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【摘 要】裂缝是防水混凝土的大忌，裂缝一旦产生，水将会沿着裂缝渗透，并有逐步扩大的趋势。大体积防水混凝土遇到的最普遍问题是温度裂缝；由于大体积混凝土施工时水泥用量多，结构截面较大，混凝土浇筑后，水泥放出大量水化热，使混凝土温度升高。由于混凝土导热不良，体积过大，相对散热较小，导致混凝土内部水化热逐渐积聚不易散发，外部却散热较快。在混凝土内外散热不均匀以及受到内外约束的情况时，混凝土内部会产生较大的温度应力，导致裂缝产生。因此，大体积混凝土施工中的温度监控是控制裂缝产生的关键之一。
【关键词】冬季施工 大体积 防水混凝土 裂缝 施工控制
1 工程概况
常州市高架道路二期工程——龙城大道地道工程，实施范围：通江路以西高架一期工程主线接地点至天目山路以东高架道路二期工程主线接地点，工程全长2.253km，道路红线总宽80m。
地道主线全长1666m，其中暗埋段长1396m，敞开段U形槽段长270m。
本工程主体结构主要分为两种形式，如下所示。
a 暗埋段：单箱双室矩形框架结构（30～40）×28.4×6m，共36段；
b 敞开段：U型槽结构30×26.2，共9段，如U3断面详见图2。
2、裂缝成因分析
混凝土裂缝分为以下几种类型：干燥收缩引起的裂缝；弯距剪力等其它外力荷载引起的裂缝；混凝土自身收缩引起的裂缝；温度裂缝等。
大体积混凝土一般是指实体截面最小尺寸大于或等于1m的混凝土构件。它的表面系数较小，水泥水化热释放相对比较集中，内部则温升比较快（1）。混凝土内外温差较大，超过一定范围时，就会导致混凝土产生温度裂缝，最终影响结构安全和正常使用。
裂缝是防水混凝土的大忌，裂缝一旦产生，水将会沿着裂缝渗透，并有逐步扩大的趋势。大体积防水混凝土遇到的最普遍问题是温度裂缝；由于大体积混凝土施工时水泥用量多，结构截面较大，混凝土浇筑后，水泥放出大量水化热，使混凝土温度升高。由于混凝土导热不良，体积过大，相对散热较小，导致混凝土内部水化热逐渐积聚不易散发，外部却散热较快。在混凝土内外散热不均匀以及受到内外约束的情况时，混凝土内部会产生较大的温度应力，一旦温度应力超过混凝土抗拉强度，裂缝就产生。
因此，控制大体积混凝土开裂必须从两方面入手。一方面，提高混凝土的抗拉强度，使其足够大，大到各种因素引起的开裂应小于它，另一方面，控制温度应力，使其尽可能小，永远小于混凝土的抗拉强度。
3、混凝土裂缝控制设计及措施
3.1结构尺寸及浇筑混凝土顺序
地道主线结构为敞开段和暗埋段两种形式，其中敞开段为U形槽结构，底板尺寸厚度为700～900不等；暗埋段为箱型结构，底板厚度为1100、1200、1400、1600、1800不等。根据结构防水要求结合实际情况，敞开段结构混凝土分两次浇筑，第一次浇筑底板（包括倒角）及80cm墙身、并在80cm处设置止水钢板，第二次浇筑剩余墙身；暗埋段箱型结构混凝土分三次浇筑，第一次浇筑底板及、80cm墙身、第二次浇筑中隔墙、第三次浇筑剩余墙身及顶板。
为了确保大体积混凝土浇筑顺利完成，以U3底板浇筑作为试验段，“首件制”取得的相关经验再推广应用至顶板及其他结构段。U3底板厚尺寸为30m×30m×0.8m ，U3第一次混凝土浇筑方量为830方（包括80cm高墙身）。
3.2 原材料控制以及配合比设计
