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摘要：大体积混凝土具有结构体积大、承受荷载大、水泥水化热大、内部受力相对复杂等结构特点。在施工上，结构整体性要求高，一般要求整体浇筑，不留施工缝。这些特点的存在，导致在工程实践中，大体积混凝土出现一些质量通病。文章对建筑工程大体积混凝土质量通病进行讨论，并就其施工质量控制谈一些看法。
关键词：建筑工程；大体积混凝土；质量控制
大体积混凝土具有结构体积大、承受荷载大、水泥水化热大、内部受力相对复杂等结构特点。在施工上，结构整体性要求高，一般要求整体浇筑，不留施工缝。这些特点的存在，导致在工程实践中，大体积混凝土出现一些质量通病。本文对建筑工程大体积混凝土质量通病进行讨论，并就其质量控制谈一些看法。
一、大体积混凝土的质量通病大体积混凝土质量通病有以下几种类型：1．施工冷缝。因大体积混凝土的混凝土浇筑量大，在分层浇筑中，前后分层没有控制在混凝土的初凝之前；混凝土供应不足或遇到停水、停电及其它恶劣气候等因素的影响，致使混凝土不能连续浇筑而出现冷缝。2．泌水现象。上、下浇筑层施工间隔时间较长，各分层之间产生泌水层，它将导致混凝土强度降低、脱皮、起砂等不良后果。3．混凝土表面水泥浆过厚。因大体积混凝土的量大，且多数是用泵送，因此在混凝土表面的水泥浆会产生过厚现象。 4．早期温度裂缝。在混凝土浇筑后由于早期内外温度差过大（25℃以上）的影响，大体积混凝土会产生两种温度裂缝：（1）表面裂缝：大体积混凝土浇筑后水泥的水化热量大，由于体积大，水化热聚集在内部不易散发，混凝土内部温度显著升高，而表面散热较快，这样形成较大的内外温差，内部产生压应力，表面产生拉应力，而砼的早期抗拉强度很低，因而出现裂缝。这种温差一般仅在表面处较大，离开表面就很快减弱，因此裂缝只在接近表面的范围内发生，表面层以下结构仍保持完整；（2）贯穿性裂缝：由于结构温差较大，受到外界的约束而引起的。当大体积砼浇筑在约束地基（例如桩基）上时，又没有采取特殊措施降低、放松或取消约束，或根本无法消除约束时易导致拉应力超过混凝土的极限抗拉强度而在约束接触处产生裂缝，甚至会贯穿整个表面产生贯穿性裂缝。
二、大体积混凝土施工质量控制
1．设计方面。
（1）大体积混凝土的强度等级宜在C20～C35范围内选用。随着高层和超高层建筑物不断出现，大体积混凝土的强度等级日趋增高，出现C40～C55等高强混凝土，设计强度过高，水泥用量过大，必然造成混凝土水化热过高，混凝土块体内部温度高，混凝土内外温差超过30℃以上，温度应力容易超过混凝土的抗拉强度，产生开裂。竖向受力结构可以用高强混凝土减小截面，而对于大体积混凝土底板应在满足抗弯及抗冲切计算要求下，采用C20～C35的混凝土，避免设计上“强度越高越好”的错误概念。考虑到建设周期长的特点，在保证基础有足够强度、满足使用要求的前提下，可以利用混凝土60d或90d的后期强度作为混凝土强度评定、工程交工验收及混凝土配合比设计的依据，这样可以减少混凝土中的水泥用量，以降低混凝土浇筑块体的温度升高。
（2）大体积混凝土基础除应满足承载力和构造要求外，还应增配承受因水泥水化热引起的温度应力及控制裂缝开展的钢筋，以构造钢筋来控制裂缝，配筋应尽可能采用小直径、小间距。采用直径8～14mm的钢筋和100～150mm间距是比较合理的。截面的配筋率不小于0.3％，应在0.3％～0.5％之间。
2．优选原材料与控制配合比。
（1）选用水化热低、水化速度较慢的水泥。混凝土温度的升高不仅与水泥用量有关，还与水泥品种有关。水泥水化过程中产生的热量能升高混凝土的温度，温度升高的程度取决于混凝土浇注时的体积、周围环境、混凝土的水泥用量，通常认为每45kg普通硅酸盐水泥水化产生的热量可使混凝土温度升高5℃～9℃。所以，在水泥用量相同的条件下，选用水化热低、凝结时间长的水泥，能够有效降低水化热。普通硅酸盐水泥水化热较大，不宜采用；矿渣硅酸盐水泥与火山灰水泥水化反应慢，水化热低，后期强度高，大体积混凝土中广泛采用。
