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2）为了控制混凝土的内外温差，尽量降低台身混凝土内部水化热的升降速率，我们在台身混凝土浇筑前，在其内部布设冷却管，冷却管采用外径50mm，壁厚2mm钢管。
对于拐弯处冷却管以弯头焊接，接头位置要焊接密封牢固，确保焊接质量。
本台身竖向冷却管共设3层，每层冷却管设进水口、出水口各一处，均设在台身上面。
层间进水口、出水口各自独立，在进水口设阀门以控制冷却水流量，以便根据测温数据，相应调整各层水循环速度和进水温度。
冷却管在台身中采用钢筋架立并以铁丝帮扎牢固，安装完毕后要对其进行泌水试验，确保不堵塞、不漏水。
图1台身散热管布置图
3）台身混凝土浇筑采取“水平分层、逐层到顶”的方式连续浇筑施工，本次施工以长向为浇筑方向、短向为浇筑面，每层浇筑厚度控制在25-30cm，既延长水泥水化放热时间，又减缓混凝土降温速率，减小温度应力，有利于控制混凝土内部收缩裂缝。
施工过程中，要考虑混凝土泵车位置，以保证均衡布料，保证在初凝以前浇筑完一层混凝土。
层间混凝土振捣采取“二次振捣工艺”，时间控制在浇筑后2-3h，振捣时要插入下层5-15cm处，确保混凝土内外密实。
4）混凝土浇筑时，应严格控制入模温度在30℃以内。
夏季施工应对粗骨料进行喷水或遮盖降温，高温季节可在水中加入冰水降低拌合水温。
施工现场设置遮阳设施，搭设彩条布棚，避免阳光直晒。
5）对于大体积混凝土及钢筋较密的结构物，为方便施工，保证混凝土振捣密实，操作人员到底层进行浇筑、振捣。
6）采用泵送混凝土浇筑时，应及时将浇筑至表层产生的浮浆、泌水及时除去。
振捣采用插入式振捣器，加强振捣，以达到最佳的密实度，提高结构物的强度。
由于泵送混凝土坍落度比较大，浇筑时会在表面钢筋下部产生水分，致使钢筋上部混凝土产生细小裂缝。
为克服裂缝出现，浇筑完毕后，在混凝土初凝前，进行混凝土表面的提浆、压实、抹面工作。
并在混凝土初凝和终凝之间的时间内，进行二次压实、抹面，尽量减少混凝土表面的收缩。
7）温度检测采用数字显示仪，混凝土内部采用53Ω铜热电偶测温,并经标定，混凝土入模、大气温度则采用量程为0～100℃的水银温度计。
按照测区平面布置原则并结合现场实际情况，本次共设3个断面，每断面3个测区，每一测区均分上中下三处埋设传感器，其中上、下部位应距混凝土表面50mm。
现场布置时，应对各部位用线区别开来，然后分别绑扎在Φ10钢筋的上中下三处，最后将绑有传感器的钢筋沿混凝土厚度方向放入，在靠于布筋处点焊或绑扎固定，测温时直接从测温仪引出一个接头，并依次去搭接各测区即可。
8）冷却管自覆盖一层混凝土后即开始通水，当水泥水化热温度达到峰值并开始下降至内外温差≤25℃后停止通水，期间根据检测温度进行调节进水温度、水流速度和通水持续时间。
利用冷却管中的循环冷水的流动来带走混凝土内部产生的水化热，降低温度裂缝的出现。
南水北调大桥台身混凝土实测温度表（单位：
℃）表1
测温时间
环境
平均
温度
混凝土表面
和环境温差
测温点统计温度
冷却水管进出口水温
混凝土内部
平均温度
混凝土表面平均
内外
温差
进口
出口
进出口
2009.04.10
12.0
6.5
21.4
18.8
2.6
10.5
12.5
2.0
2009.04.11
11.5
11.8
45.3
22.2
23.1
15.7
25.2
9.5
2009.04.12
14.0
4.0
46.1
27.0
19.1
19.0
34.7
