在建築施工中常碰到大體積砼，為幫助專案部施工技術人員學習了解大體積砼防裂和溫度控制方面的問題，加強施工技術方面的交流，本人根據自己的認識所及，參考了一些相關書籍，文章以問答的形式，先提出問題，再用通俗的語言和科學道理解答，問題解答也側重於技術要領和做法，主要從實際出發，以實用為主，所提出的問題都是實際施工中常碰到的，目的是使專案部施工技術人員既知道大體積應該如何控制質量，又懂得為什麼要進行防裂和溫度控制的道理。
遇到對大體積砼防裂和溫度控制方面問題不懂的地方，大家可帶著問題翻閱，從中找到答案，增長學識，相信對提高實際工作能力有所幫助。
1、大體積砼的定義
大體積砼指的是最小斷面尺寸大於1m以上的砼結構，其尺寸已經大到必須採用相應的技術措施妥善處理溫度差值，合理解決溫度應力並控制裂縫開展的砼結構。（該定義摘錄自建築施工手冊縮印版第二版建築施工手冊第三版編寫組2023年1月第二版中國建築工業出版社）
大體積混凝土與普通混凝土的區別表面上看是厚度不同，但其實質的區別是由於混凝土中水泥水化要產生熱量，大體積混凝土內部的熱量不如表面的熱量散失得快，造成內外溫差過大，其所產生的溫度應力可能會使混凝土開裂。因此判斷是否屬於大體積混凝土既要考慮厚度這一因素，又要考慮水泥品種、強度等級、每立方公尺水泥用量等因素，比較準確的方法是通過計算水泥水化熱所引起的混凝土的溫公升值與環境溫度的差值大小來判別，一般來說，當其差值小於25℃時，其所產生的溫度應力將會小於混凝土本身的抗拉強度，不會造成混凝土的開裂，當差值大於25℃時，其所產生的溫度應力有可能大於混凝土本身的抗拉強度，造成混凝土的開裂，此時就可判定該混凝土屬大體積混凝土。(摘錄自《地下工程防水技術規範》gb50108-2001)
高層建築的箱形基礎或片筏基礎都有厚度較大的鋼筋砼底板，高層建築的樁基礎則常有厚大的承臺，這些基礎底板和樁基承臺均屬大體積鋼筋砼結構。還有較常見的一些厚大結構轉換層樓板和大樑也屬大體積鋼筋砼結構。
2、大體積砼與普通砼的區別
不能以截面尺寸來簡單判斷是否大體積砼，實際施工中，有些砼厚度達到1ｍ，但也不屬於大體積砼的範疇，有些砼雖然厚度未達到1ｍ，但水化熱卻較大，不按大體積砼的技術標準施工，也會造成結構裂縫。
大體積砼與普通砼的區別表面上看是厚度不同，但其實質的區別是由於砼中水泥水化要產生熱量，大體積砼內部的熱量不如表面的熱量散失得快，造成內外溫差過大，其所產生的溫度應力可能會使砼開裂。因此判斷是否屬於大體積砼既要考慮厚度這一因素，又要考慮水泥品種、強度等級、每立方公尺水泥用量等因素，比較準確的方法是通過計算水泥水化熱所引起的砼的溫公升值與環境溫度的差值大小來判別，一般來說，當其差值小於25℃時，其所產生的溫度應力將會小於砼本身的抗拉強度，不會造成砼的開裂，當差值大於25℃時，其所產生的溫度應力在可能大於砼本身的抗拉強度，造成砼的開裂，此時就可判定該砼屬大體積砼，並應按條文中規定的措施進行施工，以確保砼不致開裂，造成工程滲漏水的隱患。
3、大體積砼是否允許有裂縫？
大體積砼由於其水化熱產生溫差形成溫差應力，表面裂縫容易產生，這些裂縫對於結構正常使用一般不會有影響。但是，目前工程實踐中普遍採用大體積砼不允許裂縫的標準，導致保養和溫度控制措施複雜，額外費用較大。
4、現行規範規程中有關大體積砼的條文有哪些及其具體內容？
《混凝土結構工程施工質量驗收規範》gb50204—2002：
7.4.7條注：5對大體積混凝土的養護，應根據氣候條件按施工技術方案採取控溫措施。
《高層建築混凝土結構技術規程》jgj3—2002中：
13.7.11條基礎大體積混凝土施工應合理選擇混凝土配合比，宜選用水化熱低的水泥、摻入適當的粉煤灰和外加劑、控制水泥用量，並應作好養護和溫度測量。
