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摘要：在建筑工程施工中，建筑工程中混凝土工程的体量日渐增大，大体积混凝土施工中普遍会遇到裂缝控制问题，在基础混凝土施工过程中经常遇到的和出现的问题。结构出现裂缝，这将影响工程质量缺陷，降低建筑物的耐久性，影响建筑物的使用功能和寿命。通过正确设计、精良选材、严格施工等方面技术措施对裂缝进行控制和预防，达到预期的良好效果。
关键词：地下室；大体积混凝土；裂缝；预防；控制
建筑物地下室混凝土施工中，如何有效预防和控制混凝土裂缝的出现和开展，显得非常重要。
地下室大体积混凝土有如下特点：
Ⅰ、混凝土强度高标号大，水泥用量大，因而收缩变形大；
Ⅱ、几何尺寸大，内部热量积聚迅速，升温快，水化热大，外部与空气接触散热快，易形成较大温差；
Ⅲ、混凝土工程量大，施工连续性强，施工持续时间长，不允许出现施工缝。
大体积混凝土结构裂缝产生主要原因：
混凝土结构裂缝主要由变形应力引起，这是由于温度裂缝、收缩裂缝、安定性裂缝、不均匀沉降等因素引起的结构变形。
1 产生裂缝的原因以及影响
1.1温差的形成及其影响在混凝土结构中引起温度变化的热量主要源于水泥的水化热。
地下室大体积混凝土中，混凝土强度级别较高，水泥用量大，因此混凝土在初凝过程中会有大量水化热产生，大量的热量积聚在混凝土内部，而外部与空气接触，散热较快，导致产生过大的温差就产生了裂缝。这种相对的“内胀外缩”对混凝土表面产生拉应力，当它超过混凝土拉伸极限，裂缝就产生了。
1.2混凝土收缩变形及其影响
1.2.1化学收缩
水泥与水要发生一系列化学变化，称之为水化，水化生成物体积比反应前物质总体积要小，这种收缩称之为化学收缩。化学收缩与水泥用量及水泥品种有很大的关系，水泥用量越大，水灰比越大收缩越大。水泥安定性不好也会使混凝土产生裂缝，表现为龟裂。
1.2.2混凝土温差裂缝
混凝土内部和外部的温差过大会产生裂缝。温差裂缝产生的主要原因是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。温差的产生主要有三种情况：第一种是在混凝土浇筑初期，这一阶段产生大量的水化热，形成内外温差并导致混凝土开裂，这种裂缝一般产生在混凝土浇筑后的头3天-7天升温阶段。另一种是在拆模前后，这时混凝土表面温度下降很快，从而导致混凝土内外温差裂缝产生。第三种情况是当混凝土内部温度高达峰值后，热量逐渐散发而达到常态温度或最低温度，它们与最高温度的差值即内部温差。这三种温差都会产生裂缝，但最严重的是水化热引起的内外温差。
1.3地基的不均匀沉降及其影响。
任何一个地质勘察，其结果都是近似的，相对准确的。当设计假设模型与地质的实际情况出现较大的偏差時，就很可能出现不均匀沉降，地基的不均匀沉降就会导致建筑物的不均匀沉降，这种不均匀沉降对混凝土就产生拉应力，当应力超过混凝土极限拉伸值时，导致裂缝产生。
2 采取措施
2.1控制混凝土选材和配合比，掺加外加剂。有不同的水泥选料和配合比，选择水化热小的水泥品种，如矿渣水泥，火山灰水泥等，降低水化热和收缩变形，在施工时降低混凝土的入模温度也是采取的一项措施。普通硅酸盐水泥早期强度高但水化热大；矿渣水泥虽然比普通水泥比热低，但泌水、干缩现象严重，且后期硬化收缩也大，可以选择粉煤灰水泥或低热水泥。
选择低热水泥或粉煤灰水泥在技术上有以下好处：
