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[摘 要]混凝土在现代工程建设中占有重要地位。而由于大体积高性能混凝土其体积大，表面积小，水泥水化热释放比较集中，内部温度上升比较快等特点，混凝土的裂缝较为普遍，在桥梁工程中裂缝几乎无所不在。尽管我们在施工中采取各种措施，但是裂缝仍然有出现。影响结构安全和正常使用，所以必须从根本上分析，来保证施工的质量。
[关键词]大体积高性能混凝土 裂缝 施工措施
中图分类号：TU755 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）04-0120-01
1 大体积高性能混凝土的裂缝
大体积高性能混凝土内出现的裂缝按深度的不同，分为贯穿裂缝，深层裂缝及表面裂缝三种。贯穿裂缝是由混凝土表面裂缝发展为深层裂缝，最终形成贯穿裂缝，它切断了结构的断面，破坏结构的整体性和稳定性，其危害是严重的。而深层裂缝部分地切断了结构断面，也有一定危害性。
大体积高性能混凝土施工阶段所产生的温度裂缝，一方面是混凝土内部因素：由于内外温差而产生的。另一方面是混凝土的外部因素：结构的外部约束和混凝土各质点间的约束，阻止混凝土收缩变形，混凝土抗压强度较大，但抗拉能力却很小，所以温度应力一旦超过混凝土能承受的抗拉强度时，即会出现裂缝。这种裂缝的宽度在允许限值内，一般不会影响结构的强度，但却对结构的耐久性有影响。
2 大体积混凝土裂缝产生的主要原因
大体积混凝土结构裂缝的发生是由多种因素引起的，各类裂缝产生的主要影响因素如下：
2.1 水泥水化热的影响
水泥水化过程中放出大量的热，且主要集中在浇筑后的7d左右，一般每克水泥可以放出500J左右的热量，如果以水泥用量350kg/m3 ～550kg/m3来计算，每立方米混凝土将释放出17500KJ～27500的热量，从而使混凝土内部温度升高（可达70℃左右，甚至更高）尤其对大体积混凝土来讲，这种现象更加严重 因为混凝土内部和表面的散热条件不同，故混凝土中心温度很高，就会形成温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时混凝土表面就会产生裂缝。
2.2 混凝土的收缩
混凝土在空气中硬结时体积减小的现象称为混凝土收缩。混凝土在不受外力的情况下的这种自发变形，受到外部约束时（支撑条件、钢筋等），将在混凝土中产生拉应力，使得混凝土开裂。引起混凝土的裂缝主要有塑性收缩、干燥收缩和温度收缩等三种。在硬化初期主要是水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化，后期主要是混凝土内部自由水分蒸发而引起的干缩变形。
2.3 外界气温湿度变化的影响
大体积混凝土结构在施工期间，外界气温的变化对防止大体积混凝土裂缝的产生起着很大的影响。混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温度和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。浇筑温度与外界气温有着直接关系，外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也就会愈高；如果外界温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温差梯度。如果外界温度的下降过快，会造成很大的温度应力，极其容易引发混凝土的开裂。
3 大体积混凝土施工质量控制措施
3.1 大体积混凝土配合比设计
高性能混凝土在配制上的特点是低水灰比，选用优质原材料，除水泥、水和骨料外，必须掺加足够数量的矿物集料和高效减水剂，减少水泥用量、混凝土内部孔隙率和体积收缩，提高强度和耐久性。高性能混凝土的配合比参数主要有水胶比、水胶比确定下来的浆集比（反应一定水胶比下的胶凝材料总量或用水量）、水胶比和浆集比确定下来的砂石比（反应一定浆集比下的砂率或粗骨料体积）和高效减水剂用量。
3.1.1 原材料选用
由于水泥的用量直接影响着水化热的多少，大体积混凝土应选用水化热较低的水泥，如低热矿渣硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥等，并尽可能减少水泥用量。细骨料宜采用II区中砂，因为使用中砂比用细砂可减少水及水泥的用量。粗骨料宜选用质地均匀坚固，颗粒形状和级配良好，吸水率低，孔隙率小，无潜在碱活性的碎石，以减少混凝土收缩变形。
3.2 温控措施及施工现场控制
3.2.1 温度预测分析
根据现场混凝土配合比和施工中的气温气候情况及各种养护方案，采用计算机仿真技术对混凝土施工期温度场和温差进行计算机模拟动态预测，提供结构沿厚度方向的温度分布及随混凝土龄期变化情况，制定混凝土在施工期内不产生温度裂缝的温控标准，进行保温养护优化选择。
