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摘要：分析了大体积混凝土温度裂缝的成因，对材料选择、混凝土浇筑施工及养护措施等方面的控制进行了论述。
关键词：混凝土，大体积，温度裂缝，成因，控制
1.引言
大体积混凝土结构施工时，由于水泥释放水化热，混凝土的温度升高，混凝土内外温差增大。由于混凝土温度剧烈变化，极易发生裂缝。这种由于混凝土温度变化而产生的裂缝，称为温度裂缝。
混凝土结构的温度裂缝，严重的不仅给经济带来重大损失，也给人们的心理带来担忧和害怕的感觉。混凝土结构和建筑的破坏倒塌，一般也都是由于裂缝扩展而引发的。
2.大体积混凝土温度裂缝的成因
大体积混凝土温度裂缝的主要原因是混凝土内外较大的温度差造成的。
混凝土水化热主要集中在浇筑后的1～5d，在此期间由于水化热的积累，使混凝土的温度急剧上升形成所谓的升温阶段，出现了温度峰值。当混凝土水化热达到峰值后，保持短时间的平稳段，随着混凝土的散热，温度开始下降，称之为“降温阶段”。混凝土在升温阶段很快形成并提高强度，随之形成并提高弹性模量，则混凝土的体积膨胀效应开始出现；混凝土在达到温度峰值时，应当说具有较大的强度与弹性模量，随着温度的降低，体积也要相应缩小，同时还要考虑混凝土自身可能产生的收缩变形。大体积混凝土水化热温度曲线如图1所示。
2.1自约束应力引起裂缝
混凝土在升温阶段的中后时段，已经取得一定的强度与弹性模量，并在混凝土内已经有较高温度，表面混凝土由于直接与大气接触散热，温度降低，而混凝土导热系数很小，这就 形成混凝土表面范围内由表及里的降温梯度大，即降温收缩的变化梯度也大。混凝土内部的热胀与表面降温收缩变形不均，及表层范围内降温收缩变形的变化梯度过大，必然引起混凝土表面较大的拉应力而导致开裂，这种裂缝是无规则的表面裂缝，称之为“自约束应力引起的裂缝”。
2.2外约束应力引起裂缝
混凝土升温达到温度峰值后，开始降温，随着不断的降温，体积相应开始逐渐收缩，加之本身的收缩变形影响，这种降温收缩与自身收缩如果作为地基基础底板，必然受到地基的约束。如果基础底板水化热温度峰值越大，降温速度越快，底板长宽尺度较大，地基对底板收缩变形的摩擦阻力加大（如底板在岩基上），则地基对底板的约束变形很大，其约束应力也很大，有可能将底板拉裂。由于形成的约束力是作用于底板下皮，对底板而言是属于偏心受拉，这种裂缝一般出现在底板下皮是属于表面裂缝，垂直于板的纵向沿着横向扩展，每隔一定距离，相互接近平行，随着降温收缩而不断加宽，沿着截面高度不断向上延伸。由于板底截面厚度一般较大，一般不会形成贯穿截面的通缝。
3.大体积混凝土温度裂缝的控制
3.1材料的选择
（1）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。试验表明：水泥中铝酸三钙和硅酸三钙含量高的，水化热较高，所以，为了减少水泥的水化热，必须降低熟料中铝酸三钙和硅酸三钙的含量。在施工中一般采用中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥。
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，试验表明比表面积每增加100cm2/g，1d的水化热增加17J/g～21 J/g，7d和20d均增加4J/g～12J/g
（2）骨料
粗骨料宜采用连续级配，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，每立方米的水泥砂浆用量和水泥用量就越小，水化热就随之降低，对防止温度裂缝的产生有利。