在满足设计强度要求的同时，抗裂性是当今混凝土设计的关键指标之一，混凝土工程的耐久性也是必须考虑的重要问题。混凝土为达到耐久性需保证几项重要性能：工作性、抗冻性能、抗渗性、抗侵入性能及体积稳定性等。这就要求在严格控制水泥、集料等原材料质量的基础上，对配合比进行优化设计。水泥化学反应表明，水泥和水的正效应是作为混凝土的活性成分，是粘结混凝土中砂石集料并形成整体强度的胶凝材料，但同时也是混凝土耐久性的主要劣化因子。过高的水泥浆量会产生大的水化热，高的坍落度损失，增加塑性裂缝出现的几率，降低弹性模量，增大收缩与徐变值。在满足工作性条件和强度条件下，尽量减少用水量和水泥用量，是提高混凝土体积稳定性、抗裂性的一条重要措施。采用高性能减水剂降低水灰比、采用矿物掺合料和高性能减水剂双掺技术是改善混凝土工作性、物理力学性能，提高密实度和耐久性的主要手段。
混凝土经过试配并委托东南大学材料科学与工程学院进行评估和验证，合理调整后最终配合比如下：采用江苏扬子P·O42.5水泥、长江中砂，细度模数为2.9、溧阳产5～25mm石灰岩碎石、常州国电Ⅰ级粉煤灰、常州闽辉S95矿渣微粉、常州建科院JK208型高效减水剂。砂石为非活性集料，所用原材料性能优良，满足设计要求。配合比为水泥﹕粉煤灰﹕矿渣微粉﹕膨胀剂﹕砂﹕碎石﹕水﹕减水剂=0.64﹕0.14﹕0.12﹕0.1﹕1.91﹕2.63﹕0.41﹕0.015。
3.3混凝土浇筑
底板混凝土采用分段分层连续浇筑法，浇筑时以结构中心线两侧为界对称同步浇筑混凝土，浇筑顺序从低向高浇筑，此法一是便于振捣，易保证混凝土的浇筑质量，二是可利用混凝土层面散热，对降低大体积混凝土浇注块的温度有利，底板面在混凝土初凝前应多次收水抹光。
流程：施工准备 →浇筑底板第1层40cm厚底板混凝土→浇筑第2层40cm厚底板混凝土→浇筑第n层40cm厚底混凝土→浇筑80cm墙身混凝土→混凝土收面整平→混凝土养护；U3底板厚80cm，共分两层浇筑，3台汽车泵（另备用1台）同时从南、北两侧下料，各自泵送宽度范围为10米，我们考虑多方面因素，确保上下层混凝土之间不出现冷缝。
3.4 重视“首件制”，加强现场监测与试验
由于底板和墙身均为大体积混凝土，为确保工程质量，我们选取U3底板作为首件制施工样板段，并加强现场监测，取得经验后逐步推广至其他各结构段。
3.4.1 U3底板测点布置
底板厚尺寸为30m×30m×0.8m，在竖向布置四层测点，第一、二、三、四层测点数分别为4、7、13、7个。在保温层下及环境中分别布置1～2个测点。底板测点平面布置如下图。
3.4.2 数据分析
连续近6天的观测，结果显示第二层、第三层、第四层5.6天内面内最高温度分别为40.9℃、42.9℃、39.9℃，面内温差分别为6.1℃、11℃、6.6℃。均符合测温要求：温差≤20℃；温峰≤55℃。最高温度出现时间在预测范围内，最大温差受养护措施的影响，会出现一定的偏差，具体以实测数据作为分析依据。
3.5养护
大体积混凝土的裂缝，特别是表面裂缝，主要是由于内外表温差过大产生的。浇筑后，水泥水化使混凝土温度升高，表面容易散热温度会较低，内部不容易散热温度会较高，相应地表面收缩内部膨胀，表面收缩受内部约束产生拉应力。通常这种应力较小，不至于超过混凝土抗拉强度而产生裂缝。但由于混凝土外部受太阳暴晒、雨水、冷空气等的袭击，也会使表面升降温差较大。因此，养护是防止混凝土开裂的关键。
本工程采用“保温保湿养护法”进行养护：将塑料薄膜紧贴在混凝土表面，然后依次覆盖一层无纺土工布和一层油布。顶面在混凝土终凝后立即敷贴塑料膜，养护时间原则上不少于15天。如果养护过程中通过测温发现温差接近20摄氏度时，我们将增加覆膜数量，以确保温差控制在20摄氏度以内。