3.2.2 混凝土浇筑方案
采用延缓温差梯度和降温梯度的措施，在浇筑前经详细计算安排分块、分层浇筑次序、流向、浇筑厚度、宽度、长度、前后浇筑的搭接时间；控制混凝土温度并加强振捣，严格控制振捣时间，移动距离和插入深度，保证振捣密实，严防漏振和过振，确保混凝土均匀密实；一般浇筑后3～4h内初步用木长刮尺刮平，初凝前用铁滚筒碾压2遍，再用木抹子搓平压实，以控制表面龟裂；混凝土浇灌完后，立即采取有效的保温措施并按规定覆盖养护。
3.2.3 混凝土温度监测
在混凝土内部外部设置温度测点，设置保温材料温度测点及养护水温度测点，现场温度监测数据由数据采集仪自动采集并进行整理分析。每一测点的温度值、各测位中心测点与表层测点的温差值，作为研究调整控温措施的依据，防止混凝土出现温度裂缝。
3.2.4 温度应力检测
为反映温控效果可在少数混凝土层中埋设应变计进行温度应力检测，应变计沿水平方向布置检测水平方向应力分量。
3.2.5 通水冷却
采用薄壁钢管在一些混凝土浇筑分层中埋冷却水管，冷却水管使用前进行试水，防止管道漏水和阻塞，根据混凝土内部温度监测，控制冷却水管进水流量及温度。
3.3 控制混凝土入模温度
混凝土的入模温度是原材料温度+搅拌升温+运输过程升温+泵送管内摩擦升温的总和。可以控制温度的环节，第一是原材料温度，第二是泵送管内摩擦升温。采取的措施是，拌和站对砂石料进行覆盖（修建封闭式料仓），防止砂石料蓄热，搅拌水用地下深井水或加入冰块进行降温，控制混凝土的出机温度；用棉毡将泵送管包裹，防止太阳直晒，不断用凉水冲湿降温。
3.4 热工计算
大体积混凝土施工前需进行热工计算，确定降温或保温措施。热工计算主要根据水泥和矿物掺合料的水化热，混凝土的容重和比热计算混凝土在绝热情况下的混凝土最高中心温度。
— 最高中心温度，℃；
— 单位体积水泥用量，kg/m3；
— 单位质量水泥累积放热总量，kJ/kg；
— 单位体积矿物掺合料用量，kg/m3；
— 单位质量矿物掺合料累积放热总量kJ/kg；
— 混凝土容重，kg/m3；
— 混凝土比热，kJ/kg·℃；
— 混凝土入模溫度，℃。
5 结束语
大体积高性能混凝土结构的施工技术直接关系到混凝土结构的使用性能，如何采取更好的方法来降低混凝土的水化热，混凝土原材料的温度是否可以再降低，还有待研究。以上是我对大体积高性能混凝土施工技术的一些拙见，希望能对工建设起到一些积极的作用。
参考文献
[1] 徐至钧.混凝土结构裂缝预防与修复.机械工业出版社.2011-01.
[2] 张雄.混凝土结构裂缝防治技术.化学工业出版社.2007-1.
[3] 徐有邻.混凝土结构工程裂缝的判断与处理.中国建筑工业出版社.2010-03.
[关键词]大体积高性能混凝土 裂缝 施工措施
中图分类号：TU755 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）04-0120-01
1 大体积高性能混凝土的裂缝
大体积高性能混凝土内出现的裂缝按深度的不同，分为贯穿裂缝，深层裂缝及表面裂缝三种。贯穿裂缝是由混凝土表面裂缝发展为深层裂缝，最终形成贯穿裂缝，它切断了结构的断面，破坏结构的整体性和稳定性，其危害是严重的。而深层裂缝部分地切断了结构断面，也有一定危害性。
大体积高性能混凝土施工阶段所产生的温度裂缝，一方面是混凝土内部因素：由于内外温差而产生的。另一方面是混凝土的外部因素：结构的外部约束和混凝土各质点间的约束，阻止混凝土收缩变形，混凝土抗压强度较大，但抗拉能力却很小，所以温度应力一旦超过混凝土能承受的抗拉强度时，即会出现裂缝。这种裂缝的宽度在允许限值内，一般不会影响结构的强度，但却对结构的耐久性有影响。
2 大体积混凝土裂缝产生的主要原因
大体积混凝土结构裂缝的发生是由多种因素引起的，各类裂缝产生的主要影响因素如下：
2.1 水泥水化热的影响
水泥水化过程中放出大量的热，且主要集中在浇筑后的7d左右，一般每克水泥可以放出500J左右的热量，如果以水泥用量350kg/m3 ～550kg/m3来计算，每立方米混凝土将释放出17500KJ～27500的热量，从而使混凝土内部温度升高（可达70℃左右，甚至更高）尤其对大体积混凝土来讲，这种现象更加严重 因为混凝土内部和表面的散热条件不同，故混凝土中心温度很高，就会形成温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时混凝土表面就会产生裂缝。
2.2 混凝土的收缩
混凝土在空气中硬结时体积减小的现象称为混凝土收缩。混凝土在不受外力的情况下的这种自发变形，受到外部约束时（支撑条件、钢筋等），将在混凝土中产生拉应力，使得混凝土开裂。引起混凝土的裂缝主要有塑性收缩、干燥收缩和温度收缩等三种。在硬化初期主要是水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化，后期主要是混凝土内部自由水分蒸发而引起的干缩变形。