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少，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。
（3）外加剂的选用
选用优质外加剂，可以在混凝土中掺入一定数量的优质粉煤灰和减水剂。粉煤灰不但能替代部分水泥，而且粉煤灰颗粒呈球状具有滚动效应，可改善混凝土的流變特性，并可增加泵送混凝土要求的0.315 mm以下细粒的含量，从而改善混凝土的可泵性，降低水泥的水化热。
掺加粉煤灰可以改善混凝土的后期强度，但其早期抗拉强度稍有降低，因此对混凝土早期抗裂要求较高的工程，粉煤灰的掺人量应少一些。
掺入粉煤灰等掺合料，应符合现行国家标准《煤灰混凝土应用技术规范》GBJ146、《粉煤灰在混凝土和砂浆中的应用技术规程JGJ28的规定。掺入的外加剂，应符合现行国家标准《混凝土外加剂》GB8076、《混凝土外加剂应用技术规范》GBJ50ll9等规范的要求。
3.2混凝土浇筑施工控制
（1）混凝土的浇筑可采用斜面分层布料方法施工，即“一次浇筑、一个坡度、分层浇筑、顺序推进、一次到顶”。采用插人式振捣棒，每个混凝土泵配备3台插入式振捣棒，分3处布置。第一处布置在出料点，为防止混凝土集中堆积，先振捣出料口处混凝土，使混凝土形成自然流淌坡度；第二处布置在坡脚处，确保混凝土下部密实；第三处布置在斜面中部，在斜面上各点严格控制振捣时间、移动距离和插入深度。每个浇筑区域的振捣由专人负责。特别加强最后一层的振捣，严防漏振。
（2）对于厚度>3m的大体积混凝土可采用分层连续浇筑，每次分层浇筑厚度<400mm。每一层浇筑的混凝土必须在下层混凝土初凝之前振捣结束。上层混凝土振捣时，振捣棒必须插入下层50mm左右，进行超深振捣。
（3）采取二次振捣工艺，在混凝土初凝之前进行第二次振捣，可以提高混凝土的密实度和抗拉强度，减少混凝土收缩变形。
（4）为防止混凝土在钢筋下部泌水或混凝土表面产生细小裂缝，在混凝土初凝前，用长刮扛刮平表面，并用木抹子搓毛压实，搓毛后立即用1层塑料薄膜、2层草垫子覆盖，防止混凝土温差过大和表面失水。
（5）大体积混凝土温度峰值大小，与原材料带入的初始热量有关，其施工浇筑宜选在气温较低季节进行，由于环境气温低，砂、石、水泥、拌合水、掺合料温度均较低，原材料带入热量小；由于气温低，水泥水化速度放慢，使水化热温度峰值低并向后延迟，同时也会减小季节降温的温差值。如果工期要求需要在气温高的夏季施工，必须采取能降低原材料温度的措施，控制入模温度使其尽量减小。
3.3做好养护措施
养护是防止大体积混凝土开裂的关键，大体积混凝土应加强早期养护，搞好混凝土的保温保湿。
（1）由于水化放热会使大体积混凝土温度持续升高，如果气温不是过低，在升温的一段时间内应加强散热，如模板洒水降温等。
（2）混凝土处于降温阶段则要保温覆盖，在混凝土表面覆盖塑料薄膜和草袋，保证温度缓慢下降，降低混凝土内外的温度梯度，减小温度收缩应力，适当加强养护时间，混凝土养护时间以混凝土内部温度与大气环境平均温度之差小于20℃以下为标准。
（3）条件允许时，在每层混凝土浇筑完毕待混凝土终凝后立即在上表面做蓄水养护，以推迟混凝土表面温度的迅速散失，控制混凝土表面温度与内部中心温度或外界气温的差值，防止混凝土表面开裂。
（4）养护期间不得中断冷却水及养护用水的供应，要加强施工中的温度检测和管理，及时调整保温和养护措施。
4.结束语
由于大体积混凝土结构或构件多是隐蔽工程，使用上有防水抗渗要求，安全上有耐久性要求，抗裂、限裂就显得尤为重要，而温度裂缝是大体积混凝土开裂的主要原因，所以我们要防止大体积混凝土裂缝，就必须要分析大体积混凝土温度裂缝成因并且有根据地采取控制措施。
