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摘要：在水利工程中经常涉及到大体积混凝土，大体积混凝土产生温度裂缝,影响结构安全和正常使用，本文介绍了水利建筑中大体积混凝土施工的特点和要求，并重点探讨了大体积混凝土裂缝的产生及控制等相关内容。关键词：水利工程；大体积混凝土；裂缝控制
Abstract: in water conservancy engineering often involves large volume concrete, large volume concrete produce temperature crack, affects the structure safety and normal use, this paper introduces the construction of water conservancy large volume concrete construction characteristics and requirements, and probes into the large volume concrete crack generation and control and other related content.
Keywords: water conservancy engineering; Large volume concrete; Crack control
中图分类号：TV544+.91文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
一、概述
水利工程大体积混凝土与普通钢筋混凝土相比，具有结构厚实、体形大、钢筋密、混凝土数量多、抗渗性能要求高，水泥水化热大，易使水工结构物产生温度变形，工程条件复杂的特点。如采取温度控制措施不当，在混凝土硬化期间，水泥水化所释放的热量会使混凝土结构表面产生裂缝和贯穿性裂缝。破坏了水工建筑物结构的整体及结构受力的状况与稳定，如重力坝、水闸、压力管道镇墩、溢洪道闸墩等。因此，进行水利建筑大体积混凝土的施工过程中，必须重点考虑水化热的影响以及混凝土结构裂缝等相关问题的分析。
二、大体积混凝土裂缝产生的原因：
混凝土中产生裂缝有多种原因，主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，原材料不合格，以及结构不合理，基础不均匀沉降等。大体积混凝土在水利水电工程建设中占有重大比重。混凝土的裂缝存在较为普遍，这是因为混凝土体积大，聚集的大量水化热会导致混凝土内外散热不均，在受到内外约束的情况下，混凝土内部会产生较大的温度应力并导致裂缝产生。
三、大体积混凝土的裂缝形式
大体积混凝土结构裂缝主要包括：温差裂缝、安定性裂缝、自身收缩裂缝、塑性收缩裂缝等。1、安定性裂缝
安定性裂缝表现为龟裂，主要是由于水泥安定性不合格而引起。所以选择合格的水泥品种对裂缝的控制及其重要。
2、温差裂缝
混凝土内部和外部的温差过大会产生裂缝。温差裂缝产生的主要原因是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。温差的产生主要有以下情况：第一种是在混凝土浇筑初期，产生大量的水化热，形成内外温差并导致混凝土开裂。另一种是在拆模后，这时混凝土表面温度下降很快，从而导致裂缝产生。
3、收缩裂缝
混凝土在逐渐散热和硬化过程中水份蒸发会导致其体积的收缩，对于大体积混凝土，这种收缩更加明显。如果混凝土的收缩受到外界的约束，就会在混凝土体内产生相应的收缩应力，当收缩应力超过混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土中产生收缩裂缝。影响混凝土收缩的主要因素主要是混凝土中的水泥用量、水泥品种及用水量。混凝土中的水泥用量和用水量越高，混凝土收缩变形就越大。水泥品种对干缩量及收缩量也有很大的影响，一般中低热水泥和粉煤灰水泥的收缩量较小。
四、温度控制和防止裂缝的措施 混凝土温度和温度变化对混凝土裂缝是极其敏感的。当混凝土从零应力温度降低到混凝土开裂温度时，混凝土拉应力超过了此时的混凝土极限拉应力。因此，大体积混凝土施工重点主要是通过降低混凝土内水化热温度和混凝土初始温度，减少和避免裂缝风险。将温度应力产生的不利影响减少到最小。控制温度的措施如下：
1、采用改善骨料颗粒级配，掺混合料，用干硬性混凝土，加引气剂或塑化剂等措施，减少混凝土中的单位水泥用量。
2、拌合混凝土时加冰用水将骨料冷却，以降低混凝土的浇筑温度。
3、热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，以便利于浇筑层面散热。
4、温测技术：温测技术是确保大体积混凝土质量的重要技術之一，对混凝土的温度进行监测可以有效防止裂缝产生。混凝土温测过程中必须对各混凝土层的温度都进行监测，并就其温度特性分别采取措施。防止混凝土内部温度应力的出现。如：在基础内部预埋冷却水管，通循环冷却水，强制降低水化热温度。或在大体积混凝土中，加入10％～15％的块石，减少混凝土用量，达到节省水泥和降低水化热的目的。