混凝土內部溫度與表面溫度的差值、混凝土外表面和環境溫度差值均不應超過25℃。
《地下工程防水技術規範》gb50108—2001：
4.1.23條大體積防水混凝土的施工，應採取以下措施：
1在設計許可的情況下，採用混凝土60ｄ強度作為設計強度；
2採用低熱或中熱水泥，摻加粉煤灰、磨細礦渣粉等摻合料；
3摻入減水劑、緩凝劑、膨脹劑等外加劑；
4在炎熱季節施工時，採取降低原材料溫度、減少混凝土運輸時吸收外界熱量等降溫措施；
5混凝土內部預埋管道，進行水冷散熱；
6採取保溫保濕養護。混凝土中心溫度與表面溫度的差值不應大於25℃，混凝土表面溫度與大氣溫度的差值不應大於25℃。養護時間不應少於14ｄ。
《混凝土結構工程施工及驗收規範》gb50204—92（2023年4月1日廢止）：
第4.4.17條大體積混凝土的澆築應合理分段分層進行，使混凝土沿高度均勻上公升；澆築應在室外氣溫較低時進行，混凝土澆築溫度不宜超過28℃。
注：混凝土澆築溫度係指混凝土振搗後，在混凝土50㎜～100㎜深處的溫度。
第4.5.3條對大體積混凝土的養護，應根據氣候條件採取控溫措施，並按需要測定澆築後的混凝土表面和內部溫度，將溫差控制在設計要求的範圍以內；當設計無具體要求時，溫度不宜超過25℃。
5、澆築溫度問題
澆築溫度是指砼出罐後，經運輸、振搗後的溫度。《混凝土結構工程施工及驗收規範》gb50204—92對澆築溫度作了規定：「不宜超過28℃」。
此規定沒有考慮到全國地方差異，例如上海、南京、武漢等我國南方地區高溫季節施工大體積砼，若不採取特殊措施是很難達到這一要求的，若採取措施就得花較大的費用。那麼澆築溫度超過28℃是否一定開裂呢？江蘇常州某些工程澆築溫度達到35℃，由於保溫降溫措施得力，也沒有出現溫差裂縫。
南京。上海、武漢等地的某些大體積砼工程澆築溫度超過28℃，個別工程達到41℃，也沒有出現危害結構安全和影響使用功能問題。因此，在《混凝土結構工程施工質量驗收規範》gb50204—2002中，對於澆築溫度無不宜超過28℃的限制。
控制澆築溫度是有好處的，要降低澆築溫度必須從降低砼出機溫度入手，其目的是降低大體積砼的總溫公升值和減小結構的內外溫差。降低砼出機溫度最有效的方法是降低石子的溫度，由於夏季氣溫較高，為防止太陽的直接照射，可要求商品砼**商在砂、石堆場搭設簡易遮陽裝置，必要時向骨料噴射水霧或使用前作淋水沖洗。在控制砼的澆築溫度方面，通過計算砼的工程量，做到合理安排施工流程及機械配置，調整澆築時間為以夜間澆築為主，少在白天進行，以免因暴曬而影響質量。
6、降溫速率問題
大體積砼的溫度變化曲線一般如圖所示。先是乙個公升溫過程，公升到最高點後就慢慢降溫，公升溫的速度要比降溫的速度大。
那麼大體積砼何時達到最高點呢？主要決定於配合比、幾何尺寸、現場條件等因素，根據工程統計，一般的大體積砼澆築後3～4ｄ出現最高點。
國家規範對於溫度控制有前述規定，但對於降溫速率未提出明確要求。如大體積砼公升溫時內表溫差過大，會造成表面裂縫；那麼降溫速率過快，會造成貫穿性冷縮縫，也是絕對不允許的。
理論上，任何材料的允許溫差與材料的極限值有關。對於大體積砼而言，如果降溫過快，雖然內錶溫差仍然控制在規範要求之內，但由於砼內部溫差過大，溫差應力達到砼的極限抗拉強度時，理論上就會出現裂縫，而且此裂縫出現在大體積砼的內部，如果相差過大，就會出現貫穿裂縫，影響結構使用，因此，降溫速率的快慢直接關係到大體積砼內部拉應力的發展。
那麼，降溫速率到底取多大值呢？理論上要求溫差應力必須小於同一時間的砼抗拉極限強度。目前有的工程採用降溫速率取2～3℃/ｄ，跟蹤後也未見貫穿裂縫，但是對於大多數施工單位來說，由於沒有全面可靠的資料資料，為安全起見仍採用≤1～1.
