摘 要：本文探討了在南方高溫天氣下，採用優化混凝土配合比設計、冷卻管降溫及雙摻技術等多項措施，成功地進行了承台大體積混凝土的施工，完成了施工生產的需要，並積累了豐富的複雜地質條件下的現場施工經驗。
關鍵詞：大體積混凝土；施工；裂縫
1大體積混凝土的特點
大體積混凝土是指現澆混凝土結構的幾何尺寸較大，且必須採用技術措施以避免水泥水化熱及體積變化引起裂縫的結構。結構最小邊尺寸在1-3m範圍內的混凝土被公路橋涵施工技術規範《JTJ041-2000》定義為大體積混凝土。
大體積混凝土，具有結構厚、體形大、鋼筋密、混凝土用量多、工程條件複雜和施工技術要求高等特點。除了必須滿足強度、剛度、整體性和耐久性要求以外還必須控制溫度變形裂縫的開展。這類大體積混凝土結構，由外荷載引起的裂縫的可能性較小。但由於水泥水化過程中釋放的水化熱引起的溫度變化和混凝土收縮而產生的溫度應力和收縮應力是其產生裂縫的主要因素。這些裂縫往往給工程帶來不同程度的危害，因此控制溫度應力和溫度變形裂縫的開展是大體積混凝土施工的一個重大課題。
由於大體積混凝土工程的條件比較複雜，施工情況各異，再加上原材料的材質差異較大，因此控制溫度變形裂縫就不是單純的結構理論問題，而是涉及結構 計算 、構造設計、材料組成及其物理力學性能以及施工工藝等多學科的綜合性問題。通過近十幾年來大體積混凝土的實踐，取得不少成就，主要有:
(1)在施工技術上，從選料、配合比設計、施工方法及工藝、施工季節的選定和測量、養護等，採取了綜合性的措施，有效的克服了大體積的裂縫。
(2)在施工組織上，為解決大體積混凝土一次澆築量大的問題，採用了集中攪拌、罐車運輸泵送混凝土等技術。
2大體積混凝土的裂縫及控制
2.1裂縫的分類
2.1.1微觀裂縫
也稱為肉眼不可見裂縫，寬度一般在0.05mm以下，主要有三種:沿著骨料周圍出現的骨料與水泥粘結面上粘著裂縫飛分布於骨料之間水泥漿中的水泥裂縫;骨料本身的裂縫。
2.1.2宏觀裂縫
寬度不小於0.05mm的裂縫是肉眼可見的裂縫，稱為宏觀裂縫，它是微觀裂縫擴展的後果
2.2裂縫產生的原因
2.2.1水泥水化熱
水泥在水化過程中要產生大量的熱量，是大體積混凝土內部熱量的主要來源。由於大體積混凝土截面厚度大，水化熱聚集在結構內部不易散失，使混凝土內部的溫度升高。混凝土內部的最高溫度，大多發生在澆筑後的3-5d，當混凝土的內部與表面溫差過大時，就會產生溫度應力。當混凝土的抗拉強度不足以抵抗該溫度應力時，便開始產生溫度裂縫，這就是大體積混凝土容易產生裂縫的主要原因。
2.2.2約束條件
結構在變形變化時，會受到一定的抑制而阻礙變形，該抑制即為約束，大體積鋼筋混凝土與地基澆築在一起，當溫度上升時產生的膨脹變形受到下部地基的約束而形成壓應力。由於混凝土的彈性模量小，蠕變和應力松馳度大，使混凝土與地基連接不牢固，因而壓應力較小。但當溫度下降時，產生較大的拉應力，若超過混凝土的抗拉強度，混凝土就會出現垂直裂縫。
2.2.3外界氣溫變化
大體積混凝土在施工期間，外界氣溫的變化對大體積混凝土的開裂有重大影響。混凝土內部溫度是由澆築溫度、水泥水化熱的絕熱溫度和混凝土的散熱溫度三者的疊加。外界溫度越高，混凝土的澆築溫度也越高;外界溫度下降，尤其是驟降，大大增加外層混凝土與混凝土內部的溫度梯度，產生溫差應力，造成大體積混凝土出現裂縫。
2.2.4混凝土的收縮變形
