直徑50㎜，共5路，3路進水為自來水，2路進水為地下水，通水后可將混凝土內部熱量排出，及時降低混凝土內部的溫度，如圖示：
　　
　　從溫度監測可看出，這種措施相當有效，當內部溫度升高過快時，注入冷水，混凝土內部溫度下降還是比較明顯的。當工程底板混凝土達到60天強度后，該冷卻水管應采用同標號高壓注漿封閉。
　　1.3合理的施工順序
　　混凝土采取自然流淌斜面自動分層循環澆注的方法，從短邊開始，混凝土每層澆注控制在300㎜～500㎜，便于振搗密實及混凝土自然散熱，降低了溫升梯度。
　　2減少外界氣溫變化影響的措施
　　大體積混凝土在施工階段，外界氣溫變化的影響大。外界氣溫愈高，混凝土入模溫度也愈高；外界氣溫下降，又增加混凝土表面的降溫幅度，特別是氣溫驟降，會大大增加大體積混凝土內部與表面的溫度差，造成更大的溫度應力，產生裂縫。本工程大體積混凝土施工時，室外溫度在28°C～33°C之間，采取如下措施降低外界氣溫變化的影響。
　　2.1降低混凝土入模溫度
　　商品砼供應公司采取了○1冰塊降低攪拌水溫度，使水溫降至5°C以下○2噴水和冰敷降低碎石溫度○3冷水沖洗混凝土攪拌車、攪拌機等有效降溫措施。
　　2.2溫水養護
　　利用冷卻水管流出的溫水澆灌混凝土表面進行養護，當外界溫度下降時，保持混凝土表面溫度，防止因混凝土收縮而產生表面裂縫。
　　2.3在混凝土表面上覆蓋薄膜、麻袋，隔絕和保持混凝土表面的溫度，使其不至于下降過快。
　　3 降低大體積混凝土構件約束條件影響的措施
　　混凝土構件約束條件可分為兩類，即外約束和內約束。內約束與溫差的大小有關。隨著混凝土強度的增加，彈性模量的增大，混凝土各個質點間的相互約束也在增大，即內約束增大了。此時，若混凝土內外溫差過大，內部進行著熱漲，外部卻在收縮，變形差異過大，便會導致收縮的表面出現裂縫，當內部發生收縮，又可能產生貫通裂縫。
　　對于此問題可采取配合比雙摻的措施，配合比設計時在允許的范圍內加入大量的粉煤灰和適量的緩凝減水劑，延緩了混凝土的初凝時間（初凝時間＞8小時），延緩了彈性模量的增長，降低短時間內混凝土內約束力的增長，降低了混凝土早期裂縫的產生幾率。
　　4凝土本身水分蒸發損失而收縮的措施
　　混凝土中80%的水份要蒸發，約20%的水分是水泥水化所必須的。若這20%的水分再蒸發，這不僅混凝土強度降低，而且容易引起混凝土的體積干縮，而隨著齡期發展混凝土固結，混凝土各質點間約束愈大，這樣的體積干縮會引起混凝土拉應力增大，從而使內部混凝土產生裂縫。研究表明，混凝土收縮引起的當量溫差應力占混凝土溫差應力值30%以上。因此保持水泥水化所必須的水分是很關鍵的，這除了養護上的加強外，降低混凝土本身的溫度同樣重要。本工程采取如下措施：
　　4.1水養護
　　為防止水分風干和自然蒸發，采用草袋覆蓋表面；利用冷卻水管排出的溫水澆淋，并覆蓋薄膜以保持水分。
　　4.2埋冷卻水管排熱
　　即通過冷卻水管的降溫，混凝土內部的溫度不會太高，也使得混凝土內部的水分不至于通過混凝土的孔隙蒸發損失太多。
　　4.3表面處理
　　在澆筑混凝土2～5小時后，按標高用長刮尺刮平，然后用滾筒反復滾壓、木搓板反復搓壓，使其表面密實，在混凝土初凝前再用鐵搓板壓光，這樣可較好地控制混凝土表面龜裂，減少混凝土表面的水分的散發，封閉表面的孔隙亦可減少混凝土內部水分的散發。
　　此外，為了及時準確地采集到大體積混凝土底板內外部溫度變化情況，以便采取措施降低溫升梯度，控制裂縫的產生。本工程委托×××研究所進行大體積混凝土12天不間斷溫度檢測。在大體積混凝土底板范圍內均勻埋設12根測桿，在2.5米厚區域埋設10根，5米厚區域埋設2根，每根測桿沿底板厚度均勻設置5個測點，同時在混凝土外部（表面附近）設置環境溫度、保溫層溫度等輔助測點5個，合計65個工作測點。另設65個備有測點。每個測點通過專用電纜與溫度數據采集儀相連接，每天24小時不間斷采集溫度數據，每小時打印一份報表提供現場工程師分析。
　　從溫度監測情況，混凝土開始澆筑后12個小時，混凝土內部局部溫度已經達到46.2°C，表面溫度為21.1°C，⊿T＞25°C，此時為夜間，室外溫度為20.6°C；澆筑后24小時，混凝土內部局部溫度已經達到61.9°C，此時室外溫度為26.1°C，表面溫度為33.3°C；澆筑后36小時，大面積的⊿T達到20°C以上。可見水泥水化熱造成的溫升是非常大的。
　　5結論與改進措施
　　5.1結論
　　從本工程施工實例可以得出這樣的結論:大體積混凝土裂縫產生的原因是多方面的，而溫度影響是主要的一個方面。溫度—溫度應力控制主要是對水泥水化熱的控制，其他方面的影響也不可忽視。施工采取的措施主要是1、深化混凝土配合比設計2、
　　合理的施工順序3、預埋冷卻水管排熱4、加強后期養護5、溫度監控到位。從本工程施工后的效果上看，溫度控制基本處于受控狀態，混凝土表面無有害的裂縫產生。本工程大體積混凝土施工措施可以作為廈門地區大體積混凝土施工參考。
　　5.2改進措施
　　（1）溫度監測過程中，除打印出各個測點的溫度采集數據，還應該根據采集的數據繪制出不同截面不同深度的溫度變化曲線，更直觀體現出溫度的變化提供給現場的工程師，現場的工程師可以更快捷地判斷混凝土溫度變化發展趨勢，并預先采取措施控制。舉例說明，DHL三個測點連成的截面不同深度的平均溫度6個小時內溫度變化曲線：
　　
　　
　　8:00 9:00 10:00 11：00 12：00 13：00
　　室外氣溫（°C） 24.0 29.3 29.5 31.3 30.0 26.8
　　砼表面溫度（°C） 24.26 26.03 26.06 32.67 32.23 34.27
　　砼中部溫度（°C） 50.3 52.26 52.76 53.8 54.8 56.5
　　砼底部溫度（°C） 45.6 46.46 46.6 47.1 47.57 28.43
　　
　　（2）本工程大體積混凝土底板施工方案及監理提出的改進措施中，主要在控制溫度差上做方案，即僅憑經驗控制溫度差低于25°C。但從現在的研究成果中，這樣的經驗控制仍然不足，應該通過科學的計算，更深入地采取“溫差—溫度應力”雙控制的方法，即進行必要的試驗研究得出相關數據，采取更合理的溫度應力控制才能更有效地避免結構物出現溫度裂縫。
　　參考文獻：
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　　[2]曹可之.大體積混凝土結構裂縫控制的綜合措施[J].建筑結構，2006.8.
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