浅谈大体积混凝土施工方案审核要点指南
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提要：经过本人在所参与和参观过的工程项目中的经验和研究，对大体积混凝土施工方案提出一些自己的见解和看法。
关键词：大体积混凝土施工方案
中图分类号： TV544+.91 文献标识码： A
一、大体积混凝土定义
1.现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工，如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。它主要的特点就是体积大，一般实体最小尺寸大于或等于1m.它的表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部温升比较快。混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。所以必须从根本上分析它，来保证施工的质量。
2.美国混凝土学会(ACI)规定：“任何就地浇筑的大体积混凝土，其尺寸之大，必须要求解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度减少开裂”。
3.大体积混凝土一般在水工建筑物里常见，类似混凝土重力坝等。大体积砼指的是最小断面尺寸大于1m以上的砼结构，其尺寸已经大到必须采用相应的技术措施妥善处理温度差值，合理解决温度应力并控制裂缝开展的砼结构。（该定义摘录自建筑施工手册 缩印版第二版 中国建筑工业出版社）
二、特点
1.结构厚实，混凝土量大，工程条件复杂（一般都是地下现浇钢筋混凝土结构），施工技术要求高，水泥水化热较大（预计超过25度），易使结构物产生温度变形。大体积混凝土除了最小断面和内外温度有一定的规定外，对平面尺寸也有一定限制。因为平面尺寸过大，约束作用所产生的温度力也愈大，如采取控制温度措施不当，温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时，则易产生裂缝。
三、大体积混凝土的裂缝
1.大体积混凝土内出现的裂缝按深度的不同，分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝三种。贯穿裂缝是由混凝土表面裂缝发展为深层裂缝，最终形成贯穿裂缝。它切断了结构的断面，可能破坏结构的整体性和稳定性，其危害性是较严重的；而深层裂缝部分地切断了结构断面，也有一定危害性；表面裂缝一般危害性较小。
2.但出现裂缝并不是绝对地影响结构安全，它都有一个最大允许值。处于室内正常环境的一般构件最大裂缝宽度≤0.3mm；处于露天或室内高湿度环境的构件最大裂缝宽度≤0.2mm。对于地下或半地下结构，混凝土的裂缝主要影响其防水性能。一般当裂缝宽度在0.1～0.2mm时，虽然早期有轻微渗水，但经过一段时间后，裂缝可以自愈。如超过0.2～0.3mm，则渗漏水量将随着裂缝宽度的增加而迅速加大。所以，在地下工程中应尽量避免超过0.3mm贯穿全断面的裂缝。如出现这种裂缝，将大大影响结构的使用，必须进行化学灌浆加固处理。
3.大体积混凝土施工阶段所产生的温度裂缝，一方面是混凝土内部因素：由于内外温差而产生的；另一方面是混凝土的外部因素：结构的外部约束和混凝土各质点间的约束，阻止混凝土收缩变形，混凝土抗压强度较大，但受拉力却很小，所以温度应力一旦超过混凝土能承受的抗拉强度时，即会出现裂缝。这种裂缝的宽度在允许限值内，一般不会影响结构的强度，但却对结构的耐久性有所影响，因此必须予以重视和加以控制。
4.产生裂缝的主要原因有以下几方面：
4.1水泥水化热
水泥在水化过程中要释放出一定的热量，而大体积混凝土结构断面较厚，表面系数相对较小，所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去，以至于越积越高，使内外温差增大。单位时间混凝土释放的水泥水化热，与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关，并随混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热，实际上内部的最高温度，多数发生在浇筑后的最初3～5天。