混凝土的拌合水中，只有約20%的水分是水泥水化所必需的，其餘80%要被蒸發。混凝土中多餘水分的蒸發是引起混凝土體積收縮的主要原因之一。這種收縮變形不受約束條件的影響，若存在約束，就會產生收縮應力而出現裂縫。
2.3裂縫的控制
2.3.1選擇材料
(1)水泥:選用低水化熱和安全性好的水泥，如礦碴水泥、火山灰水泥，並在滿足設計強度要求的前提下，儘可能減少水泥用量，以減少水泥的水化熱。
(2)骨料:砂、碎石含量不得超標，可在混凝土中摻加一定數量的毛石。
(3)外加劑。
外加劑的作用如下:
①摻加適量的粉煤灰和減水劑，減少水泥用量;
②摻加緩凝劑推遲水化熱的峰值期
③摻入適量的微膨脹劑，使混凝土得到補償收縮，減少混凝土的溫度應力。
2.3.2選擇施工方法
(1)水平分層法
澆築混凝土時分幾個薄層進行混凝土的澆築，以使混凝土的水化熱能儘快散失，並使澆筑後的溫度分布均勻。水平分層厚度可控制在0.6-2.0m範圍內，相鄰兩澆築層之間的間歇時間，一般為5-7d，還可採用二次振搗的方法，增加混凝土的密實度，提高抗裂能力，使上下兩層混凝土在初凝前結合良好。
(2)降溫法和保溫法
①混凝土內部埋設管道，通水循環冷卻。
②夏季施工時，在攪拌混凝土時摻入冰水，降低混凝土入模溫度，混凝土澆筑後採用洒水養護降溫，水溫與混凝土溫差不超過20℃。冬季採用保溫法，在混凝土表面覆蓋保溫材料，防止冷空氣侵襲。
3某大橋承台大體積混凝土施工
3.1工程概況
某大橋主橋1#，2#主墩承台為鋼筋混凝土結構，矩形截面。
尺寸為:27m×17.4m×5m的C30混凝土，每個承台方量為2349m 3 屬大體積混凝土結構。
承台鋼筋配置:底板布2層鋼筋網，頂板布設4層鋼筋網，四邊由底板、頂板鋼筋彎折及半框鋼筋綁紮而成，內部為無筋混凝土，墩身鋼筋伸入承台250cm 。
3.2施工方案
鑒於主墩承台混凝土體積較大，按大體積混凝土施工，採用鋪設冷卻管降溫的工藝控制。
綜合考慮鋼支撐高度、混凝土水化熱控制、承台模板的承載能力、結構鋼筋、預埋件的設置及混凝土的生產、澆築能力等因素，承台混凝土分2層。
澆築。每次澆築高度為2.5m，兩層之間埋入Φ16螺紋鋼筋作施工縫連接鋼筋。
3.3施工方法
3.3.1基坑開挖
因基坑土質全部為淤泥，為保證基坑開挖成功，採用拉森式鋼板樁圍堰，挖掘機開挖。因跨度太大，開挖一段支撐一段。基坑開挖完畢後，澆築承台墊層混凝土，進行鋼筋和模板的施工。
3.3.2鋼筋、模板安裝
鋼筋按照設計規格、尺寸在鋼筋加工廠下料製作，運至現場，按設計間距綁紮成型。模板採用大塊鋼模板，外部加固支撐在鋼板樁上。
3.3.3冷卻管布置及混凝土測溫方案
(1)冷卻管布置
承台混凝土因分2層澆築，每層2.5 m高，在每層2.5m高混凝土中間布置一層冷卻管，共布置2層;冷卻管採用Φ42.5mm，壁厚2.5mm鋼管，間距1.0m。每層冷卻管設計2個進水口，2個出水口。冷卻管安裝時，用鋼筋骨架支撐並焊接牢固。安裝完畢後進行通水試驗，防止漏水或堵管現象。
(2)測溫方案
為了掌握大體積混凝土的溫升和降溫的變化 規律 以及各種材料在各種條件下的溫度影響，需要對混凝土進行溫度監測和控制。
① 測點的布置
a.沿澆築高度，布置在底部、中部和表面，垂直測點間距為500mm-800mm;
b.平面內布置在邊緣和中間，測點間距為2.5 -5.0m;
②測溫制度