（2）掺加粉煤灰。水泥用量大的混凝土产生的水化热也大，特别对于高强度混凝土，相应单方水泥用量较多，水化热引起的混凝土内部温升较普通混凝土要大。所以，在不影响混凝土标号和坍落度等使用性能的前提下，适当减少水泥用量，即可达到降低水化热的目的。在混凝土中掺入粉煤灰，来取代部分水泥，可降低混凝土的水化温升，同时使配制的混凝土具有更好的和易性。而且粉煤灰中含有的活性氧化硅、活性氧化铝与水泥、水产生水化反应后生成稳定的水化硅酸钙与水化铝酸钙，而这类水化物更有助于混凝土的硬化，提高混凝土的后期强度。有资料显示，浇注深度为2. 5 m 处混凝土温度，掺30 %粉煤灰的混凝土比纯水泥混凝土温度降低约7 ℃。文献[3 ]中的试验表明，掺入30 %～60 %粉煤灰可使水泥7 d 水化热降低10 %～50 %。
（3）加入缓凝剂。为了减少水化热，降低混凝土温度，往往希望混凝土缓凝，即延长混凝土初凝时间。试验表明，加入缓凝剂后，水泥的初凝时间可分别延长1～4 h 不等，从而推迟混凝土放热峰值出现的时间，由于混凝土的强度会随龄期的增长而增大，所以等放热峰值出现时，混凝土强度也增大了，从而减小温度裂缝出现的机率。
（4）加入低碱型混凝土膨胀剂。加入了低碱型混凝土膨胀剂，膨胀效果好，水化产物稳定， 在水化初期产生微膨胀， 随着水化进行保持缓慢膨胀的趋势， 后期膨胀稳定， 28d 基本无收缩。微膨胀作用可有效补偿收缩， 混凝土的早期抗拉强度也得到较大的增长。当混凝土开始收缩时， 其抗拉强度已增长到足以抵抗收缩产生的拉应力， 从而防止和大大减轻混凝土的收缩开裂， 达到抗裂的目的。
（5）精心设计混凝土配合比。在保证混凝土具有良好工作性的情况下，应尽可能地降低混凝土的单位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水胶比）二掺（摻高效减水剂和高性能引气剂）一高（高粉煤灰掺量）”的设计准则，生产出高强、高韧性、中弹、低热和高极拉值的抗裂混凝土。
3．施工控制措施。
（1）优选混凝土各种原材料。在条件许可情况下，应优先选用收缩性小的或具有微膨胀性的水泥。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%，应选择线膨胀系数小、岩石弹模较低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料。砂除满足骨料规范要求外，应适当放宽石粉或细粉含量，砂子中石粉比例一般在15%-18%之间为宜。粉煤灰只要细度与水泥颗粒相当，烧失量小，含硫量和含碱量低，需水量比小，均可掺用在混凝土中使用。高效减水剂和引气剂复合使用对减少大体积混凝土单位用水量和胶凝材料用量，改善新拌混凝土的工作度，提高硬化混凝土的力学、热学、变形、耐久性等性能起着极为重要的作用，也是混凝土向高性能化发展不可或缺的重要组分。
（2）降低水泥水化热。提高混凝土的施工工艺，改善混凝土的品质，增大早期水化热散发量， 降低水泥水化热。其中：①混凝土的入模温度不宜过高（ 但不得低于+5℃），以便降低混凝土浇筑之前的含热量；②严格按施工配合比掺加粉煤灰、缓凝剂，以降低混凝土的水化热量及保证混凝土的设计强度；③混凝土采取分层浇筑，每层浇筑的厚度不宜过高， 每层按30cm厚浇筑，并控制浇筑的速度不宜过快，以能满足混凝土的上下层接茬质量要求为宜，一般每层按3h～4h 控制，以便于浇筑成型的混凝土散发水化热， 并推迟混凝土水化热的高峰期；④表面混凝土在初凝以后和终凝以前要进行多次压实抹光，以消除初期混凝土表面的裂缝。
（3）控制混凝土浇筑温度。混凝土的内部温度是水化热的绝热温升、浇筑温度和结构的散热温度等各种温度的叠加。浇筑温度越高， 混凝土的内部温度值也越高。因此浇筑温度也是引起大体积混凝土内部收缩开裂的一个不可忽视的重要因素， 在施工过程中应严格控制。混凝土每次浇筑之前， 通过测量水泥、粉煤灰、砂、石子、水的温度以估算浇筑温度， 通过对集料进行喷淋水、加冰搅拌以降温等办法控制混凝土温度。
