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摘 要：大体积混凝土施工具有结构厚、体积大、钢筋密、混凝土数量多、工程条件复杂等特点。因此必须从施工准备、原材料供应、混凝土浇注及温度监控等各方面采取有效措施解决施工裂缝难题。本文主要对大体积混凝土施工产生裂缝的种类、成因和控制方法进行了探讨。
关键词：大体积混凝土 裂缝种类 成因 控制方法
Abstract: The construction of mass concrete structure is thick, big volume, reinforced dense, concrete engineering condition complex quantity, etc. So must from construction preparation, the raw material supply, concrete pouring and temperature monitoring and so on various aspects take effective measures to solve the construction problems cracks. This paper focuses on the construction of mass concrete crack. Types, cause and control methods are discussed.
Key Words: mass concrete, crack types, cause, control method
中图分类号：TV544+.91文献标识码：A文章编号：
1、引言
随着科技和现代文明的进步，高层建筑物、高耸结构及大型设备基础大量的出现，大体积混凝土已被广泛采用。而大体积混凝土与普通钢筋混凝土相比，具有结构厚、体形大、钢筋密、混凝土数量多、工程条件复杂等等特点。本文主要对大体积混凝土施工产生裂缝的种类、成因和控制方法进行探讨。
2、大体积混凝土产生裂缝的种类、形态
2.1表面裂缝。这种裂缝在混凝土升温阶段和降温阶段都有可能发生，在混凝土热量通过表面向周围环境散发过程中，表面温度低于内部温度，形成内外温差。起初混凝土处于塑性状态，凝结硬化过程中，其弹性模量随强度不断增长，当温差产生的拉力超过当时混凝土的极限抗拉强度时，就会在混凝土表面产生裂缝。
2.2贯穿裂缝。这种裂缝一般发生在降温阶段，大体积混凝土基础呈降渐收缩状态，降温收缩受到基底及自身约束作用，产生很大的收缩应力（拉应力），当拉应力超过当时混凝土的极限抗拉强度时，就会在混凝土中产生收缩裂缝。降温收缩与混凝土硬化收缩呈叠加趋势，硬化收缩会大幅度加剧裂缝出现的可能性与程度。
2.3深层裂缝。深层裂缝部分地切断了结构断面，也有一定危害性。
3、大体积混凝土产生裂缝的成因
3.1水凝水热化。水泥在水化过程中腰释放出一定的热量，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。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，多数发生在浇注后的最初3~5天。
3.2外界气温变化。大体积混凝土在施工阶段，它的浇注温度随着外界气温变化而变化。提别是气温骤降，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。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。
3.3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。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、养护条件等。
4、裂缝的控制方法
4.1优选原材料
4.1.1水泥。水泥由于温差主要是由水化热产生的，所以为了减小温差就要尽量降低水化热，为了降低水化热，要尽量采取早期水化热低的水泥，由于水泥的水化热是矿物成分与细度的函数，要降低水泥的水化热，主要是选择适宜的矿物组成和调整水泥的细度模数，硅酸盐水泥的矿物组成主要有：C3S、C2S、C3A和C4AF，试验表明：水泥中铝酸三钙（C3A）和硅酸三钙（C3S）含量高的，水化热较高，所以，为了减少水泥的水化热，必须降低熟料中C3A和C3S的含量。另外，在不影响水泥活性的情况下，要尽量使水泥的细度适当减小，因为水泥的细度会影响水化热的放热速率，试验表明比表面积增加100cm2/g，1d的水化热增加17J/g~21 J/g,7d和20d均增加4J/g~12 J/g.。
4.1.2骨料。①粗骨料尽量扩大粗骨料的粒径，因为粗骨料粒径越大，级配越好，孔隙率越小，总表面积越小，每立方米的用水泥砂浆量和水泥用量就越小，水化热就随之降低，对防止裂缝的产生有利。②细骨料，宜采用级配良好的中砂和中粗砂，最好用中粗砂，因为其孔隙率小，总表面积小，这样混凝土的用水量和水泥用量就可以减小，水化热就低，裂缝就减少，另一方面，要控制砂子的含泥量，含泥量越大，收缩变形就越大，裂缝就越严重，因此细骨料尽量用干净的中粗砂。