一是减少内部水化热的产生（减少了水泥用量）每加减10kg水泥，混凝土会增减1度，水化热与水泥用量成正比关系，可减小混凝土的拉应力，提高混凝土的抗裂能力。混凝土中掺用粉煤灰后，可提高混凝土的抗渗性、耐久性，减少收缩，降低胶凝材料体系的水化热，提高混凝土的抗拉强度，抑制碱骨料反应，减少新拌混凝土的泌水等。
二是减少混凝土的“干缩”量，这样从整体上对裂缝的产生和扩展起到了预防和抑制作用。选择级配良好的粗、细骨料；石子选择了级配良好的碎石，应选择线膨胀系数小、岩石弹性模量较低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料。骨料在大体积混凝土中所占比例一般为混凝土绝对体积的80%～83%，因此在选择骨料时，一般来说，可以选用粒径4mm～40mm的粗骨料，尽量采用水洗中砂，严格控制砂、石子的含泥量（石子在1%以内，砂在2%以内） ，对控制裂缝有一定好处。控制水灰比在0.6以下。还可以在混凝土中掺缓凝剂，减缓浇筑速度，以利于散热，这在相当程度上减低水灰比和水泥用量降低了水化热，也使混凝土得到补偿收缩。
2.2 施工方法控制措施：浇筑混凝土时计划浇筑顺序，采用全部分层浇筑，局部分层浇筑，分段分层浇筑的方法。混凝土分层厚度通过标尺杆进行控制，在下层混凝土初凝前必须将上层混凝土覆盖捣实，每层混凝土浇筑的最大间隙时间不得超过三小时。采取二次振捣法保持良好接槎，提高混凝土的密实度。夜间施工时，尺杆附近要用手把灯进行照明。
大体积混凝土施工时内部应适当预留一些Z向或S向孔道，在内部通循环冷水或冷气冷却，降温速度不应超过0.5℃～1.0℃/h。此外，还应加强混凝土的浇灌振捣，提高密实度。尽可能晚拆模，拆模后混凝土表面温度不应下降15℃以上，提高抗裂性。
2.3调整钢筋配置方案，在配筋设计上，建议设计人员在配筋率不变情况下，采取一些构造配筋，在一定程度上可缓和混凝土收缩，减小裂缝产生的比例。
2.4采取措施加强养护，对温度进行严密监控可采用预埋PVC管测温方法，测温元件布设范围应以选取混凝土浇筑体平面图对称轴线的半条轴线为测试区，一般布设在结构平面中心、与中心对应的侧边及容易散发热量的拐角处、主风向部位。另在空气及保温层中各埋设1个测温点测环境温度与保温层温度。测温时将 便携式测温仪、测温探头、测温导线配合使用，作好测温点位的编号及温度测量记录，以便随时发现问题。将测试元件及导线固定在短钢筋上埋入混凝土中，浇筑过程中注意保护，以免振捣棒碰坏，外露的线头用薄膜缠绕包裹，严防人为破坏。在养护阶段需对埋设测温管处挂牌标识以保护测温管不受损坏。由于在养护开始阶段，混凝土温升比较快，在前4天，对混凝土每2个小时测温一次，以后对混凝土测温每4个小时一次。混凝土内外温差、沉降梯度及环境温度每昼夜不少于4次，发现温度升高及时采取有效措施，将混凝土内外温差控制在25度以内。当混凝土内外温差大于25度，混凝土表面应临时覆盖保温材料，使其缓慢冷却，防止出现较大温差。为防止引起温差裂缝，浇筑时间尽量安排在夜间，尽量避开暴晒和炎热天气，最大限度降低混凝土的初凝温度。白天施工时要求在砂、石堆场搭设简易遮阳装置，或用湿麻袋覆盖，等降温及预防措施。混凝土泵送时，可在水平及垂直泵管上加盖草袋并喷冷水。
总之地下室及基础大体积混凝土施工重点主要是将温度应力产生的不利影响减少到最小，采取有效的温度控制措施和降低温差的方法，从原材料使用、施工方法，后期的养护各阶段进行有效手段，防止和降低裂缝的产生和发展。