2.3 外界气温湿度变化的影响
大体积混凝土结构在施工期间，外界气温的变化对防止大体积混凝土裂缝的产生起着很大的影响。混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温度和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。浇筑温度与外界气温有着直接关系，外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也就会愈高；如果外界温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温差梯度。如果外界温度的下降过快，会造成很大的温度应力，极其容易引发混凝土的开裂。
3 大体积混凝土施工质量控制措施
3.1 大体积混凝土配合比设计
高性能混凝土在配制上的特点是低水灰比，选用优质原材料，除水泥、水和骨料外，必须掺加足够数量的矿物集料和高效减水剂，减少水泥用量、混凝土内部孔隙率和体积收缩，提高强度和耐久性。高性能混凝土的配合比参数主要有水胶比、水胶比确定下来的浆集比（反应一定水胶比下的胶凝材料总量或用水量）、水胶比和浆集比确定下来的砂石比（反应一定浆集比下的砂率或粗骨料体积）和高效减水剂用量。
3.1.1 原材料选用
由于水泥的用量直接影响着水化热的多少，大体积混凝土应选用水化热较低的水泥，如低热矿渣硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥等，并尽可能减少水泥用量。细骨料宜采用II区中砂，因为使用中砂比用细砂可减少水及水泥的用量。粗骨料宜选用质地均匀坚固，颗粒形状和级配良好，吸水率低，孔隙率小，无潜在碱活性的碎石，以减少混凝土收缩变形。
3.2 温控措施及施工现场控制
3.2.1 温度预测分析
根据现场混凝土配合比和施工中的气温气候情况及各种养护方案，采用计算机仿真技术对混凝土施工期温度场和温差进行计算机模拟动态预测，提供结构沿厚度方向的温度分布及随混凝土龄期变化情况，制定混凝土在施工期内不产生温度裂缝的温控标准，进行保温养护优化选择。
3.2.2 混凝土浇筑方案
采用延缓温差梯度和降温梯度的措施，在浇筑前经详细计算安排分块、分层浇筑次序、流向、浇筑厚度、宽度、长度、前后浇筑的搭接时间；控制混凝土温度并加强振捣，严格控制振捣时间，移动距离和插入深度，保证振捣密实，严防漏振和过振，确保混凝土均匀密实；一般浇筑后3～4h内初步用木长刮尺刮平，初凝前用铁滚筒碾压2遍，再用木抹子搓平压实，以控制表面龟裂；混凝土浇灌完后，立即采取有效的保温措施并按规定覆盖养护。
3.2.3 混凝土温度监测
在混凝土内部外部设置温度测点，设置保温材料温度测点及养护水温度测点，现场温度监测数据由数据采集仪自动采集并进行整理分析。每一测点的温度值、各测位中心测点与表层测点的温差值，作为研究调整控温措施的依据，防止混凝土出现温度裂缝。
3.2.4 温度应力检测
为反映温控效果可在少数混凝土层中埋设应变计进行温度应力检测，应变计沿水平方向布置检测水平方向应力分量。
3.2.5 通水冷却
采用薄壁钢管在一些混凝土浇筑分层中埋冷却水管，冷却水管使用前进行试水，防止管道漏水和阻塞，根据混凝土内部温度监测，控制冷却水管进水流量及温度。
3.3 控制混凝土入模温度
混凝土的入模温度是原材料温度+搅拌升温+运输过程升温+泵送管内摩擦升温的总和。可以控制温度的环节，第一是原材料温度，第二是泵送管内摩擦升温。采取的措施是，拌和站对砂石料进行覆盖（修建封闭式料仓），防止砂石料蓄热，搅拌水用地下深井水或加入冰块进行降温，控制混凝土的出机温度；用棉毡将泵送管包裹，防止太阳直晒，不断用凉水冲湿降温。
3.4 热工计算
大体积混凝土施工前需进行热工计算，确定降温或保温措施。热工计算主要根据水泥和矿物掺合料的水化热，混凝土的容重和比热计算混凝土在绝热情况下的混凝土最高中心温度。
— 最高中心温度，℃；
— 单位体积水泥用量，kg/m3；
— 单位质量水泥累积放热总量，kJ/kg；
— 单位体积矿物掺合料用量，kg/m3；
— 单位质量矿物掺合料累积放热总量kJ/kg；
— 混凝土容重，kg/m3；
— 混凝土比热，kJ/kg·℃；
— 混凝土入模溫度，℃。
5 结束语
大体积高性能混凝土结构的施工技术直接关系到混凝土结构的使用性能，如何采取更好的方法来降低混凝土的水化热，混凝土原材料的温度是否可以再降低，还有待研究。以上是我对大体积高性能混凝土施工技术的一些拙见，希望能对工建设起到一些积极的作用。
参考文献
[1] 徐至钧.混凝土结构裂缝预防与修复.机械工业出版社.2011-01.
[2] 张雄.混凝土结构裂缝防治技术.化学工业出版社.2007-1.
[3] 徐有邻.混凝土结构工程裂缝的判断与处理.中国建筑工业出版社.2010-03.