人工控制混凝土温度还需注意防止过速冷却和超冷，过速冷却会使混凝土温度梯度过大，而且早期的过速超冷会影响水泥的水化程度和早期强度，更易产生早期热裂缝。超冷会使混凝土温差过大，引起温差裂缝。
5、确定合理的拆模时间，气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度变化。
6、养护技术：养护是混凝土施工中一项十分关键的工作。养护主要是保持适宜的温度和湿度，以控制混凝土内外温差，促进混凝土强度的提高及防止混凝土裂缝的产生和发展。对大面积的底板面，一般可采用先一层塑料簿膜后二层草包作保温保湿养护。拆模后应立即回填土或在覆盖保护，养护必须根据混凝土内外温差和降温速度，及时调整养护措施。同时预防近期骤冷天气影响，以控制内外温差，防止混凝土早期和中期裂缝。
五、大体积混凝土浇筑时应采取的措施：
1、尽量选用低热或中热水泥，或混凝土中掺适量粉煤灰，或利用混凝土的后期强度，降低水泥用量，以减少水化热量。但是，水化热低的矿渣水泥的析水性比其它水泥大，在浇筑层表面有大量水析出。这不仅影响施工速度，同时影响施工质量。因析出的水聚集在上下两浇筑层表面间，使混凝土水灰比改变，而掏水时又带走了一些砂浆，这样便形成了一层含水量多的夹层，破坏了混凝土的粘结力和整体性。混凝土泌水量的大小与用水量有关，用水量多，泌水量大；且与温度高低有关，水完全析出的时间随温度的提高而缩短。此外，还与水泥的成分和细度有关。所以，在选用矿渣水泥时应尽量选择泌水性的品种，并应在混凝土中掺入减水剂，以降低用水量。在施工中，应及时排出析水或拌制一些干硬性混凝土均匀浇筑在析水处，用振捣棒振实后，再继续浇筑上一层混凝土。
2、选用良好级配的骨料，并严格控制砂、石子含泥量，降低水灰比，加强振捣，以便提高混凝土的密实性和抗拉强度。
3、在混凝土中掺加缓凝剂，减缓凝固速度，以利于散热，或掺减水剂、木钙以改善和易性，减少水泥用量。
4、试验部门设专人负责测温及保养的管理工作，发现问题应及时向项目技术负责人汇报。
5、避开炎热天气浇筑大体积混凝土；必须在热天浇筑时，可采用冰水或深井凉水拌制混凝土，或设置简易遮阳装置，并对骨料进行喷水预冷却，以降低混凝土搅拌和浇筑的温度。
6、分层浇筑混凝土，每层厚度不大于30厘米，以加快热量散发，并使温度分布均匀，同时也便于振捣密实。
7、大体积混凝土适当预留一些孔道，采取通冷水或冷气降温。
8、施工现场对商品混凝土要逐车进行检查，测定混凝土的坍落度和温度，检查混凝土量是否相符。同时严禁混凝土搅拌车在施工现场临时加水。
9、大型设备基础采取分块分层间隔浇筑，以利水化热散发和减少约束作用；或每隔20米留一条1米宽的临时间断缝，40天后再用干硬性细石混凝土浇筑，以减少温度收缩应力。
10、浇筑混凝土后，表面应及时用草袋、锯末、砂等覆盖，并洒水养生。深搞基础可采取灌水养护，或在混凝土表面四周砌一皮砖进行灌水养护。
11、夏季应适当延长养护时间，使之缓慢降温。在寒冷季节，混凝土表面应采取保温措施，以防寒潮袭击。拆模时，块体中部和表面温差不宜大于20℃，以防止急剧冷却造成表面裂缝。基础混凝土拆模后要及时回填土方。
12、在岩石地基或较厚的混凝土垫层上浇筑大体积混凝土时，可在岩石地基或混凝土垫层上浇沥青胶并撒铺5mm厚或铺二层沥青油毡纸，以消除或减少约束作用。
13、蒸汽养护构件时，控制升温速度不大于25℃/小时，降温速度不大于20℃/小时，并缓慢揭盖，及时脱模，避免引起过大的温度应力。
14、加强混凝土试块制作及养护的管理，试块拆模后及时编号并送入标养室进行养护。
六、结语综上所述，虽然大体积混凝土很容易产生裂缝，但是大量的成功工程实例都表明：只要在设计、施工工艺、材料选择以及后期的养护过程中能够充分考虑各种因素的影响，还是可以避免产生结构裂缝的发生。
参考文献： [1] 《水利水电工程施工组织设计规范》 SL303-2004
[2] 《水工混凝土施工规范》DL/T5144-2001
[3] 《大体积混凝土施工规范》 GB50496-2009
[4] 《混凝土结构工程施工规范》 GB50666-2011
[5] 《地下工程防水技术规范》GB50108—2001
Abstract: in water conservancy engineering often involves large volume concrete, large volume concrete produce temperature crack, affects the structure safety and normal use, this paper introduces the construction of water conservancy large volume concrete construction characteristics and requirements, and probes into the large volume concrete crack generation and control and other related content.