3.6工程效果
正是由于我们从混凝土水化热、缓凝时间、陷度损失以及浇筑工艺、养护、温度监控等方面采取了有效措施，因此该大体积混凝土底板施工顺利、混凝土表面光滑，无蜂窝、麻面、漏浆现象，外观及质量良好。
参考文献：
（1）王子正 《大体积混凝土温度裂缝的成因及防治》
【关键词】冬季施工 大体积 防水混凝土 裂缝 施工控制
1 工程概况
常州市高架道路二期工程——龙城大道地道工程，实施范围：通江路以西高架一期工程主线接地点至天目山路以东高架道路二期工程主线接地点，工程全长2.253km，道路红线总宽80m。
地道主线全长1666m，其中暗埋段长1396m，敞开段U形槽段长270m。
本工程主体结构主要分为两种形式，如下所示。
a 暗埋段：单箱双室矩形框架结构（30～40）×28.4×6m，共36段；
b 敞开段：U型槽结构30×26.2，共9段，如U3断面详见图2。
2、裂缝成因分析
混凝土裂缝分为以下几种类型：干燥收缩引起的裂缝；弯距剪力等其它外力荷载引起的裂缝；混凝土自身收缩引起的裂缝；温度裂缝等。
大体积混凝土一般是指实体截面最小尺寸大于或等于1m的混凝土构件。它的表面系数较小，水泥水化热释放相对比较集中，内部则温升比较快（1）。混凝土内外温差较大，超过一定范围时，就会导致混凝土产生温度裂缝，最终影响结构安全和正常使用。
裂缝是防水混凝土的大忌，裂缝一旦产生，水将会沿着裂缝渗透，并有逐步扩大的趋势。大体积防水混凝土遇到的最普遍问题是温度裂缝；由于大体积混凝土施工时水泥用量多，结构截面较大，混凝土浇筑后，水泥放出大量水化热，使混凝土温度升高。由于混凝土导热不良，体积过大，相对散热较小，导致混凝土内部水化热逐渐积聚不易散发，外部却散热较快。在混凝土内外散热不均匀以及受到内外约束的情况时，混凝土内部会产生较大的温度应力，一旦温度应力超过混凝土抗拉强度，裂缝就产生。
因此，控制大体积混凝土开裂必须从两方面入手。一方面，提高混凝土的抗拉强度，使其足够大，大到各种因素引起的开裂应小于它，另一方面，控制温度应力，使其尽可能小，永远小于混凝土的抗拉强度。
3、混凝土裂缝控制设计及措施
3.1结构尺寸及浇筑混凝土顺序
地道主线结构为敞开段和暗埋段两种形式，其中敞开段为U形槽结构，底板尺寸厚度为700～900不等；暗埋段为箱型结构，底板厚度为1100、1200、1400、1600、1800不等。根据结构防水要求结合实际情况，敞开段结构混凝土分两次浇筑，第一次浇筑底板（包括倒角）及80cm墙身、并在80cm处设置止水钢板，第二次浇筑剩余墙身；暗埋段箱型结构混凝土分三次浇筑，第一次浇筑底板及、80cm墙身、第二次浇筑中隔墙、第三次浇筑剩余墙身及顶板。
为了确保大体积混凝土浇筑顺利完成，以U3底板浇筑作为试验段，“首件制”取得的相关经验再推广应用至顶板及其他结构段。U3底板厚尺寸为30m×30m×0.8m ，U3第一次混凝土浇筑方量为830方（包括80cm高墙身）。
3.2 原材料控制以及配合比设计
在满足设计强度要求的同时，抗裂性是当今混凝土设计的关键指标之一，混凝土工程的耐久性也是必须考虑的重要问题。混凝土为达到耐久性需保证几项重要性能：工作性、抗冻性能、抗渗性、抗侵入性能及体积稳定性等。这就要求在严格控制水泥、集料等原材料质量的基础上，对配合比进行优化设计。水泥化学反应表明，水泥和水的正效应是作为混凝土的活性成分，是粘结混凝土中砂石集料并形成整体强度的胶凝材料，但同时也是混凝土耐久性的主要劣化因子。过高的水泥浆量会产生大的水化热，高的坍落度损失，增加塑性裂缝出现的几率，降低弹性模量，增大收缩与徐变值。在满足工作性条件和强度条件下，尽量减少用水量和水泥用量，是提高混凝土体积稳定性、抗裂性的一条重要措施。采用高性能减水剂降低水灰比、采用矿物掺合料和高性能减水剂双掺技术是改善混凝土工作性、物理力学性能，提高密实度和耐久性的主要手段。