2009.04.13
12.6
5.2
49.2
23.6
25.6
22.0
36.7
14.7
2009.04.14
13.3
3.9
45.8
22.7
20.1
30.2
10.1
2009.04.15
2.4
44.2
23.4
20.8
19.6
31.0
11.4
2009.04.16
3.0
43.0
25.0
18.0
20.5
29.0
8.5
2009.04.17
2.8
42.1
27.4
19.7
26.8
7.1
2009.04.18
10.0
39.4
23.7
6.9
2009.04.19
2.5
38.2
24.4
13.8
27.8
7.3
2009.04.20
10.8
38.7
21.3
17.4
18.9
25.8
2009.04.21
1.4
33.9
23.8
25.4
2009.04.22
11.2
35.2
22.9
12.3
18.5
25.5
7.0
2009.04.23
12.4
1.5
34.5
21.0
13.5
6.4
9）按每浇筑200m3或每工作台班制作5组试件，1组压7d强度，3组压28d强度归技术资料用，1组作为60d强度观测。
各台班水泥混凝土工作性能及强度汇总表2
台班
坍落度
（mm）
扩展度
7天强度
（MPa）
28天强度
60天强度
1
185
450×
460
41.8
48.9
52.8
2
180
445×
450
40.5
49.5
54.5
3
440×
455
42.5
50.6
54.2
4
190
460×
42.0
53.4
5
50.4
53.6
6
455×
42.6
50.2
54.1
2.4混凝土的拆模和养护
2.4.1大体积混凝土浇筑完毕初凝前，宜立即进行喷雾养护工作。
然后采用塑料薄膜、土工布或麻袋等物品进行覆盖养生。
根据气候条件采取洒水养护等控温措施，测定混凝土表面和内部温度，将温差控制在设计要求的范围之内。
必要时，可搭设挡风保温棚或遮阳降温棚。
在炎热天气下，待混凝土刷毛完成30分钟就应进行早期养护，当结构物内部温度升高时严禁直接用冷水养生的做法。
2.4.2设专人负责保温养护工作，并做好测试记录。
2.4.3整个养护期间不应少于21天，应经常检查覆盖物的完整情况，以保持混凝土表面湿润。
同时，密切关注天气变化，防止雨淋、日晒和受冻。
2.4.4保温覆盖层的拆除应分层逐步进行，当混凝土的表面温度与环境最大差小于20℃时，可全部拆除。
2.4.5混凝土拆模前必须满足温差要求，其拆模时间比普通混凝土适当延长，防止混凝土拆模后，表面与内部温差过大而出现裂缝的现象。
其次是，在混凝土强度未达到设计值的50%前，应禁止拆模和安装其上层结构的模板以及支撑物等设施。
2.4.6对于地下结构的大体积混凝土拆模后，应及时回填土，不宜长期暴露在自然环境中。
3.施工质量控制
3.1质量控制内容
施工质量内容包括配合比设计、施工中常见的问题及保证措施、混凝土质量控制要点、施工过程中检查项目。
3.2施工中常见的问题及质量保证措施
3.2.1解决泌水现象的措施泌水现象的产生是由于混凝土分层分段浇筑，使混凝土上下浇筑层施工间隔时间较长，各分层之间产生泌水层，导致混凝土层间粘结力降低。
振捣所需的时间应在混凝土初凝前完成，每两层混凝土之间要进行二次振捣（二次振捣时间应在下层混凝土初凝前，振捣棒插入振捣拔出后原位孔洞能立即恢复为准），浇筑时应及时将浇筑层面产生的浮浆、泌水及时除去，消除泌水对混凝土层间黏结能力的影响。