Keywords: water conservancy engineering; Large volume concrete; Crack control
中图分类号：TV544+.91文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
一、概述
水利工程大体积混凝土与普通钢筋混凝土相比，具有结构厚实、体形大、钢筋密、混凝土数量多、抗渗性能要求高，水泥水化热大，易使水工结构物产生温度变形，工程条件复杂的特点。如采取温度控制措施不当，在混凝土硬化期间，水泥水化所释放的热量会使混凝土结构表面产生裂缝和贯穿性裂缝。破坏了水工建筑物结构的整体及结构受力的状况与稳定，如重力坝、水闸、压力管道镇墩、溢洪道闸墩等。因此，进行水利建筑大体积混凝土的施工过程中，必须重点考虑水化热的影响以及混凝土结构裂缝等相关问题的分析。
二、大体积混凝土裂缝产生的原因：
混凝土中产生裂缝有多种原因，主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，原材料不合格，以及结构不合理，基础不均匀沉降等。大体积混凝土在水利水电工程建设中占有重大比重。混凝土的裂缝存在较为普遍，这是因为混凝土体积大，聚集的大量水化热会导致混凝土内外散热不均，在受到内外约束的情况下，混凝土内部会产生较大的温度应力并导致裂缝产生。
三、大体积混凝土的裂缝形式
大体积混凝土结构裂缝主要包括：温差裂缝、安定性裂缝、自身收缩裂缝、塑性收缩裂缝等。1、安定性裂缝
安定性裂缝表现为龟裂，主要是由于水泥安定性不合格而引起。所以选择合格的水泥品种对裂缝的控制及其重要。
2、温差裂缝
混凝土内部和外部的温差过大会产生裂缝。温差裂缝产生的主要原因是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。温差的产生主要有以下情况：第一种是在混凝土浇筑初期，产生大量的水化热，形成内外温差并导致混凝土开裂。另一种是在拆模后，这时混凝土表面温度下降很快，从而导致裂缝产生。
3、收缩裂缝
混凝土在逐渐散热和硬化过程中水份蒸发会导致其体积的收缩，对于大体积混凝土，这种收缩更加明显。如果混凝土的收缩受到外界的约束，就会在混凝土体内产生相应的收缩应力，当收缩应力超过混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土中产生收缩裂缝。影响混凝土收缩的主要因素主要是混凝土中的水泥用量、水泥品种及用水量。混凝土中的水泥用量和用水量越高，混凝土收缩变形就越大。水泥品种对干缩量及收缩量也有很大的影响，一般中低热水泥和粉煤灰水泥的收缩量较小。
四、温度控制和防止裂缝的措施 混凝土温度和温度变化对混凝土裂缝是极其敏感的。当混凝土从零应力温度降低到混凝土开裂温度时，混凝土拉应力超过了此时的混凝土极限拉应力。因此，大体积混凝土施工重点主要是通过降低混凝土内水化热温度和混凝土初始温度，减少和避免裂缝风险。将温度应力产生的不利影响减少到最小。控制温度的措施如下：
1、采用改善骨料颗粒级配，掺混合料，用干硬性混凝土，加引气剂或塑化剂等措施，减少混凝土中的单位水泥用量。
2、拌合混凝土时加冰用水将骨料冷却，以降低混凝土的浇筑温度。
3、热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，以便利于浇筑层面散热。
4、温测技术：温测技术是确保大体积混凝土质量的重要技術之一，对混凝土的温度进行监测可以有效防止裂缝产生。混凝土温测过程中必须对各混凝土层的温度都进行监测，并就其温度特性分别采取措施。防止混凝土内部温度应力的出现。如：在基础内部预埋冷却水管，通循环冷却水，强制降低水化热温度。或在大体积混凝土中，加入10％～15％的块石，减少混凝土用量，达到节省水泥和降低水化热的目的。
人工控制混凝土温度还需注意防止过速冷却和超冷，过速冷却会使混凝土温度梯度过大，而且早期的过速超冷会影响水泥的水化程度和早期强度，更易产生早期热裂缝。超冷会使混凝土温差过大，引起温差裂缝。
