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摘要：混凝土的裂缝是个非常复杂的问题。特别是大体积混凝土，由于其强度高、体积大，表面小，水泥水化热释放比较集中，内部温度升高比较快，当混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度拉伸应力，当拉伸应力大于混凝土抗拉强度时，混凝土就会产生温度裂缝，从而影响结构安全和正常使用。所以必须对其原因进行分析，并制定相应控制措施，以确保大体积混凝土的施工质量。
关键词：大体积混凝土 温度预测 裂缝控制
中图分类号：TU528文献标识码： A
前言
当大体积混凝土表面受外界气温影响急剧冷却收缩时,外部混凝土质点与混凝土内部各质点之间相互约束,使表面产生拉应力。而由于混凝土早期强度较低,当混凝土早期抗拉强度不能约束混凝土的温度拉应力时,也就导致了混凝土的早期裂缝的发生。
一、大体积混凝土裂缝的控制
1、混凝土配合比及材料选择
合理的选择材料，选用大体积混凝土结构配合比使得混凝土具有较大的抗裂能力，是防止温度裂缝出现的有效措施。
（1）水泥的选择
水泥的水化热的多少是影响混凝土温升的主要因素，在大体积混凝土中宜选用初期水化热较低的水泥。在保证设计条件的情况下应尽量减少混凝土中的水泥用量。
（2）粗集料及细集料
级配好的粗集料的比面积小，空隙小。选用级配好的粗集料的混凝土其抗压强度高，用水量少，节约了水泥的用量，降低了混凝土的绝热温升。因此大体积混凝土应选用最大粒径的级配较好的粗集料。
混凝土的砂率是细骨料占骨料总量的百分数。砂率高则混凝土中的粗骨料较少，这对混凝土的抗裂性能是极为不利的。实验证明，砂率对混凝土拌合物的和易性有很大影响。当采用泵送混凝土时，如果混凝土的坍落度较低、混凝土中细骨料所占比例较低，则在混凝土浇筑时容易产生流动性不足，增加堵塞泵送管道的几率。所以，在保证混凝土泵送的流动性和坍落度的条件下应尽可能的降低混凝土的砂率。混凝土中的细骨料应优先选用中粗砂。低砂率的混凝土材料与高砂率的混凝土材料相比，在混凝土凝结初期具有更好的防裂性能，故采用较低砂率的混凝土材料可以有效的减少混凝土内温度裂缝的数量，减小裂缝的宽度。
（3）掺用粉煤灰
混凝土中掺加一定量的粉煤灰，其不仅可以改善混凝土的和易性，还可以改善混凝土的干缩性和脆性，减少混凝土中的水泥的用量。在大体积混凝土中掺加粉煤灰可以有效的降低混凝土的水化热，且具有明显的经济效益。但其掺量不宜过大，否则会出现混凝土早期强度过低，低温泌水率过大的问题。
（4）掺用外加剂
泵送混凝土需要混凝土具有较高的坍落度和流动性，而坍落度和流动性较高的混凝土其抗裂性往往较差，故大体积混凝土结构物选用泵送混凝土应在满足最小坍落度要求的条件下尽可能降低水灰比。减水剂在混凝土保持配合比不变的情况下可以大幅度的提高混凝土的坍落度。大体积混凝土常用M型减水剂作为外加剂，其可以在保持混凝土抗压强度和坍落度不变的情况下，节约水泥用量，降低水化热，延长水化热的释放速度，对混凝土具有缓凝的作用，降低了大体积混凝土施工过程中出现温度裂缝的可能性。
在大体积混凝土中掺加膨胀剂，使得混凝土在凝结时产生膨胀，由于混凝土的内外约束，而在混凝土内产生压应力来抵消混凝土干缩和冷缩时产生的拉应力，从而在一定程度上防止了混凝土结构的开裂。
（5）优化配合比
提高混凝土材料的抗裂性能，减少混凝土的绝热温升是大体积混凝土配合比优化的目的。对于泵送混凝土，在满足混凝土设计要求和泵送的坍落及流动性的条件下，最大程度的减小混凝土中水泥的用量，降低混凝土的砂率，控制混凝土中的含泥量是减少大体积混凝土结构物温度裂缝的有效措施。