混凝土经过试配并委托东南大学材料科学与工程学院进行评估和验证，合理调整后最终配合比如下：采用江苏扬子P·O42.5水泥、长江中砂，细度模数为2.9、溧阳产5～25mm石灰岩碎石、常州国电Ⅰ级粉煤灰、常州闽辉S95矿渣微粉、常州建科院JK208型高效减水剂。砂石为非活性集料，所用原材料性能优良，满足设计要求。配合比为水泥﹕粉煤灰﹕矿渣微粉﹕膨胀剂﹕砂﹕碎石﹕水﹕减水剂=0.64﹕0.14﹕0.12﹕0.1﹕1.91﹕2.63﹕0.41﹕0.015。
3.3混凝土浇筑
底板混凝土采用分段分层连续浇筑法，浇筑时以结构中心线两侧为界对称同步浇筑混凝土，浇筑顺序从低向高浇筑，此法一是便于振捣，易保证混凝土的浇筑质量，二是可利用混凝土层面散热，对降低大体积混凝土浇注块的温度有利，底板面在混凝土初凝前应多次收水抹光。
流程：施工准备 →浇筑底板第1层40cm厚底板混凝土→浇筑第2层40cm厚底板混凝土→浇筑第n层40cm厚底混凝土→浇筑80cm墙身混凝土→混凝土收面整平→混凝土养护；U3底板厚80cm，共分两层浇筑，3台汽车泵（另备用1台）同时从南、北两侧下料，各自泵送宽度范围为10米，我们考虑多方面因素，确保上下层混凝土之间不出现冷缝。
3.4 重视“首件制”，加强现场监测与试验
由于底板和墙身均为大体积混凝土，为确保工程质量，我们选取U3底板作为首件制施工样板段，并加强现场监测，取得经验后逐步推广至其他各结构段。
3.4.1 U3底板测点布置
底板厚尺寸为30m×30m×0.8m，在竖向布置四层测点，第一、二、三、四层测点数分别为4、7、13、7个。在保温层下及环境中分别布置1～2个测点。底板测点平面布置如下图。
3.4.2 数据分析
连续近6天的观测，结果显示第二层、第三层、第四层5.6天内面内最高温度分别为40.9℃、42.9℃、39.9℃，面内温差分别为6.1℃、11℃、6.6℃。均符合测温要求：温差≤20℃；温峰≤55℃。最高温度出现时间在预测范围内，最大温差受养护措施的影响，会出现一定的偏差，具体以实测数据作为分析依据。
3.5养护
大体积混凝土的裂缝，特别是表面裂缝，主要是由于内外表温差过大产生的。浇筑后，水泥水化使混凝土温度升高，表面容易散热温度会较低，内部不容易散热温度会较高，相应地表面收缩内部膨胀，表面收缩受内部约束产生拉应力。通常这种应力较小，不至于超过混凝土抗拉强度而产生裂缝。但由于混凝土外部受太阳暴晒、雨水、冷空气等的袭击，也会使表面升降温差较大。因此，养护是防止混凝土开裂的关键。
本工程采用“保温保湿养护法”进行养护：将塑料薄膜紧贴在混凝土表面，然后依次覆盖一层无纺土工布和一层油布。顶面在混凝土终凝后立即敷贴塑料膜，养护时间原则上不少于15天。如果养护过程中通过测温发现温差接近20摄氏度时，我们将增加覆膜数量，以确保温差控制在20摄氏度以内。
3.6工程效果
正是由于我们从混凝土水化热、缓凝时间、陷度损失以及浇筑工艺、养护、温度监控等方面采取了有效措施，因此该大体积混凝土底板施工顺利、混凝土表面光滑，无蜂窝、麻面、漏浆现象，外观及质量良好。
参考文献：
（1）王子正 《大体积混凝土温度裂缝的成因及防治》