5℃/ｄ。
砼養護可遵循降溫速率「前期大後期小」的原則。因養護前期砼處於公升溫階段，彈性模量、溫度應力較小，而抗拉強度增長較快，在保證砼表面濕潤的基礎上應盡量少覆蓋，讓其充分散熱，以降低砼的溫度，亦即養護前期砼降溫速率可稍大。養護後期砼處於降溫階段，彈性棋量增加較快，溫度應力較大，應加強保溫，控制降溫速率。
7、大體積砼裂縫產生的原因？
（1）水泥水化熱
水泥在水化過程中要產生大量的熱量，是大體積砼內部熱量的主要**。由於大體積砼截面厚度大，水化熱聚集在結構內部不易散失，使砼內部的溫度公升高。砼內部的最高溫度，大多發生在澆築後的3～5ｄ，當砼的內部與表面溫差過大時，就會產生溫度應力和溫度變形。
溫度應力與溫差成比，溫差越大，溫度應力也越大。當砼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。這就是大體積砼容易產生裂縫的主要原因。
（2）約束條件
大體積鋼筋砼與地基澆築在一起，當早期溫度上公升時產生的膨脹變形受到下部地基的約束而形成壓應力。由於砼的彈性模量小，徐變和應力鬆馳度大，使砼與地基連線不牢固，因而壓應力較小。但當溫度下降時，產生較大的拉應力，若超過砼的抗拉強度，砼就會出現垂直裂縫。
（3）外界氣溫變化
大體積砼在施工期間，外界氣溫的變化對大體積砼的開裂有重大影響。砼內部溫度是由澆築溫度、水泥水化熱的絕熱溫度和砼的散熱溫度三者的疊加。外界溫度越高，砼的澆築溫度也越高。
外界溫度下降，尤其是驟降，大大增加外層砼與砼內部的溫度梯度，產生溫差應力，造成大體積砼出現裂縫。因此控制砼表面溫度與外界氣溫溫差，也是防止裂縫的重要一環。
（4）砼的收縮變形
砼的拌合水中，只有約20%的水分是水泥水化所必需的，其餘80%要被蒸發。砼中多餘水分的蒸發是引起砼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。
8、大體積砼溫度控制的方法？
大體積砼養護時的溫度控制一般有兩種方法：一種是降溫法，即在砼澆築成型後，通過迴圈冷卻水降溫，從結構物的內部進行溫度控制；另一種是保溫法，即砼澆築成型後，通過保溫材料、碘鎢燈或定時噴澆熱水、蓄存熱水等辦法，提高砼表面及四周散熱面的溫度，從結構物的外部進行溫度控制。保溫法基本原理是利用砼的初始溫度加上水泥水化熱的溫公升，在緩慢的散熱過程中（通過人為控制），使砼獲得必要的強度。
9、大體積砼採用保溫、保濕養護的作用？
大體積砼養護主要是保持適宜的溫度和濕度條件。保溫養護作用：1、減少砼表面的熱擴散，減小砼表面的溫度梯度，防止產生表面裂縫。
2、延長散熱時間，充分發揮砼的潛力和材料的鬆弛特性。使砼的平均總溫差所產生的拉應力小於砼抗拉強度，防止產生貫穿裂縫。保濕養護的作用：
1、剛澆築不久的砼，尚處於凝固硬化階段，水化的速度較快，適宜的潮濕條件可防止砼表面脫水而產生乾縮裂縫。2、砼在潮濕條件下，可使水泥的水化作用順利進行，提高砼的極限拉伸強度。
防水混凝土的養護是至關重要的。在澆灌後，如混凝土養護不及時，混凝土內水分將迅速蒸發，使水泥水化不完全。而水分蒸發造成毛細管網彼此連通，形成滲水通道；同時混凝土收縮增大，出現龜裂，使混凝土抗滲性急劇下降，甚至完全喪失抗滲能力。
若養護及時，防水混凝土在潮濕的環境中或水中硬化，能使混凝土內的游離水分蒸發緩慢，水泥水化充分，水泥水化生成物堵塞毛細孔隙，因而形成不連通的毛細孔，提高了混凝土的抗滲性。
10、砼測溫點的布置、測溫時間頻率、測溫工具的選用
為了掌握大體積砼的溫公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，需要對砼進行溫度監測控制。
（1）測溫點的布置——必須具有代表性和可比性。沿澆築的高度，應布置在底部、中部和表面，垂直測點間距一般為500～800㎜；平面則應布置在邊緣與中間，平面測點間距一般為2.5～5m。
當使用熱電偶溫度計時，其插入深度可按實際需要和具體情況而定，一般應不小於熱電偶外徑的6～10倍，測溫點的布置，距邊角和表面應大於50㎜。
採用預留測溫孔洞方法測溫時，乙個測溫孔只能反映乙個點的資料。不應採取通過沿孔洞高度變動溫度計的方法來測豎孔中不同高度位置的溫度。
（2）測溫制度——在砼溫度上公升階段每2～4h測一次，溫度下降階段每8h測一次，同時應測大氣溫度。
所有測溫孔均應編號，進行砼內部不同深度和表面溫度的測量。
測溫工作應由經過培訓、責任心強的專人進行。測溫記錄，應交技術負責人閱籤，並作為對砼施工和質量的控制依據。
（3）測溫工具的選用——為了及時控制砼內外兩個溫差，以及校驗計算值與實測值的差別，隨時掌握砼溫度動態，宜採用熱電偶或半導體液晶顯示溫度計。採用熱偶測溫時，還應配合普通溫度計，以便進行校驗。
在測溫過程中，當發現溫度差超過25℃時，應及時加強保溫或延緩拆除保溫材料，以防止砼產生溫差應力和裂縫。
(摘錄自《高層建築施工手冊》主編楊嗣信中國建築工業出版社2023年12月第一版)
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