2、大体积混凝土承台施工过程中的控制
（1）合理选择施工工艺
大体积混凝土结构物体积过大时，为了避免热量积聚在结构内部，降低水化热，方便振捣混凝土，保证其浇筑质量，常采用分层或分段浇筑的方法。
（2）控制混凝土浇筑温度
混凝土的浇筑温度越高，混凝土浇筑后内部所达到的最高温度也越高，则会造成大体积混凝土内部和表面的温差变大，使混凝土的表面开裂。降低混凝土的浇筑温度是在施工过程中控制混凝土温度裂缝的有效手段。影响混凝土浇筑温度的因素有：混凝土的出机温度、运输途中混凝土的温度变化、泵送过程中混凝土的温度升高等。降低砂石的温度是降低混凝土出机温度的有效方法，夏季施工可对砂石采用覆盖、避免阳光直射、用冷水冲淋等方式来降低砂石的温度。必要时还可用加冰水为拌合水来降低混凝土的出机温度。在运输的过程中可以采取在运输车的储藏罐上喷淋冰水，在泵送管道上覆盖草席淋洒冰水可以有效的降低混凝土在运输过程中的升温，保证混凝土的浇筑入模温度。
（3） 加强混凝土初期养护
混凝土内外温差所造成的温度梯度引起的应力是造成混凝土表面裂缝的主要原因之一，故在浇筑混凝土后应及时采取保温措施以降低结构物内外温差，减少混凝土表面的裂缝。混凝土的收缩也是混凝土表面产生细小裂缝的主要原因，为防止混凝土水分过快的散失产生干缩裂缝，避免混凝土结构外界环境的干湿交替，应在混凝土浇筑后，及时的采取保湿措施，防止干缩裂缝的出现。
二、温度控制
温度监测技术是现代大体积混凝土施工的先进技术。通过对混凝土温度的监测,实时监控混凝土内部温度变化的情况,采取相应控制措施,可有效控制裂缝的产生。大体积混凝土温度控制的测试内容如下。
1、混凝土绝热温升的测试
混凝土绝热温升的测试有两种方法:间接法和直接法。间接法是用水泥的水化热、水泥用量、混凝土比热、混凝土密度来计算混凝土绝热温升；直接法是用混凝土绝热温升实验仪直接测定混凝土绝热温升。直接法测定结果准确,但是,实验设备和实验过程比较复杂,一般用于大型工程中。中小型工程常不具备这种条件,一般用间接法即可满足要求。
2、混凝土浇筑温度的监测
监测混凝土浇筑时的温度,保证浇筑温度不要超过控制标准,以便控制混凝土浇筑后的温度升高峰值。同时,也包括对混凝土搅拌、运输过程中温度的监测和混凝土原材料温度的监测。
3、养护过程中的温度监测
一般监测浇筑后混凝土内部、表面、底部的温度和环境气温的变化情况,用来控制混凝土的降温速度和内外部温差(一般要求温差ΔT≯25℃),也可用来进一步计算混凝土中的温度应力,确定混凝土的抗拉强度是否大于此时混凝土中产生的拉应力,保证对裂缝的控制。这些监测结果能及时反馈现场大体积混凝土浇筑块内温度变化的实际情况,以及所采用的施工技术措施的效果,为工程技术人员及时采取温控对策提供科学依据。混凝土的浇筑温度,系指混凝土振捣后位于混凝土上表面以下50～100mm深处的温度。混凝土浇筑温度的测试每工作班(8h)不应少于2次。
大体积混凝土浇筑块体内外温差、降温速度及环境温度的测试,一般在前期每2～4h测一次,后期每4～8h测一次。大体积混凝土浇筑块体温度监测点的布置,以能真实反映出混凝土块体的内外温差、降温速度及环境温度為原则。
结束语
总之，大体积混凝土抗裂是一个综合性问题，只有工程参建单位的密切配合。根据工程特点，在结构的防裂设计，材料选用、施工工艺、温控等方面制定切实可行的措施。才能有效解决这一问题。
参考文献
[1] 刘欣.浅谈混凝土的施工温度与裂缝[J]. 科技信息(学术版). 2006(12) ：86—55
[2] 夏锦红,黄家骏,姚小军.大体积混凝土温度裂缝的防控措施[J]. 河南大学学报(自然科学版). 2008(04) ：45—64