a.在混凝土溫度上升階段每2-4h測一次，溫度下降階段每8h測一次，同時測大氣溫度;
關鍵詞：大體積混凝土；施工；裂縫
1大體積混凝土的特點
大體積混凝土是指現澆混凝土結構的幾何尺寸較大，且必須採用技術措施以避免水泥水化熱及體積變化引起裂縫的結構。結構最小邊尺寸在1-3m範圍內的混凝土被公路橋涵施工技術規範《JTJ041-2000》定義為大體積混凝土。
大體積混凝土，具有結構厚、體形大、鋼筋密、混凝土用量多、工程條件複雜和施工技術要求高等特點。除了必須滿足強度、剛度、整體性和耐久性要求以外還必須控制溫度變形裂縫的開展。這類大體積混凝土結構，由外荷載引起的裂縫的可能性較小。但由於水泥水化過程中釋放的水化熱引起的溫度變化和混凝土收縮而產生的溫度應力和收縮應力是其產生裂縫的主要因素。這些裂縫往往給工程帶來不同程度的危害，因此控制溫度應力和溫度變形裂縫的開展是大體積混凝土施工的一個重大課題。
由於大體積混凝土工程的條件比較複雜，施工情況各異，再加上原材料的材質差異較大，因此控制溫度變形裂縫就不是單純的結構理論問題，而是涉及結構 計算 、構造設計、材料組成及其物理力學性能以及施工工藝等多學科的綜合性問題。通過近十幾年來大體積混凝土的實踐，取得不少成就，主要有:
(1)在施工技術上，從選料、配合比設計、施工方法及工藝、施工季節的選定和測量、養護等，採取了綜合性的措施，有效的克服了大體積的裂縫。
(2)在施工組織上，為解決大體積混凝土一次澆築量大的問題，採用了集中攪拌、罐車運輸泵送混凝土等技術。
2大體積混凝土的裂縫及控制
2.1裂縫的分類
2.1.1微觀裂縫
也稱為肉眼不可見裂縫，寬度一般在0.05mm以下，主要有三種:沿著骨料周圍出現的骨料與水泥粘結面上粘著裂縫飛分布於骨料之間水泥漿中的水泥裂縫;骨料本身的裂縫。
2.1.2宏觀裂縫
寬度不小於0.05mm的裂縫是肉眼可見的裂縫，稱為宏觀裂縫，它是微觀裂縫擴展的後果
2.2裂縫產生的原因
2.2.1水泥水化熱
水泥在水化過程中要產生大量的熱量，是大體積混凝土內部熱量的主要來源。由於大體積混凝土截面厚度大，水化熱聚集在結構內部不易散失，使混凝土內部的溫度升高。混凝土內部的最高溫度，大多發生在澆筑後的3-5d，當混凝土的內部與表面溫差過大時，就會產生溫度應力。當混凝土的抗拉強度不足以抵抗該溫度應力時，便開始產生溫度裂縫，這就是大體積混凝土容易產生裂縫的主要原因。
2.2.2約束條件
結構在變形變化時，會受到一定的抑制而阻礙變形，該抑制即為約束，大體積鋼筋混凝土與地基澆築在一起，當溫度上升時產生的膨脹變形受到下部地基的約束而形成壓應力。由於混凝土的彈性模量小，蠕變和應力松馳度大，使混凝土與地基連接不牢固，因而壓應力較小。但當溫度下降時，產生較大的拉應力，若超過混凝土的抗拉強度，混凝土就會出現垂直裂縫。
2.2.3外界氣溫變化
大體積混凝土在施工期間，外界氣溫的變化對大體積混凝土的開裂有重大影響。混凝土內部溫度是由澆築溫度、水泥水化熱的絕熱溫度和混凝土的散熱溫度三者的疊加。外界溫度越高，混凝土的澆築溫度也越高;外界溫度下降，尤其是驟降，大大增加外層混凝土與混凝土內部的溫度梯度，產生溫差應力，造成大體積混凝土出現裂縫。
2.2.4混凝土的收縮變形
混凝土的拌合水中，只有約20%的水分是水泥水化所必需的，其餘80%要被蒸發。混凝土中多餘水分的蒸發是引起混凝土體積收縮的主要原因之一。這種收縮變形不受約束條件的影響，若存在約束，就會產生收縮應力而出現裂縫。