混凝土振捣采用插入式振捣器，加强振捣，以提高混凝土的密实度和抗裂性能，确保施工质量。
3.2.2当混凝土硬化后，内部的游离水会由表及里逐渐蒸发，导致混凝土相应地产生干燥收缩，在约束条件下，收缩变形导致的收缩应力大于混凝土的抗拉强度时，混凝土就会出现由表及里的干燥收缩裂缝，影响结构物的耐久性和承载能力。
3.2.3防止混凝土开裂的一个重要原则是尽可能使新浇筑混凝土少失水分，以及内外温差控制在于25℃范围内。
混凝土边缘部分散热快，温度峰值低，而中心部位散热慢，温度峰值高。
同时，当混凝土表面水分蒸发过快时，也会引起表面混凝土开裂，且会向内部发展。
因此，在对混凝土内部采取降温措施的同时，亦应对混凝土裸露面采取“一布、一塑”的保湿、保温措施。
即混凝土表面先覆盖一层土工布覆盖保温，并洒水保湿养生，外面再用塑料布包裹，能够确保混凝土缓慢降温、缓慢干燥，减少大体积混凝土内外温差，防止表面出现收缩裂缝。
3.2.4水泥在水化过程中产生的热量，使混凝土内部温度升高，混凝土内部水化热峰值大约发生在浇筑后的3-5d。
因为混凝土内部和表面的散热条件不同，所以混凝土中心温度高，表面温度低，形成温度梯度，造成温度变形和温度应力，当这种温度应力超过混凝土抗拉强度时，就会产生温度裂缝。
3.2.5对于台身内布设的冷却管，从覆盖第一层混凝土后开始通水，混凝土浇筑完毕，水泥水化热温度达到峰值并开始下降至内外温差≤25℃后停止通水，期间根据检测温度进行调节进水温度、水流速度和通水持续时间。
3.3施工过程控制要点
3.3.1严格控制原材料质量，及时调整施工配合比。
3.3.2控制泵送混凝土拌合物质量，加强混凝土拌合物的坍落度控制，降低混凝土的入模温度，控制在30℃左右。
3.3.3混凝土浇筑施工采用分层浇筑，可延长水泥水化热时间，减缓混凝土降温速率，减小温度应力，有利于控制混凝土内部收缩裂缝。
3.3.4增设冷却管，做好通水散热，以降低延缓混凝土内部水化热峰值时间。
加强对混凝土温度的监控，即从开始浇筑时就进行第一次温度监测，当混凝土处于升温阶段，每3小时测温一次，当处于降温阶段，每6小时测温一次。
3.3.5夏季施工应对粗骨料进行喷水或遮盖降温，高温季节可在水中加入冰水降低拌合水温，混凝土入模温度控制在30℃左右。
施工现场设置遮阳设施，搭设彩条布棚，避免阳光直晒刚浇筑成型的混凝土。
3.3.6雨季施工应尽量避免在雨天浇筑混凝土，平时准备适当的防雨用具，如遇大雨应立即停止混凝土的浇注，并对已浇注的混凝土进行防雨处理。
如确因技术问题不能停止浇注时，应在防雨用具下进行混凝土浇注。
雨季施工时及时收听天气预报，掌握天气变化情况，合理安排施工时间，切实做到雨前有预防，雨后有行动。
4.技术关键和创新点
4.1技术关键
通过在配合比中添加外掺材料如矿渣粉、粉煤灰，高效减水剂等，所配制的高性能混凝土能有效地降低水化热，推迟温峰出现，减少混凝土收缩，改善混凝土体积稳定性，使混凝土强度、抗渗等指标明显提高。
更重要的是能改善混凝土中水泥石的孔结构及水泥石与骨料的界面结构。
另外，在配合比设计阶段应结合当地环境情况对耐久性进行验证。
4.1.1大体积混凝土应尽量降低混凝土的绝热温升，降低绝热温升的有效办法是掺加适量粉煤灰或矿粉取代部分水泥。
矿物掺合料的掺量，应根据工程的具体情况和耐久性要求确定。
粉煤灰掺量不宜超过水泥用量的40%，矿渣粉的掺量不宜超过水泥用量的50%，两种掺合料的总量不宜大于混凝土中水泥重量的50%。
加入适当的粉煤灰可以改善混凝土的和易性，增加胶凝物质，降低混凝土的水胶比，使混凝土的早期水化热明显降低。