[3] 杨清峰,张娟,郭丽.大体积混凝土温度裂缝分析及防控[J]. 科技信息. 2011(03) ：26—33
[4] 李峰,吴伟鹏.浅析住宅工程楼板混凝土的裂缝与施工温度[J]. 中国科技信息. 2006(02) ：74—43
关键词：大体积混凝土 温度预测 裂缝控制
中图分类号：TU528文献标识码： A
前言
当大体积混凝土表面受外界气温影响急剧冷却收缩时,外部混凝土质点与混凝土内部各质点之间相互约束,使表面产生拉应力。而由于混凝土早期强度较低,当混凝土早期抗拉强度不能约束混凝土的温度拉应力时,也就导致了混凝土的早期裂缝的发生。
一、大体积混凝土裂缝的控制
1、混凝土配合比及材料选择
合理的选择材料，选用大体积混凝土结构配合比使得混凝土具有较大的抗裂能力，是防止温度裂缝出现的有效措施。
（1）水泥的选择
水泥的水化热的多少是影响混凝土温升的主要因素，在大体积混凝土中宜选用初期水化热较低的水泥。在保证设计条件的情况下应尽量减少混凝土中的水泥用量。
（2）粗集料及细集料
级配好的粗集料的比面积小，空隙小。选用级配好的粗集料的混凝土其抗压强度高，用水量少，节约了水泥的用量，降低了混凝土的绝热温升。因此大体积混凝土应选用最大粒径的级配较好的粗集料。
混凝土的砂率是细骨料占骨料总量的百分数。砂率高则混凝土中的粗骨料较少，这对混凝土的抗裂性能是极为不利的。实验证明，砂率对混凝土拌合物的和易性有很大影响。当采用泵送混凝土时，如果混凝土的坍落度较低、混凝土中细骨料所占比例较低，则在混凝土浇筑时容易产生流动性不足，增加堵塞泵送管道的几率。所以，在保证混凝土泵送的流动性和坍落度的条件下应尽可能的降低混凝土的砂率。混凝土中的细骨料应优先选用中粗砂。低砂率的混凝土材料与高砂率的混凝土材料相比，在混凝土凝结初期具有更好的防裂性能，故采用较低砂率的混凝土材料可以有效的减少混凝土内温度裂缝的数量，减小裂缝的宽度。
（3）掺用粉煤灰
混凝土中掺加一定量的粉煤灰，其不仅可以改善混凝土的和易性，还可以改善混凝土的干缩性和脆性，减少混凝土中的水泥的用量。在大体积混凝土中掺加粉煤灰可以有效的降低混凝土的水化热，且具有明显的经济效益。但其掺量不宜过大，否则会出现混凝土早期强度过低，低温泌水率过大的问题。
（4）掺用外加剂
泵送混凝土需要混凝土具有较高的坍落度和流动性，而坍落度和流动性较高的混凝土其抗裂性往往较差，故大体积混凝土结构物选用泵送混凝土应在满足最小坍落度要求的条件下尽可能降低水灰比。减水剂在混凝土保持配合比不变的情况下可以大幅度的提高混凝土的坍落度。大体积混凝土常用M型减水剂作为外加剂，其可以在保持混凝土抗压强度和坍落度不变的情况下，节约水泥用量，降低水化热，延长水化热的释放速度，对混凝土具有缓凝的作用，降低了大体积混凝土施工过程中出现温度裂缝的可能性。
在大体积混凝土中掺加膨胀剂，使得混凝土在凝结时产生膨胀，由于混凝土的内外约束，而在混凝土内产生压应力来抵消混凝土干缩和冷缩时产生的拉应力，从而在一定程度上防止了混凝土结构的开裂。
（5）优化配合比
提高混凝土材料的抗裂性能，减少混凝土的绝热温升是大体积混凝土配合比优化的目的。对于泵送混凝土，在满足混凝土设计要求和泵送的坍落及流动性的条件下，最大程度的减小混凝土中水泥的用量，降低混凝土的砂率，控制混凝土中的含泥量是减少大体积混凝土结构物温度裂缝的有效措施。
2、大体积混凝土承台施工过程中的控制
（1）合理选择施工工艺
大体积混凝土结构物体积过大时，为了避免热量积聚在结构内部，降低水化热，方便振捣混凝土，保证其浇筑质量，常采用分层或分段浇筑的方法。
（2）控制混凝土浇筑温度