2.3裂縫的控制
2.3.1選擇材料
(1)水泥:選用低水化熱和安全性好的水泥，如礦碴水泥、火山灰水泥，並在滿足設計強度要求的前提下，儘可能減少水泥用量，以減少水泥的水化熱。
(2)骨料:砂、碎石含量不得超標，可在混凝土中摻加一定數量的毛石。
(3)外加劑。
外加劑的作用如下:
①摻加適量的粉煤灰和減水劑，減少水泥用量;
②摻加緩凝劑推遲水化熱的峰值期
③摻入適量的微膨脹劑，使混凝土得到補償收縮，減少混凝土的溫度應力。
2.3.2選擇施工方法
(1)水平分層法
澆築混凝土時分幾個薄層進行混凝土的澆築，以使混凝土的水化熱能儘快散失，並使澆筑後的溫度分布均勻。水平分層厚度可控制在0.6-2.0m範圍內，相鄰兩澆築層之間的間歇時間，一般為5-7d，還可採用二次振搗的方法，增加混凝土的密實度，提高抗裂能力，使上下兩層混凝土在初凝前結合良好。
(2)降溫法和保溫法
①混凝土內部埋設管道，通水循環冷卻。
②夏季施工時，在攪拌混凝土時摻入冰水，降低混凝土入模溫度，混凝土澆筑後採用洒水養護降溫，水溫與混凝土溫差不超過20℃。冬季採用保溫法，在混凝土表面覆蓋保溫材料，防止冷空氣侵襲。
3某大橋承台大體積混凝土施工
3.1工程概況
某大橋主橋1#，2#主墩承台為鋼筋混凝土結構，矩形截面。
尺寸為:27m×17.4m×5m的C30混凝土，每個承台方量為2349m 3 屬大體積混凝土結構。
承台鋼筋配置:底板布2層鋼筋網，頂板布設4層鋼筋網，四邊由底板、頂板鋼筋彎折及半框鋼筋綁紮而成，內部為無筋混凝土，墩身鋼筋伸入承台250cm 。
3.2施工方案
鑒於主墩承台混凝土體積較大，按大體積混凝土施工，採用鋪設冷卻管降溫的工藝控制。
綜合考慮鋼支撐高度、混凝土水化熱控制、承台模板的承載能力、結構鋼筋、預埋件的設置及混凝土的生產、澆築能力等因素，承台混凝土分2層。
澆築。每次澆築高度為2.5m，兩層之間埋入Φ16螺紋鋼筋作施工縫連接鋼筋。
3.3施工方法
3.3.1基坑開挖
因基坑土質全部為淤泥，為保證基坑開挖成功，採用拉森式鋼板樁圍堰，挖掘機開挖。因跨度太大，開挖一段支撐一段。基坑開挖完畢後，澆築承台墊層混凝土，進行鋼筋和模板的施工。
3.3.2鋼筋、模板安裝
鋼筋按照設計規格、尺寸在鋼筋加工廠下料製作，運至現場，按設計間距綁紮成型。模板採用大塊鋼模板，外部加固支撐在鋼板樁上。
3.3.3冷卻管布置及混凝土測溫方案
(1)冷卻管布置
承台混凝土因分2層澆築，每層2.5 m高，在每層2.5m高混凝土中間布置一層冷卻管，共布置2層;冷卻管採用Φ42.5mm，壁厚2.5mm鋼管，間距1.0m。每層冷卻管設計2個進水口，2個出水口。冷卻管安裝時，用鋼筋骨架支撐並焊接牢固。安裝完畢後進行通水試驗，防止漏水或堵管現象。
(2)測溫方案
為了掌握大體積混凝土的溫升和降溫的變化 規律 以及各種材料在各種條件下的溫度影響，需要對混凝土進行溫度監測和控制。
① 測點的布置
a.沿澆築高度，布置在底部、中部和表面，垂直測點間距為500mm-800mm;
b.平面內布置在邊緣和中間，測點間距為2.5 -5.0m;
②測溫制度
a.在混凝土溫度上升階段每2-4h測一次，溫度下降階段每8h測一次，同時測大氣溫度;
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