参考文献：
[1]地下室大体积混凝土施工技术规范 GB50496-2009
[2]地下室混凝土施工技术预防裂缝探析 科技风2010，（10）孙骏
关键词：地下室；大体积混凝土；裂缝；预防；控制
建筑物地下室混凝土施工中，如何有效预防和控制混凝土裂缝的出现和开展，显得非常重要。
地下室大体积混凝土有如下特点：
Ⅰ、混凝土强度高标号大，水泥用量大，因而收缩变形大；
Ⅱ、几何尺寸大，内部热量积聚迅速，升温快，水化热大，外部与空气接触散热快，易形成较大温差；
Ⅲ、混凝土工程量大，施工连续性强，施工持续时间长，不允许出现施工缝。
大体积混凝土结构裂缝产生主要原因：
混凝土结构裂缝主要由变形应力引起，这是由于温度裂缝、收缩裂缝、安定性裂缝、不均匀沉降等因素引起的结构变形。
1 产生裂缝的原因以及影响
1.1温差的形成及其影响在混凝土结构中引起温度变化的热量主要源于水泥的水化热。
地下室大体积混凝土中，混凝土强度级别较高，水泥用量大，因此混凝土在初凝过程中会有大量水化热产生，大量的热量积聚在混凝土内部，而外部与空气接触，散热较快，导致产生过大的温差就产生了裂缝。这种相对的“内胀外缩”对混凝土表面产生拉应力，当它超过混凝土拉伸极限，裂缝就产生了。
1.2混凝土收缩变形及其影响
1.2.1化学收缩
水泥与水要发生一系列化学变化，称之为水化，水化生成物体积比反应前物质总体积要小，这种收缩称之为化学收缩。化学收缩与水泥用量及水泥品种有很大的关系，水泥用量越大，水灰比越大收缩越大。水泥安定性不好也会使混凝土产生裂缝，表现为龟裂。
1.2.2混凝土温差裂缝
混凝土内部和外部的温差过大会产生裂缝。温差裂缝产生的主要原因是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。温差的产生主要有三种情况：第一种是在混凝土浇筑初期，这一阶段产生大量的水化热，形成内外温差并导致混凝土开裂，这种裂缝一般产生在混凝土浇筑后的头3天-7天升温阶段。另一种是在拆模前后，这时混凝土表面温度下降很快，从而导致混凝土内外温差裂缝产生。第三种情况是当混凝土内部温度高达峰值后，热量逐渐散发而达到常态温度或最低温度，它们与最高温度的差值即内部温差。这三种温差都会产生裂缝，但最严重的是水化热引起的内外温差。
1.3地基的不均匀沉降及其影响。
任何一个地质勘察，其结果都是近似的，相对准确的。当设计假设模型与地质的实际情况出现较大的偏差時，就很可能出现不均匀沉降，地基的不均匀沉降就会导致建筑物的不均匀沉降，这种不均匀沉降对混凝土就产生拉应力，当应力超过混凝土极限拉伸值时，导致裂缝产生。
2 采取措施
2.1控制混凝土选材和配合比，掺加外加剂。有不同的水泥选料和配合比，选择水化热小的水泥品种，如矿渣水泥，火山灰水泥等，降低水化热和收缩变形，在施工时降低混凝土的入模温度也是采取的一项措施。普通硅酸盐水泥早期强度高但水化热大；矿渣水泥虽然比普通水泥比热低，但泌水、干缩现象严重，且后期硬化收缩也大，可以选择粉煤灰水泥或低热水泥。
选择低热水泥或粉煤灰水泥在技术上有以下好处：
一是减少内部水化热的产生（减少了水泥用量）每加减10kg水泥，混凝土会增减1度，水化热与水泥用量成正比关系，可减小混凝土的拉应力，提高混凝土的抗裂能力。混凝土中掺用粉煤灰后，可提高混凝土的抗渗性、耐久性，减少收缩，降低胶凝材料体系的水化热，提高混凝土的抗拉强度，抑制碱骨料反应，减少新拌混凝土的泌水等。