因此，通过添加粉煤灰可以抑制混凝土的温升，掺加缓凝剂可以延缓混凝土浇注时温度峰值，从而降低混凝土开裂的风险。
矿渣微粉掺入混凝土中能吸收部分Ca（OH）2产生二次水化反应，水化产物进一步填充了结构孔隙，使结构更密实抗渗透性更好。
在水泥水化初期，放热集中，会造成坍落度损失。
矿渣微粉加入后，由于它本身不能直接水化，只有在水泥水化的碱性条件下二次水化。
因而它能延缓水化放热，初始坍落度保持时间可以长一些，减少了由于温升带来的温度裂缝。
4.1.2低水胶比、低用水量
在保证耐久性和工作性的要求下，水泥浆量越小，体积稳定性越好，水化热越低。
在施工中因水泥用量偏低，大体积混凝土施工中容易产生泌水现象。
通过降低混凝土的水胶比，尽量减少混凝土拌合物的自由水，是降低泌水的有效办法，一般情况下混凝土的用水量不宜超过190Kg/m3。
另外，在混凝土拌合物中掺加掺和料调整粘度，也可以大大改善混凝土的泌水情况。
4.2创新点
对散热系统、温控系统等关键环节进行了必要的补充，使其更加完善，能有效减少裂缝问题的出现。
利用水罐或蓄水池作为储水设备，在其底部安装排水阀门，可以更换罐中的热水。
水罐上安装两个循环离心泵，分别循环控制两层冷却管中的水。
出水管和进水管分别接到循环泵的两侧。
进、出口管上都安装压力表、温度表、流量表和控制阀门，这样通过阀门的开闭可以改变水流方向，以便更好的置换混凝土中的热量。
拿一个循环泵为例，开启进水管阀门，关闭出水管阀门，开泵循环水，记录水压、水温、水流量，每隔两个小时改变一次循环水的方向。
如果进水管处水温表显示数值高，那么开启水罐排水阀门排出热水，往水罐中注入冷水，减低水罐中的水温。
期间根据台身混凝土内部的检测温度调节进水温度、水流量和通水持续时间。
5.适宜范围及实施效果
5.1适用范围
本课题研究适用广泛，可用于桥梁、涵洞、大坝及大型体育馆、高层建筑的基础等各部位大体积混凝土施工。
5.2应用前景
从应用中熟悉和掌握了大体积混凝土的一些特性，为有效控制裂缝的产生积累了必要的经验，为今后更好地推广应用，提供了技术保障。
随着我们对混凝土质量通病的重视和大体积混凝土应用的逐渐增多，该项技术具有广泛的推广价值。
5.3实施效果
5.3.1该课题研究对混凝土质量通病能起到积极的预防作用，增强了抗渗性能（均达到W8级以上），有效减少大体积混凝土裂缝的产生，提高了工程质量。
同时，延长了结构物的使用寿命，从而降低了公路桥梁的建设、养护成本。
5.3.2通过降低混凝土水化热，减少水泥的用量，节省了不可再生的材料资源，节约了工程成本。
5.3.3使用矿渣粉、粉煤灰等外掺材料一方面可以延缓混凝土水化热集中现象，提高混凝土工作性能，增强可泵送性能和抗渗性能，更有效地保证了施工质量。
另一方面有效利用了工业废渣，就地取材，废物利用，变废为宝，减少了对环境的污染，降低工程造价，因此具有显著的经济效益和社会效益。
5.3.4七里河大桥和南水北调大桥完成后，我们每年组织技术人员跟踪观察，对大体积混凝土部位进行外观观测，没有发现裂缝的产生，说明我们采取的施工配比方案和降温措施达到了预期效果。
6.大体积混凝土施工技术研究经济效益分析报告
邢台钢铁路七里河大桥工程，该桥承台设计为大体积混凝土，数量为2200m3，依据当时材料单价，计算出基准配合比单价为356元/m3，大体积配合比单价为245元/m3，其每方相差111元，则直接节约费用24.42万元。
青兰高速邯涉段12合同，南水北调大桥的台身为大体积混凝土，其数量为53200m3。