4.2外界气温变化
大体积混凝土在施工阶段，它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降，会大大增加内外层混凝土温差，这对大体积混凝土是极为不利的。
温度应力是由于温差引起温度变形造成的；温差愈大，温度应力也愈大。同时，在高温条件下，大体积混凝土不易散热，混凝土内部的最高温度一般可达60～65℃，并且有较长的延续时间。因此，应采取温度控制措施，防止混凝土内外温差引起的温度应力。
4.3混凝土的收缩
混凝土中约20℅的水分是水泥硬化所必须的，而约80℅的水分要蒸发。多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩。混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。如果混凝土收缩后，再处于水饱和状态，还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化，这对混凝土是很不利的。影响混凝土收缩，主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺（特别是养护条件）等。
四、审核依据
1.混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204
2.普通混凝土配制技术规程DBJ53-2-2003
3.水工混凝土验收规范DL/T5144-2001
4.PKPM
1.重点审核内容
1.1方案的核心施工方法审核：
1.1.1方案的核心施工方法是指主要项目的主要施工方法，简称为核心方法，如果核心方法不对头，后果将十分混乱，此方案所有内容将变得毫无价值，必须返工重做，不必再审。下面介绍大体积混凝土主要施工方法的确定：
1.1.2大体积混凝土的密实度、强度要求与普通混凝土相同，已有相关规范和成熟的施工方法，本文只分析与大体积砼控温相关部分。
1.1.3混凝土验收规范GB50204对大体积砼的规定为，‘应根据气候条件按施工技术方案采取控温措施’。所以，大体积砼的主要施工方法应为控温施工法。凡是没有控温措施的方案可以视为不合格，不必再审，返工从做。
2.大体积砼前期控制规定：
2.1鉴于混凝土验收规范GB50204对大体积砼无具体规定，云南省建设厅在‘DBJ53-2-2003普通混凝土配制技术规程’里增加了如下几条：
2.2大体积混凝土对原材料的要求：
2.2.1水泥：宜用低水化热和凝结时间长的水泥；刚出厂温度较高的水泥不能用来配制大体积混凝土。
2.2.2水：尽量使用温度较低的井水、河水、自来水等，尤其在炎热的夏季避免使用温度较高的水。
2.2.3外加剂：大体积混凝土应选用缓凝剂、减水剂以及膨胀剂。
2.2.4掺合剂：大体积混凝土宜大量使用掺合料取代部分水泥。
3.大体积混凝土对配合比的要求
3.1大体积混凝土配合比的选择，在保证设计强度、耐久性等要求和满足施工工艺要求的前提下，按合理采用原材料，减少水泥用量，降低混凝土的绝热温升原则进行。
3.2在确定大体积混凝土配合比时，应根据混凝土的绝热温升值、温度及裂缝控制的要求，提出必要的砂、石和拌和用水的降温、入模温度控制的技术措施。
3.3与普通混凝土相比，大体积混凝土的坍落度宜偏低些。
3.4在满足施工性及强度和耐久性的前提下，水泥用量应尽量低。
3.5应根据所用水泥计算混凝土的水化热及温升，并计算混凝土冷却后的体积收缩量，通过调整配合比控制在允许值内。
4.对大体积混凝土，根据工程实际情况，经设计同意，可利用混凝土60天、90天的后期强度评定、工程交验及混凝土配合比设计的依据。
5.对于厚度2m以上的大体积砼或重要工程的施工组织设计，建议参照《水利水电工程施工组织设计规范》SL303-2004中相关大体积混凝土部分编制。
从以上各条可以看出对大体积砼的规定，实际上很多方案并不遵守。比如计算水化热温升，砼表温度等，百大金地的施工方案里就很不具体。体积收缩应力的计算，红河剧院的方案里也未提及。
6.温度控制计算：
最大绝热温度Th＝mcQ（1-ebt）/Cρ