4.1.3加入外加剂。加入外加剂后能减小混凝土收缩开裂的机会，外加剂对混凝土收缩开裂性能有以下影响：①减水剂对混凝土开裂的影响减水剂的主要作用改善混凝土的和易性，降低水灰比，提高混凝土强度或在保持混凝土一定强度时减少水泥用量，而水灰比的降低，水泥用量的减少对防止开裂是十分有利的。②引气剂对混凝土开裂的影响引气剂在混凝土的应用对改善混凝土的和易性、可泵性、提高混凝土耐久性能十分有利。在一定程度上增大混凝土的抗裂性能。在这里值得注意的是：外加剂不能掺量过大，否则会产生负面影响，在GB8076～1977中规定，掺有外加剂的混凝土，28d的收缩比不得大于135%，即掺有外加剂的混凝土收缩比基准混凝土的收缩不得大于35%。
4.2采用合理的施工方法
4.2.1混凝土的拌制。①在混凝土拌制过程中，要严格控制原材料计量准确，同时严格控制混凝土出机塌落度。②要尽量降低混凝土拌合物出机口温度，拌合物可采取以下两种降温措施：一是送冷风对拌合物进行冷却，二是加冰拌合，一般使新拌混凝土的温度控制在6℃左右。
4.2.2混凝土浇注、拆模。①混凝土浇注过程质量控制浇注过程中要进行振捣可密实，振捣时间应均匀一致以表面泛浆为宜，间距要均匀，以振捣力波及范围重叠二分之一为宜，浇注完毕后，表面要压实、抹平，以防止表面裂缝。另外，浇注混凝土要求分层浇注，分层流水振捣，同时要保证上层混凝土在下层初凝前结合紧密。避免纵向施工缝、提高结构整体性和抗剪性能。②浇注时间控制尽量避开在太阳辐射较高的时间浇注，若由于工程需要在夏季施工，则尽量避开正午高温时段，浇筑尽量安排在夜间进行。③混凝土拆模时间控制混凝土在实际温度养护的条件下，强度达到设计强度的75%以上，混凝土中心与表面最低温度控制在25℃以内，预计拆模后混凝土表面降温不超过9℃以上允许拆模。
4.2.3做好表面隔热保护。大体积混凝土的温度裂缝，主要是由内外温差过大引起的。混凝土浇注后，由于内部较表面散热快，会形成内外温差，表面收缩受内部约束产生拉应力，但是这种拉应力通常很小，不至于超过混凝土的抗拉强度而产生裂缝。另外，当日平均气温在2d～3d内连续下降不小于6～8℃时，28d龄期内混凝土表面必须进行表面保护。
4.2.4養护混凝土浇注完毕后，应及时洒水养护以保持混凝土表面经常湿润，这样既减少外界高温倒罐，又防止干缩裂缝的产生，促进混凝土强度的稳定增长。一般在浇注完毕后12～18h内立即开始养护，连续养护时间不少于28d或设计龄期。
4.2.5通水冷却若是在高温季节施工，则要在初期采用通制冷水来降低混凝土最高温度峰值，为了削减内外温差，还应在夏末秋初进行中期通水冷却，中期通水一般采用河水，通水历时两个月左右。后期通水是使混凝土柱状块达到接缝灌浆的必要措施，一般采用通河水和通制冷水相结合的方案。
5、结论
综上所述，大体积混凝土结构的施工技术与措施直接关系到混凝土结构的使用性能，只有很好的了解大体积混凝土结构开裂的原因以及掌握应对此类问题所采取的相应施工措施，才能在实际工程项目施工中控制好大体积混凝土施工裂缝，确保施工质量。
关键词：大体积混凝土 裂缝种类 成因 控制方法
Abstract: The construction of mass concrete structure is thick, big volume, reinforced dense, concrete engineering condition complex quantity, etc. So must from construction preparation, the raw material supply, concrete pouring and temperature monitoring and so on various aspects take effective measures to solve the construction problems cracks. This paper focuses on the construction of mass concrete crack. Types, cause and control methods are discussed.
Key Words: mass concrete, crack types, cause, control method
中图分类号：TV544+.91文献标识码：A文章编号：
1、引言
随着科技和现代文明的进步，高层建筑物、高耸结构及大型设备基础大量的出现，大体积混凝土已被广泛采用。而大体积混凝土与普通钢筋混凝土相比，具有结构厚、体形大、钢筋密、混凝土数量多、工程条件复杂等等特点。本文主要对大体积混凝土施工产生裂缝的种类、成因和控制方法进行探讨。
2、大体积混凝土产生裂缝的种类、形态
2.1表面裂缝。这种裂缝在混凝土升温阶段和降温阶段都有可能发生，在混凝土热量通过表面向周围环境散发过程中，表面温度低于内部温度，形成内外温差。起初混凝土处于塑性状态，凝结硬化过程中，其弹性模量随强度不断增长，当温差产生的拉力超过当时混凝土的极限抗拉强度时，就会在混凝土表面产生裂缝。
2.2贯穿裂缝。这种裂缝一般发生在降温阶段，大体积混凝土基础呈降渐收缩状态，降温收缩受到基底及自身约束作用，产生很大的收缩应力（拉应力），当拉应力超过当时混凝土的极限抗拉强度时，就会在混凝土中产生收缩裂缝。降温收缩与混凝土硬化收缩呈叠加趋势，硬化收缩会大幅度加剧裂缝出现的可能性与程度。
2.3深层裂缝。深层裂缝部分地切断了结构断面，也有一定危害性。