（4）设置冷却水管降低水化热。承台中设置冷却水管。冷却管采用热传导性能较好，并有一定强度的输水黑铁管，设置进水口和出水口，自浇筑混凝土时即通入冷水，通过冷水循环降低混凝土水化热。施工中定时测温，根据水温调节流量， 使进水口和出水口水温温差在10℃以内。
（5）采用二次抹压技术。混凝土入模振捣，表层刮平抹压1h～2h 后，即在混凝土初凝前对混凝土表面进行二次抹压，消除混凝土干缩、沉缩和塑性收缩产生的表面裂缝，增加混凝土内部密实度。但是二次抹压时间必须掌握恰当，过早抹压没有效果，过晚抹压混凝土已进入初凝状态，失去塑性，消除不了混凝土表面已出现的裂缝。
（6）采取表面保温措施。在加强混凝土体内降温措施的同时，在边界上采用了适当的保温措施， 如在结构外露的混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料（ 如草袋、锯木、湿砂等），控制外部混凝土与内部混凝土之间的最大温差不超过25℃～30℃，以防止出现裂纹。
（7）做好混凝土养护。混凝土水化热在前10 天为发热升温期，后10 天为散热降温期。在龄期内前l5天要加强养护，后15天也不能大意。
（8）控制拆模时间。根据工程的实际情况，尽量延缓拆模时间，这样混凝土具有一定的强度，可以抵抗可能产生的温度应力。为了防止拆模后外界温度陡降引起温度应力， 拆模后混凝土表面温度不应下降15℃以上。拆模后，立即回土覆盖，控制内外温差。
三、结语
综上所述，在大体积混凝土施工过程中，为了保證混凝土施工质量，在优化原材料和施工配合比、采用切实可行的混凝土浇筑方案、做好混凝土养护和测温等方面采取有效技术措施，坚持管理，完全可以让温度裂缝、施工裂缝等质量通病得到有效的控制。
参考文献
[1]赵锋．大体积混凝土裂缝产生的原因分析与裂缝防治措施[J]．当代经理人（中旬刊），2006，（6）．
[2]楼田山，黄雄．浅析混凝土工程质量通病的防治措施[J]．建筑管理现代化，2004，（4）．
关键词：建筑工程；大体积混凝土；质量控制
大体积混凝土具有结构体积大、承受荷载大、水泥水化热大、内部受力相对复杂等结构特点。在施工上，结构整体性要求高，一般要求整体浇筑，不留施工缝。这些特点的存在，导致在工程实践中，大体积混凝土出现一些质量通病。本文对建筑工程大体积混凝土质量通病进行讨论，并就其质量控制谈一些看法。
一、大体积混凝土的质量通病大体积混凝土质量通病有以下几种类型：1．施工冷缝。因大体积混凝土的混凝土浇筑量大，在分层浇筑中，前后分层没有控制在混凝土的初凝之前；混凝土供应不足或遇到停水、停电及其它恶劣气候等因素的影响，致使混凝土不能连续浇筑而出现冷缝。2．泌水现象。上、下浇筑层施工间隔时间较长，各分层之间产生泌水层，它将导致混凝土强度降低、脱皮、起砂等不良后果。3．混凝土表面水泥浆过厚。因大体积混凝土的量大，且多数是用泵送，因此在混凝土表面的水泥浆会产生过厚现象。 4．早期温度裂缝。在混凝土浇筑后由于早期内外温度差过大（25℃以上）的影响，大体积混凝土会产生两种温度裂缝：（1）表面裂缝：大体积混凝土浇筑后水泥的水化热量大，由于体积大，水化热聚集在内部不易散发，混凝土内部温度显著升高，而表面散热较快，这样形成较大的内外温差，内部产生压应力，表面产生拉应力，而砼的早期抗拉强度很低，因而出现裂缝。这种温差一般仅在表面处较大，离开表面就很快减弱，因此裂缝只在接近表面的范围内发生，表面层以下结构仍保持完整；（2）贯穿性裂缝：由于结构温差较大，受到外界的约束而引起的。当大体积砼浇筑在约束地基（例如桩基）上时，又没有采取特殊措施降低、放松或取消约束，或根本无法消除约束时易导致拉应力超过混凝土的极限抗拉强度而在约束接触处产生裂缝，甚至会贯穿整个表面产生贯穿性裂缝。