mc＝水泥量，T0＝入模温度， Ta＝气温， C＝砼比热，ρ＝密度，Q＝水化热。
收缩变形εy（t）＝εy0（1-ebt）*M1*M2*M3*M4*M5*M6*M7*M8*M9*M10
M1～M10=材料和工艺系数，e＝自然对数。
也可以用PKPM计算，精度不高，但速度较快，可作参考。
关于在大体积砼内安装水管冷却降温，建筑工程规范和PKPM并无要求。本人认为厚度2m以下不必采用水管冷却。实证可见长城花苑1.4m底板，百大金地1.7m底板，双银大厦1.8m底板，计算最高温度和温差符合规定，实测温度也满足要求，实际观察底板表面无任何裂缝。
对厚度2m以上大体积砼需要分析温度场边界条件（参见规范DL5077），采用虚拟水温法（规范DL5108）。初期通水冷却温度宜按下式计算：
Tp=浇灌温度；tw=水初温；tr=水化热；ts＝砼表温；E1、E2、X＝热残留系数。
这里需要注意，根据水工混凝土规范DL/T5144规定，冷却水温度与管道周边的温差不宜大于25℃，每天降温不宜大于1℃。红河剧院的方案进水温度15℃，混凝土温度61℃，60h内降温4.6℃，温差超过规范太多不可行。
对厚度2m以上大体积砼施工验收可按可以按照水工混凝土施工规范DL/T5144执行。
7、测温控温措施：
7.1大体积混凝土拌合物的出机温度、浇筑温度及浇筑时的气温应进行监测，至少每4h应测一次。大体积混凝土浇筑后，养护期间应进行温度监测，同时应测环境温度，第一次测温时间宜在浇筑后12h进行。
7.1.1测温点的布置应事先经过监理人员审查，测温点的布置必须有代表性和可比性，所有测温点均应编号，并绘制测温点布置图。
7.1.2为了确保温度传感器具有较高的可靠性，必须对其进行封装。封装后将传感器用绝缘胶布绑扎到预定的测温点处的钢筋上。如相应测点处无钢筋，可另加钢筋。要避免传感器直接与钢筋接触,固定在横向钢筋下引出，以免浇筑混凝土时受到损伤。
7.1.3测温制度：人工测温，在混凝土升温及保持阶段，一般2-3h应测温一次。在温度下降阶段，一般4-8h应测温一次，自动测温，其时间间隔根据仪器及需要定，但不得少于以上规定的次数。
7.1.4采用预留测温孔测温时，一个测温孔只能反映一个点的数据。不得采取沿孔洞变动温度计高度的方法来测孔中不同高度处的温度。孔中应注入5cm高的清水或油，玻璃或水银温度计末端应没入水中并保持至少3min，然后迅速抽出温度计，读数加上0.5-1摄氏度作为测定值。采用预埋传感器进行测温时，要保护好传感器及引出线。
7.1.5人工温度计测温没有电子测温计快捷准确。
7.1.6测温工作应经过培训，责任心强的专人进行。测温数据应及时交技术负责人阅读。发生异常情况应立即向有关人员汇报，以便及时采取措施。
7.2大体积混凝土温度控制的参数
7.2.1混凝土的浇筑温度不宜超过28摄氏度。
7.2.2混凝土内部与表面的温度（包括表面与大气，水温与砼温）之差不应超过设计值，当设计无要求时，不宜超过25摄氏度。
7.3降低大体积混凝土浇筑温度的措施：
7.3.1降低骨料、拌和用水的温度，通常采取以下措施。
7.3.2炎夏搭棚遮阳。将骨料放在凉棚内2-3d后使用，可使骨料温度相对暴晒降低2-4摄氏度；成品骨料堆高6-8m，并保持足够的储备。通过底部和地垅取料可取得同样效果。
7.3.3喷水雾进行骨料预冷，其效果也较好。但要有排水措施，使骨料含水量保持稳定。
7.3.4选定低温地下水或自来水，也可用冰水。水温控制在5-10摄氏度时，其降温效果更为显著。
7.3.5当夏季温度较高时，混凝土泵管上可覆盖草包等材料，并经常喷水保持湿润，以减少混凝土拌合物应运输而造成得温度回升。
7.3.6可充分利用低温季节和夜间进行浇筑，以降低浇筑温度，减少温控费用。
7.3.7在夏季温度较高时，日间要加快混凝土的浇筑速度。缩短混凝土的暴晒时间，减少暴露面积。降低混凝土拌合物因吸收太阳能而造成的温度升高；夜间在不形成“冷缝”的前提下，尽可能延缓混凝土的入仓覆盖速度，以利于水化热的散发。
八、结束语
大体积混凝土施工及施工方案中虽然存在诸多影响质量的因素，但是只要重视、认真做好机械设备的选型，尤其是加强施工管理，一些难以控制的指标，在现有技术设备状况下也能保证，这些工作的深入就能从施工过程中进一步挖掘结构潜力，来提高工程质量水平。