关键词：混凝土，大体积，温度裂缝，成因，控制
1.引言
大体积混凝土结构施工时，由于水泥释放水化热，混凝土的温度升高，混凝土内外温差增大。由于混凝土温度剧烈变化，极易发生裂缝。这种由于混凝土温度变化而产生的裂缝，称为温度裂缝。
混凝土结构的温度裂缝，严重的不仅给经济带来重大损失，也给人们的心理带来担忧和害怕的感觉。混凝土结构和建筑的破坏倒塌，一般也都是由于裂缝扩展而引发的。
2.大体积混凝土温度裂缝的成因
大体积混凝土温度裂缝的主要原因是混凝土内外较大的温度差造成的。
混凝土水化热主要集中在浇筑后的1～5d，在此期间由于水化热的积累，使混凝土的温度急剧上升形成所谓的升温阶段，出现了温度峰值。当混凝土水化热达到峰值后，保持短时间的平稳段，随着混凝土的散热，温度开始下降，称之为“降温阶段”。混凝土在升温阶段很快形成并提高强度，随之形成并提高弹性模量，则混凝土的体积膨胀效应开始出现；混凝土在达到温度峰值时，应当说具有较大的强度与弹性模量，随着温度的降低，体积也要相应缩小，同时还要考虑混凝土自身可能产生的收缩变形。大体积混凝土水化热温度曲线如图1所示。
2.1自约束应力引起裂缝
混凝土在升温阶段的中后时段，已经取得一定的强度与弹性模量，并在混凝土内已经有较高温度，表面混凝土由于直接与大气接触散热，温度降低，而混凝土导热系数很小，这就 形成混凝土表面范围内由表及里的降温梯度大，即降温收缩的变化梯度也大。混凝土内部的热胀与表面降温收缩变形不均，及表层范围内降温收缩变形的变化梯度过大，必然引起混凝土表面较大的拉应力而导致开裂，这种裂缝是无规则的表面裂缝，称之为“自约束应力引起的裂缝”。
2.2外约束应力引起裂缝
混凝土升温达到温度峰值后，开始降温，随着不断的降温，体积相应开始逐渐收缩，加之本身的收缩变形影响，这种降温收缩与自身收缩如果作为地基基础底板，必然受到地基的约束。如果基础底板水化热温度峰值越大，降温速度越快，底板长宽尺度较大，地基对底板收缩变形的摩擦阻力加大（如底板在岩基上），则地基对底板的约束变形很大，其约束应力也很大，有可能将底板拉裂。由于形成的约束力是作用于底板下皮，对底板而言是属于偏心受拉，这种裂缝一般出现在底板下皮是属于表面裂缝，垂直于板的纵向沿着横向扩展，每隔一定距离，相互接近平行，随着降温收缩而不断加宽，沿着截面高度不断向上延伸。由于板底截面厚度一般较大，一般不会形成贯穿截面的通缝。
3.大体积混凝土温度裂缝的控制
3.1材料的选择
（1）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。试验表明：水泥中铝酸三钙和硅酸三钙含量高的，水化热较高，所以，为了减少水泥的水化热，必须降低熟料中铝酸三钙和硅酸三钙的含量。在施工中一般采用中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥。
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，试验表明比表面积每增加100cm2/g，1d的水化热增加17J/g～21 J/g，7d和20d均增加4J/g～12J/g
（2）骨料
粗骨料宜采用连续级配，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，每立方米的水泥砂浆用量和水泥用量就越小，水化热就随之降低，对防止温度裂缝的产生有利。