混凝土的浇筑温度越高，混凝土浇筑后内部所达到的最高温度也越高，则会造成大体积混凝土内部和表面的温差变大，使混凝土的表面开裂。降低混凝土的浇筑温度是在施工过程中控制混凝土温度裂缝的有效手段。影响混凝土浇筑温度的因素有：混凝土的出机温度、运输途中混凝土的温度变化、泵送过程中混凝土的温度升高等。降低砂石的温度是降低混凝土出机温度的有效方法，夏季施工可对砂石采用覆盖、避免阳光直射、用冷水冲淋等方式来降低砂石的温度。必要时还可用加冰水为拌合水来降低混凝土的出机温度。在运输的过程中可以采取在运输车的储藏罐上喷淋冰水，在泵送管道上覆盖草席淋洒冰水可以有效的降低混凝土在运输过程中的升温，保证混凝土的浇筑入模温度。
（3） 加强混凝土初期养护
混凝土内外温差所造成的温度梯度引起的应力是造成混凝土表面裂缝的主要原因之一，故在浇筑混凝土后应及时采取保温措施以降低结构物内外温差，减少混凝土表面的裂缝。混凝土的收缩也是混凝土表面产生细小裂缝的主要原因，为防止混凝土水分过快的散失产生干缩裂缝，避免混凝土结构外界环境的干湿交替，应在混凝土浇筑后，及时的采取保湿措施，防止干缩裂缝的出现。
二、温度控制
温度监测技术是现代大体积混凝土施工的先进技术。通过对混凝土温度的监测,实时监控混凝土内部温度变化的情况,采取相应控制措施,可有效控制裂缝的产生。大体积混凝土温度控制的测试内容如下。
1、混凝土绝热温升的测试
混凝土绝热温升的测试有两种方法:间接法和直接法。间接法是用水泥的水化热、水泥用量、混凝土比热、混凝土密度来计算混凝土绝热温升；直接法是用混凝土绝热温升实验仪直接测定混凝土绝热温升。直接法测定结果准确,但是,实验设备和实验过程比较复杂,一般用于大型工程中。中小型工程常不具备这种条件,一般用间接法即可满足要求。
2、混凝土浇筑温度的监测
监测混凝土浇筑时的温度,保证浇筑温度不要超过控制标准,以便控制混凝土浇筑后的温度升高峰值。同时,也包括对混凝土搅拌、运输过程中温度的监测和混凝土原材料温度的监测。
3、养护过程中的温度监测
一般监测浇筑后混凝土内部、表面、底部的温度和环境气温的变化情况,用来控制混凝土的降温速度和内外部温差(一般要求温差ΔT≯25℃),也可用来进一步计算混凝土中的温度应力,确定混凝土的抗拉强度是否大于此时混凝土中产生的拉应力,保证对裂缝的控制。这些监测结果能及时反馈现场大体积混凝土浇筑块内温度变化的实际情况,以及所采用的施工技术措施的效果,为工程技术人员及时采取温控对策提供科学依据。混凝土的浇筑温度,系指混凝土振捣后位于混凝土上表面以下50～100mm深处的温度。混凝土浇筑温度的测试每工作班(8h)不应少于2次。
大体积混凝土浇筑块体内外温差、降温速度及环境温度的测试,一般在前期每2～4h测一次,后期每4～8h测一次。大体积混凝土浇筑块体温度监测点的布置,以能真实反映出混凝土块体的内外温差、降温速度及环境温度為原则。
结束语
总之，大体积混凝土抗裂是一个综合性问题，只有工程参建单位的密切配合。根据工程特点，在结构的防裂设计，材料选用、施工工艺、温控等方面制定切实可行的措施。才能有效解决这一问题。
参考文献
[1] 刘欣.浅谈混凝土的施工温度与裂缝[J]. 科技信息(学术版). 2006(12) ：86—55
[2] 夏锦红,黄家骏,姚小军.大体积混凝土温度裂缝的防控措施[J]. 河南大学学报(自然科学版). 2008(04) ：45—64
[3] 杨清峰,张娟,郭丽.大体积混凝土温度裂缝分析及防控[J]. 科技信息. 2011(03) ：26—33
[4] 李峰,吴伟鹏.浅析住宅工程楼板混凝土的裂缝与施工温度[J]. 中国科技信息. 2006(02) ：74—43