5、确定合理的拆模时间，气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度变化。
6、养护技术：养护是混凝土施工中一项十分关键的工作。养护主要是保持适宜的温度和湿度，以控制混凝土内外温差，促进混凝土强度的提高及防止混凝土裂缝的产生和发展。对大面积的底板面，一般可采用先一层塑料簿膜后二层草包作保温保湿养护。拆模后应立即回填土或在覆盖保护，养护必须根据混凝土内外温差和降温速度，及时调整养护措施。同时预防近期骤冷天气影响，以控制内外温差，防止混凝土早期和中期裂缝。
五、大体积混凝土浇筑时应采取的措施：
1、尽量选用低热或中热水泥，或混凝土中掺适量粉煤灰，或利用混凝土的后期强度，降低水泥用量，以减少水化热量。但是，水化热低的矿渣水泥的析水性比其它水泥大，在浇筑层表面有大量水析出。这不仅影响施工速度，同时影响施工质量。因析出的水聚集在上下两浇筑层表面间，使混凝土水灰比改变，而掏水时又带走了一些砂浆，这样便形成了一层含水量多的夹层，破坏了混凝土的粘结力和整体性。混凝土泌水量的大小与用水量有关，用水量多，泌水量大；且与温度高低有关，水完全析出的时间随温度的提高而缩短。此外，还与水泥的成分和细度有关。所以，在选用矿渣水泥时应尽量选择泌水性的品种，并应在混凝土中掺入减水剂，以降低用水量。在施工中，应及时排出析水或拌制一些干硬性混凝土均匀浇筑在析水处，用振捣棒振实后，再继续浇筑上一层混凝土。
2、选用良好级配的骨料，并严格控制砂、石子含泥量，降低水灰比，加强振捣，以便提高混凝土的密实性和抗拉强度。
3、在混凝土中掺加缓凝剂，减缓凝固速度，以利于散热，或掺减水剂、木钙以改善和易性，减少水泥用量。
4、试验部门设专人负责测温及保养的管理工作，发现问题应及时向项目技术负责人汇报。
5、避开炎热天气浇筑大体积混凝土；必须在热天浇筑时，可采用冰水或深井凉水拌制混凝土，或设置简易遮阳装置，并对骨料进行喷水预冷却，以降低混凝土搅拌和浇筑的温度。
6、分层浇筑混凝土，每层厚度不大于30厘米，以加快热量散发，并使温度分布均匀，同时也便于振捣密实。
7、大体积混凝土适当预留一些孔道，采取通冷水或冷气降温。
8、施工现场对商品混凝土要逐车进行检查，测定混凝土的坍落度和温度，检查混凝土量是否相符。同时严禁混凝土搅拌车在施工现场临时加水。
9、大型设备基础采取分块分层间隔浇筑，以利水化热散发和减少约束作用；或每隔20米留一条1米宽的临时间断缝，40天后再用干硬性细石混凝土浇筑，以减少温度收缩应力。
10、浇筑混凝土后，表面应及时用草袋、锯末、砂等覆盖，并洒水养生。深搞基础可采取灌水养护，或在混凝土表面四周砌一皮砖进行灌水养护。
11、夏季应适当延长养护时间，使之缓慢降温。在寒冷季节，混凝土表面应采取保温措施，以防寒潮袭击。拆模时，块体中部和表面温差不宜大于20℃，以防止急剧冷却造成表面裂缝。基础混凝土拆模后要及时回填土方。
12、在岩石地基或较厚的混凝土垫层上浇筑大体积混凝土时，可在岩石地基或混凝土垫层上浇沥青胶并撒铺5mm厚或铺二层沥青油毡纸，以消除或减少约束作用。
13、蒸汽养护构件时，控制升温速度不大于25℃/小时，降温速度不大于20℃/小时，并缓慢揭盖，及时脱模，避免引起过大的温度应力。
14、加强混凝土试块制作及养护的管理，试块拆模后及时编号并送入标养室进行养护。
六、结语综上所述，虽然大体积混凝土很容易产生裂缝，但是大量的成功工程实例都表明：只要在设计、施工工艺、材料选择以及后期的养护过程中能够充分考虑各种因素的影响，还是可以避免产生结构裂缝的发生。
参考文献： [1] 《水利水电工程施工组织设计规范》 SL303-2004
[2] 《水工混凝土施工规范》DL/T5144-2001
[3] 《大体积混凝土施工规范》 GB50496-2009
[4] 《混凝土结构工程施工规范》 GB50666-2011
[5] 《地下工程防水技术规范》GB50108—2001