3、大体积混凝土产生裂缝的成因
3.1水凝水热化。水泥在水化过程中腰释放出一定的热量，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。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，多数发生在浇注后的最初3~5天。
3.2外界气温变化。大体积混凝土在施工阶段，它的浇注温度随着外界气温变化而变化。提别是气温骤降，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。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。
3.3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。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、养护条件等。
4、裂缝的控制方法
4.1优选原材料
4.1.1水泥。水泥由于温差主要是由水化热产生的，所以为了减小温差就要尽量降低水化热，为了降低水化热，要尽量采取早期水化热低的水泥，由于水泥的水化热是矿物成分与细度的函数，要降低水泥的水化热，主要是选择适宜的矿物组成和调整水泥的细度模数，硅酸盐水泥的矿物组成主要有：C3S、C2S、C3A和C4AF，试验表明：水泥中铝酸三钙（C3A）和硅酸三钙（C3S）含量高的，水化热较高，所以，为了减少水泥的水化热，必须降低熟料中C3A和C3S的含量。另外，在不影响水泥活性的情况下，要尽量使水泥的细度适当减小，因为水泥的细度会影响水化热的放热速率，试验表明比表面积增加100cm2/g，1d的水化热增加17J/g~21 J/g,7d和20d均增加4J/g~12 J/g.。
4.1.2骨料。①粗骨料尽量扩大粗骨料的粒径，因为粗骨料粒径越大，级配越好，孔隙率越小，总表面积越小，每立方米的用水泥砂浆量和水泥用量就越小，水化热就随之降低，对防止裂缝的产生有利。②细骨料，宜采用级配良好的中砂和中粗砂，最好用中粗砂，因为其孔隙率小，总表面积小，这样混凝土的用水量和水泥用量就可以减小，水化热就低，裂缝就减少，另一方面，要控制砂子的含泥量，含泥量越大，收缩变形就越大，裂缝就越严重，因此细骨料尽量用干净的中粗砂。
4.1.3加入外加剂。加入外加剂后能减小混凝土收缩开裂的机会，外加剂对混凝土收缩开裂性能有以下影响：①减水剂对混凝土开裂的影响减水剂的主要作用改善混凝土的和易性，降低水灰比，提高混凝土强度或在保持混凝土一定强度时减少水泥用量，而水灰比的降低，水泥用量的减少对防止开裂是十分有利的。②引气剂对混凝土开裂的影响引气剂在混凝土的应用对改善混凝土的和易性、可泵性、提高混凝土耐久性能十分有利。在一定程度上增大混凝土的抗裂性能。在这里值得注意的是：外加剂不能掺量过大，否则会产生负面影响，在GB8076～1977中规定，掺有外加剂的混凝土，28d的收缩比不得大于135%，即掺有外加剂的混凝土收缩比基准混凝土的收缩不得大于35%。
4.2采用合理的施工方法
4.2.1混凝土的拌制。①在混凝土拌制过程中，要严格控制原材料计量准确，同时严格控制混凝土出机塌落度。②要尽量降低混凝土拌合物出机口温度，拌合物可采取以下两种降温措施：一是送冷风对拌合物进行冷却，二是加冰拌合，一般使新拌混凝土的温度控制在6℃左右。
4.2.2混凝土浇注、拆模。①混凝土浇注过程质量控制浇注过程中要进行振捣可密实，振捣时间应均匀一致以表面泛浆为宜，间距要均匀，以振捣力波及范围重叠二分之一为宜，浇注完毕后，表面要压实、抹平，以防止表面裂缝。另外，浇注混凝土要求分层浇注，分层流水振捣，同时要保证上层混凝土在下层初凝前结合紧密。避免纵向施工缝、提高结构整体性和抗剪性能。②浇注时间控制尽量避开在太阳辐射较高的时间浇注，若由于工程需要在夏季施工，则尽量避开正午高温时段，浇筑尽量安排在夜间进行。③混凝土拆模时间控制混凝土在实际温度养护的条件下，强度达到设计强度的75%以上，混凝土中心与表面最低温度控制在25℃以内，预计拆模后混凝土表面降温不超过9℃以上允许拆模。
4.2.3做好表面隔热保护。大体积混凝土的温度裂缝，主要是由内外温差过大引起的。混凝土浇注后，由于内部较表面散热快，会形成内外温差，表面收缩受内部约束产生拉应力，但是这种拉应力通常很小，不至于超过混凝土的抗拉强度而产生裂缝。另外，当日平均气温在2d～3d内连续下降不小于6～8℃时，28d龄期内混凝土表面必须进行表面保护。
4.2.4養护混凝土浇注完毕后，应及时洒水养护以保持混凝土表面经常湿润，这样既减少外界高温倒罐，又防止干缩裂缝的产生，促进混凝土强度的稳定增长。一般在浇注完毕后12～18h内立即开始养护，连续养护时间不少于28d或设计龄期。
4.2.5通水冷却若是在高温季节施工，则要在初期采用通制冷水来降低混凝土最高温度峰值，为了削减内外温差，还应在夏末秋初进行中期通水冷却，中期通水一般采用河水，通水历时两个月左右。后期通水是使混凝土柱状块达到接缝灌浆的必要措施，一般采用通河水和通制冷水相结合的方案。
5、结论
综上所述，大体积混凝土结构的施工技术与措施直接关系到混凝土结构的使用性能，只有很好的了解大体积混凝土结构开裂的原因以及掌握应对此类问题所采取的相应施工措施，才能在实际工程项目施工中控制好大体积混凝土施工裂缝，确保施工质量。