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少，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。
（3）外加剂的选用
选用优质外加剂，可以在混凝土中掺入一定数量的优质粉煤灰和减水剂。粉煤灰不但能替代部分水泥，而且粉煤灰颗粒呈球状具有滚动效应，可改善混凝土的流變特性，并可增加泵送混凝土要求的0.315 mm以下细粒的含量，从而改善混凝土的可泵性，降低水泥的水化热。
掺加粉煤灰可以改善混凝土的后期强度，但其早期抗拉强度稍有降低，因此对混凝土早期抗裂要求较高的工程，粉煤灰的掺人量应少一些。
掺入粉煤灰等掺合料，应符合现行国家标准《煤灰混凝土应用技术规范》GBJ146、《粉煤灰在混凝土和砂浆中的应用技术规程JGJ28的规定。掺入的外加剂，应符合现行国家标准《混凝土外加剂》GB8076、《混凝土外加剂应用技术规范》GBJ50ll9等规范的要求。
3.2混凝土浇筑施工控制
（1）混凝土的浇筑可采用斜面分层布料方法施工，即“一次浇筑、一个坡度、分层浇筑、顺序推进、一次到顶”。采用插人式振捣棒，每个混凝土泵配备3台插入式振捣棒，分3处布置。第一处布置在出料点，为防止混凝土集中堆积，先振捣出料口处混凝土，使混凝土形成自然流淌坡度；第二处布置在坡脚处，确保混凝土下部密实；第三处布置在斜面中部，在斜面上各点严格控制振捣时间、移动距离和插入深度。每个浇筑区域的振捣由专人负责。特别加强最后一层的振捣，严防漏振。
（2）对于厚度>3m的大体积混凝土可采用分层连续浇筑，每次分层浇筑厚度<400mm。每一层浇筑的混凝土必须在下层混凝土初凝之前振捣结束。上层混凝土振捣时，振捣棒必须插入下层50mm左右，进行超深振捣。
（3）采取二次振捣工艺，在混凝土初凝之前进行第二次振捣，可以提高混凝土的密实度和抗拉强度，减少混凝土收缩变形。
（4）为防止混凝土在钢筋下部泌水或混凝土表面产生细小裂缝，在混凝土初凝前，用长刮扛刮平表面，并用木抹子搓毛压实，搓毛后立即用1层塑料薄膜、2层草垫子覆盖，防止混凝土温差过大和表面失水。
（5）大体积混凝土温度峰值大小，与原材料带入的初始热量有关，其施工浇筑宜选在气温较低季节进行，由于环境气温低，砂、石、水泥、拌合水、掺合料温度均较低，原材料带入热量小；由于气温低，水泥水化速度放慢，使水化热温度峰值低并向后延迟，同时也会减小季节降温的温差值。如果工期要求需要在气温高的夏季施工，必须采取能降低原材料温度的措施，控制入模温度使其尽量减小。
3.3做好养护措施
养护是防止大体积混凝土开裂的关键，大体积混凝土应加强早期养护，搞好混凝土的保温保湿。
（1）由于水化放热会使大体积混凝土温度持续升高，如果气温不是过低，在升温的一段时间内应加强散热，如模板洒水降温等。
（2）混凝土处于降温阶段则要保温覆盖，在混凝土表面覆盖塑料薄膜和草袋，保证温度缓慢下降，降低混凝土内外的温度梯度，减小温度收缩应力，适当加强养护时间，混凝土养护时间以混凝土内部温度与大气环境平均温度之差小于20℃以下为标准。
（3）条件允许时，在每层混凝土浇筑完毕待混凝土终凝后立即在上表面做蓄水养护，以推迟混凝土表面温度的迅速散失，控制混凝土表面温度与内部中心温度或外界气温的差值，防止混凝土表面开裂。
（4）养护期间不得中断冷却水及养护用水的供应，要加强施工中的温度检测和管理，及时调整保温和养护措施。
4.结束语
由于大体积混凝土结构或构件多是隐蔽工程，使用上有防水抗渗要求，安全上有耐久性要求，抗裂、限裂就显得尤为重要，而温度裂缝是大体积混凝土开裂的主要原因，所以我们要防止大体积混凝土裂缝，就必须要分析大体积混凝土温度裂缝成因并且有根据地采取控制措施。