二、大体积混凝土施工质量控制
1．设计方面。
（1）大体积混凝土的强度等级宜在C20～C35范围内选用。随着高层和超高层建筑物不断出现，大体积混凝土的强度等级日趋增高，出现C40～C55等高强混凝土，设计强度过高，水泥用量过大，必然造成混凝土水化热过高，混凝土块体内部温度高，混凝土内外温差超过30℃以上，温度应力容易超过混凝土的抗拉强度，产生开裂。竖向受力结构可以用高强混凝土减小截面，而对于大体积混凝土底板应在满足抗弯及抗冲切计算要求下，采用C20～C35的混凝土，避免设计上“强度越高越好”的错误概念。考虑到建设周期长的特点，在保证基础有足够强度、满足使用要求的前提下，可以利用混凝土60d或90d的后期强度作为混凝土强度评定、工程交工验收及混凝土配合比设计的依据，这样可以减少混凝土中的水泥用量，以降低混凝土浇筑块体的温度升高。
（2）大体积混凝土基础除应满足承载力和构造要求外，还应增配承受因水泥水化热引起的温度应力及控制裂缝开展的钢筋，以构造钢筋来控制裂缝，配筋应尽可能采用小直径、小间距。采用直径8～14mm的钢筋和100～150mm间距是比较合理的。截面的配筋率不小于0.3％，应在0.3％～0.5％之间。
2．优选原材料与控制配合比。
（1）选用水化热低、水化速度较慢的水泥。混凝土温度的升高不仅与水泥用量有关，还与水泥品种有关。水泥水化过程中产生的热量能升高混凝土的温度，温度升高的程度取决于混凝土浇注时的体积、周围环境、混凝土的水泥用量，通常认为每45kg普通硅酸盐水泥水化产生的热量可使混凝土温度升高5℃～9℃。所以，在水泥用量相同的条件下，选用水化热低、凝结时间长的水泥，能够有效降低水化热。普通硅酸盐水泥水化热较大，不宜采用；矿渣硅酸盐水泥与火山灰水泥水化反应慢，水化热低，后期强度高，大体积混凝土中广泛采用。
（2）掺加粉煤灰。水泥用量大的混凝土产生的水化热也大，特别对于高强度混凝土，相应单方水泥用量较多，水化热引起的混凝土内部温升较普通混凝土要大。所以，在不影响混凝土标号和坍落度等使用性能的前提下，适当减少水泥用量，即可达到降低水化热的目的。在混凝土中掺入粉煤灰，来取代部分水泥，可降低混凝土的水化温升，同时使配制的混凝土具有更好的和易性。而且粉煤灰中含有的活性氧化硅、活性氧化铝与水泥、水产生水化反应后生成稳定的水化硅酸钙与水化铝酸钙，而这类水化物更有助于混凝土的硬化，提高混凝土的后期强度。有资料显示，浇注深度为2. 5 m 处混凝土温度，掺30 %粉煤灰的混凝土比纯水泥混凝土温度降低约7 ℃。文献[3 ]中的试验表明，掺入30 %～60 %粉煤灰可使水泥7 d 水化热降低10 %～50 %。
（3）加入缓凝剂。为了减少水化热，降低混凝土温度，往往希望混凝土缓凝，即延长混凝土初凝时间。试验表明，加入缓凝剂后，水泥的初凝时间可分别延长1～4 h 不等，从而推迟混凝土放热峰值出现的时间，由于混凝土的强度会随龄期的增长而增大，所以等放热峰值出现时，混凝土强度也增大了，从而减小温度裂缝出现的机率。
（4）加入低碱型混凝土膨胀剂。加入了低碱型混凝土膨胀剂，膨胀效果好，水化产物稳定， 在水化初期产生微膨胀， 随着水化进行保持缓慢膨胀的趋势， 后期膨胀稳定， 28d 基本无收缩。微膨胀作用可有效补偿收缩， 混凝土的早期抗拉强度也得到较大的增长。当混凝土开始收缩时， 其抗拉强度已增长到足以抵抗收缩产生的拉应力， 从而防止和大大减轻混凝土的收缩开裂， 达到抗裂的目的。
（5）精心设计混凝土配合比。在保证混凝土具有良好工作性的情况下，应尽可能地降低混凝土的单位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水胶比）二掺（摻高效减水剂和高性能引气剂）一高（高粉煤灰掺量）”的设计准则，生产出高强、高韧性、中弹、低热和高极拉值的抗裂混凝土。
3．施工控制措施。