按市场价计算出基准配合比单价为368元/m3，而所采用配合比单价为260元/m3，明显低于基准配合比，则直接节约费用为53200×
（368-260）=574.56万元，其经济效益可观。
应用大体积混凝土施工技术可以有效减少结构物裂缝的产生，提高工程质量，延长结构物的使用寿命。
同时，通过使用工业废渣，可明显降低工程成本及对环境的污染。
因此说该技术具有良好的经济效益和社会效益。
7.实例工程分析
7.1工程简介
青兰高速公路河北段是国家高速公路规划网中青岛至兰州高速公路的组成部分，是河北五纵六横七条线高速公路规划中的重要路段。
它建成后将形成河北省南部一条沟通东部沿海和西部内陆的大通道，对实施“东出西联”发展战略，建设沿海经济社会发展强省将发挥重要作用。
青兰高速邯郸段一期工程已建成通车，二期工程邯涉段正在建设中，其中第十二合同段施工单位为邢台路桥建设公司，驻地监理方为第六驻地办，总监办为河北省交通建设监理咨询有限公司。
十二合同就其南水北调大桥台身大体积混凝土配合比有关问题委托咨询我方，我方根据国家现行规范、工程实际和相关工程经验并结合理论计算进行技术性咨询。
7.2配合比分析
对于大体积混凝土，主要考虑的内容包括：
近期性能和远期性能。
其中，近期性能包括：
混凝土的工作性、强度、抗裂性能；
长期性能包括混凝土的抗冻性、抗中性化、抗腐蚀性等耐久性要求。
施工方提供的配比如表1
C40泵送大体积砼配合比表1
序
号
水泥
砂
碎石
水
胶比
矿
渣粉
粉
煤灰
减水剂
GK-3000
坍
落度
表观
密度
7d
强度
28d
339
692
1039
170
0.34
0
164
200
2410
39.7
52.3
309
705
1058
0.36
4.7
2400
41.1
51.5
278
717
1076
0.38
4.4
2420
35.3
45.0
300
722
1083
165
0.35
175
4.28
2450
46.0
52.4
269
734
1101
0.37
2442
42.9
50.8
237
747
1120
0.40
3.72
49.6
注:
1、水泥采用太行山P.O42.5水泥；
2、河砂采用邢台八方河砂，细度模数：
2.67；
3、碎石采用邯郸武安白沙碎石；
4、粉煤灰采用山东聊城电厂粉煤灰；
5、矿渣粉采用邯郸涉县海天矿渣粉；
6、减水剂采用石家庄育才GK-3000高效减水剂
7.2.1大体积混凝土的特点
大体积混凝土是指混凝土结构的三维尺寸中最小截面超过800mm或由于混凝土水泥水化热所产生的温度、收缩变形可能会导致温度裂缝的混凝土。
因此，桥台大体积混凝土配合比的设计原则：
（1）在保证工程建设所规定强度、耐久性等要求和满足施工工艺要求的前提下，合理选择使用的材料，尽量减少水泥用量，降低混凝土绝热温升；
（2）掺入掺和料时混凝土的水胶比应低于无掺和料的水胶比，胶凝材料总量应稍大于设计相同强度等级传统混凝土的水泥用量，以保证良好的施工性，提高混凝土的耐久性。
7.2.2桥台大体积混凝土配合比的设计要求
（1）低水泥用量、加入矿物掺和料
大体积混凝土应尽量降低混凝土的绝热温升，降低绝热温升的有效办法是掺加适量粉煤灰或矿粉取代部分水泥。
粉煤灰因含有大量的活性Si02和A1203，有“固体减水剂”的美称，其掺入混凝土中具有增强效应、增塑效应、填充效应和削减温峰的作用，是配制大体积混凝土不可缺少的材料
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