二是减少混凝土的“干缩”量，这样从整体上对裂缝的产生和扩展起到了预防和抑制作用。选择级配良好的粗、细骨料；石子选择了级配良好的碎石，应选择线膨胀系数小、岩石弹性模量较低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料。骨料在大体积混凝土中所占比例一般为混凝土绝对体积的80%～83%，因此在选择骨料时，一般来说，可以选用粒径4mm～40mm的粗骨料，尽量采用水洗中砂，严格控制砂、石子的含泥量（石子在1%以内，砂在2%以内） ，对控制裂缝有一定好处。控制水灰比在0.6以下。还可以在混凝土中掺缓凝剂，减缓浇筑速度，以利于散热，这在相当程度上减低水灰比和水泥用量降低了水化热，也使混凝土得到补偿收缩。
2.2 施工方法控制措施：浇筑混凝土时计划浇筑顺序，采用全部分层浇筑，局部分层浇筑，分段分层浇筑的方法。混凝土分层厚度通过标尺杆进行控制，在下层混凝土初凝前必须将上层混凝土覆盖捣实，每层混凝土浇筑的最大间隙时间不得超过三小时。采取二次振捣法保持良好接槎，提高混凝土的密实度。夜间施工时，尺杆附近要用手把灯进行照明。
大体积混凝土施工时内部应适当预留一些Z向或S向孔道，在内部通循环冷水或冷气冷却，降温速度不应超过0.5℃～1.0℃/h。此外，还应加强混凝土的浇灌振捣，提高密实度。尽可能晚拆模，拆模后混凝土表面温度不应下降15℃以上，提高抗裂性。
2.3调整钢筋配置方案，在配筋设计上，建议设计人员在配筋率不变情况下，采取一些构造配筋，在一定程度上可缓和混凝土收缩，减小裂缝产生的比例。
2.4采取措施加强养护，对温度进行严密监控可采用预埋PVC管测温方法，测温元件布设范围应以选取混凝土浇筑体平面图对称轴线的半条轴线为测试区，一般布设在结构平面中心、与中心对应的侧边及容易散发热量的拐角处、主风向部位。另在空气及保温层中各埋设1个测温点测环境温度与保温层温度。测温时将 便携式测温仪、测温探头、测温导线配合使用，作好测温点位的编号及温度测量记录，以便随时发现问题。将测试元件及导线固定在短钢筋上埋入混凝土中，浇筑过程中注意保护，以免振捣棒碰坏，外露的线头用薄膜缠绕包裹，严防人为破坏。在养护阶段需对埋设测温管处挂牌标识以保护测温管不受损坏。由于在养护开始阶段，混凝土温升比较快，在前4天，对混凝土每2个小时测温一次，以后对混凝土测温每4个小时一次。混凝土内外温差、沉降梯度及环境温度每昼夜不少于4次，发现温度升高及时采取有效措施，将混凝土内外温差控制在25度以内。当混凝土内外温差大于25度，混凝土表面应临时覆盖保温材料，使其缓慢冷却，防止出现较大温差。为防止引起温差裂缝，浇筑时间尽量安排在夜间，尽量避开暴晒和炎热天气，最大限度降低混凝土的初凝温度。白天施工时要求在砂、石堆场搭设简易遮阳装置，或用湿麻袋覆盖，等降温及预防措施。混凝土泵送时，可在水平及垂直泵管上加盖草袋并喷冷水。
总之地下室及基础大体积混凝土施工重点主要是将温度应力产生的不利影响减少到最小，采取有效的温度控制措施和降低温差的方法，从原材料使用、施工方法，后期的养护各阶段进行有效手段，防止和降低裂缝的产生和发展。
参考文献：
[1]地下室大体积混凝土施工技术规范 GB50496-2009
[2]地下室混凝土施工技术预防裂缝探析 科技风2010，（10）孙骏