（1）优选混凝土各种原材料。在条件许可情况下，应优先选用收缩性小的或具有微膨胀性的水泥。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%，应选择线膨胀系数小、岩石弹模较低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料。砂除满足骨料规范要求外，应适当放宽石粉或细粉含量，砂子中石粉比例一般在15%-18%之间为宜。粉煤灰只要细度与水泥颗粒相当，烧失量小，含硫量和含碱量低，需水量比小，均可掺用在混凝土中使用。高效减水剂和引气剂复合使用对减少大体积混凝土单位用水量和胶凝材料用量，改善新拌混凝土的工作度，提高硬化混凝土的力学、热学、变形、耐久性等性能起着极为重要的作用，也是混凝土向高性能化发展不可或缺的重要组分。
（2）降低水泥水化热。提高混凝土的施工工艺，改善混凝土的品质，增大早期水化热散发量， 降低水泥水化热。其中：①混凝土的入模温度不宜过高（ 但不得低于+5℃），以便降低混凝土浇筑之前的含热量；②严格按施工配合比掺加粉煤灰、缓凝剂，以降低混凝土的水化热量及保证混凝土的设计强度；③混凝土采取分层浇筑，每层浇筑的厚度不宜过高， 每层按30cm厚浇筑，并控制浇筑的速度不宜过快，以能满足混凝土的上下层接茬质量要求为宜，一般每层按3h～4h 控制，以便于浇筑成型的混凝土散发水化热， 并推迟混凝土水化热的高峰期；④表面混凝土在初凝以后和终凝以前要进行多次压实抹光，以消除初期混凝土表面的裂缝。
（3）控制混凝土浇筑温度。混凝土的内部温度是水化热的绝热温升、浇筑温度和结构的散热温度等各种温度的叠加。浇筑温度越高， 混凝土的内部温度值也越高。因此浇筑温度也是引起大体积混凝土内部收缩开裂的一个不可忽视的重要因素， 在施工过程中应严格控制。混凝土每次浇筑之前， 通过测量水泥、粉煤灰、砂、石子、水的温度以估算浇筑温度， 通过对集料进行喷淋水、加冰搅拌以降温等办法控制混凝土温度。
（4）设置冷却水管降低水化热。承台中设置冷却水管。冷却管采用热传导性能较好，并有一定强度的输水黑铁管，设置进水口和出水口，自浇筑混凝土时即通入冷水，通过冷水循环降低混凝土水化热。施工中定时测温，根据水温调节流量， 使进水口和出水口水温温差在10℃以内。
（5）采用二次抹压技术。混凝土入模振捣，表层刮平抹压1h～2h 后，即在混凝土初凝前对混凝土表面进行二次抹压，消除混凝土干缩、沉缩和塑性收缩产生的表面裂缝，增加混凝土内部密实度。但是二次抹压时间必须掌握恰当，过早抹压没有效果，过晚抹压混凝土已进入初凝状态，失去塑性，消除不了混凝土表面已出现的裂缝。
（6）采取表面保温措施。在加强混凝土体内降温措施的同时，在边界上采用了适当的保温措施， 如在结构外露的混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料（ 如草袋、锯木、湿砂等），控制外部混凝土与内部混凝土之间的最大温差不超过25℃～30℃，以防止出现裂纹。
（7）做好混凝土养护。混凝土水化热在前10 天为发热升温期，后10 天为散热降温期。在龄期内前l5天要加强养护，后15天也不能大意。
（8）控制拆模时间。根据工程的实际情况，尽量延缓拆模时间，这样混凝土具有一定的强度，可以抵抗可能产生的温度应力。为了防止拆模后外界温度陡降引起温度应力， 拆模后混凝土表面温度不应下降15℃以上。拆模后，立即回土覆盖，控制内外温差。
三、结语
综上所述，在大体积混凝土施工过程中，为了保證混凝土施工质量，在优化原材料和施工配合比、采用切实可行的混凝土浇筑方案、做好混凝土养护和测温等方面采取有效技术措施，坚持管理，完全可以让温度裂缝、施工裂缝等质量通病得到有效的控制。
参考文献
[1]赵锋．大体积混凝土裂缝产生的原因分析与裂缝防治措施[J]．当代经理人（中旬刊），2006，（6）．
[2]楼田山，黄雄．浅析混凝土工程质量通病的防治措施[J]．建筑管理现代化，2004，（4）．