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摘要：简要介绍了建筑大体积砼的特点及对大体积砼砼工程的研究中所取得的成就,介绍了大体积砼结构裂缝产生的原因、大体积砼施工工艺,并提出了预防和和减少砼裂缝的主要措施
关键词：大体积砼;裂缝;预防;控制
Abstract: This paper briefly introduces the features of construction of large volume concrete and the achievements of study on engineering of large volume concrete in concrete, introduces the reason, the large volume concrete cracks in mass concrete construction technology, and puts forward the main measures of concrete crack prevention and reduction
Key words: large volume concrete; crack; prevention; control
中图分类号：TU74
一、大体积混凝土产生裂缝的原因
1、 水泥在水化过程中产生大量的热量
水泥在水化过程中产生大量的热量，每克水泥放出的热量达502.42J/g，因而使混凝土内部的温度升高，它在1～3天内放出的热量是总热量的一半。混凝土内部的最高温度多发生在浇筑后3～5天内，当混凝土内部与表面温差过大时，就会产生温度应力和温度变形，温度应力与温度成正比。
2 、内外约束条件的影响
大体积钢筋混凝土与地基浇筑在一起，当温度变化时，受到下部地基的限制，因而产生外部约束力。混凝土在早期温度上升时，混凝土的弹性模量小，徐变和应力松驰度大，因而压应力较小。但当温度下降，产生较大的拉应力，若超过混凝土的抗拉强度，混凝土会产生垂直裂缝。混凝土内部由于水泥的水化热而形成中心温度高，热膨胀大，因而在中心产生压应力，在表产生拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度和钢筋的约束作用时，同样会产生裂缝。
3、 外界气温变化的影响
混凝土内部温度是由于水泥水化热的绝对温度、浇筑温度和混凝土的散热温度三者的叠加。其中浇筑温度与外界气温有直接关系。外界气温越高，浇筑温度也越高。当温度下降快，会大大增加外层与内部混凝土的温度梯度。从而产生温差和温度应力，使大体积混凝土出现裂缝。
4、 混凝土的收缩变形
混凝土的收缩变形包括混凝土的塑性变形、体积变形、干燥收缩和混凝土匀质性的影响。混凝土中80%的水分要燕发，20%的水分是水泥硬化所必需的。随着混凝土的继续干燥而使20%的吸附水逸出，就会出现干燥收缩。而表面比中心干燥得快，因而在表面产生拉应力而出现裂缝。
二、大体积混凝土的施工工艺
2.1大体积混凝土的施工，一般宜在低温条件下进行，即最高气温≤30ºC时为宜。气温大于30ºC时，应周密分析和计算温度（包括收缩）应力，并采取相应的降低温差和减少温度应力的措施。
2.2混凝土的配制，应严格掌握各种原材料的配合比，其重量允许误差为：水泥、外掺合料+2%；粗、细骨料+3%；水、外加剂溶液+2%。混凝土的搅拌时间，自全部拌合料装入搅拌筒内起到卸料止，一般应不少于1.5～2min。雨季施工期间，应勤测粗细骨料的含水量，并随时调整用水量和粗细骨料用量。
2.3搅拌后的混凝土，应及时运至浇筑地点，入模浇筑。在运送过程中，要防止混凝土离析、灰浆流失、坍落度变化等现象，如发生离析现象，必须进行人工二次拌合后方可入模。
2.4混凝土浇筑要点如下：
2.4.1大体积混凝土的浇筑，应根据整体连续浇筑的要求，结合结构尺寸的大小、钢筋疏密、混凝土供应条件等具体情况，选用以下三种方法：
2.4.1.1 全面分层。即将整个结构浇筑层分为数层浇筑，当已浇筑的下层混凝土尚未凝结时，即开始浇筑第二层，如此逐层进行，直至浇筑完成。
2.4.1.2分段（块）分层。适用于厚度较薄而面积或长度较大的工程。施工时从底层一端开始浇筑混凝土，进行到一定距离后浇筑第二层，如此依次向前澆筑其它各层。
2.4.1.2斜面分层：适用于结构的长度超过厚度三倍的工程，振捣工作应从浇筑层的底层开始，逐渐上移，以保证分层混凝土之间的施工质量。
2.4.2当基础底板厚度超过1.3m时，应采取分层浇筑。分层厚度宜为0.6～1.0m。对于大块底板，在平面上应分成若干块施工，以减少收缩和温度应力，有利于控制裂缝，一般分块最大尺寸30m左右。
2.4.3为了减少大体积混凝土底板的内外约束，浇筑前宜在基层设置滑移层。为了减少分块间后浇缝处钢筋的连接约束，应将钢筋的连接设置在后浇缝处。
2.4.4分层浇筑时，上层钢筋的绑扎应在下层混凝土经一定养护其强度达到1.2N/㎜2，混凝土表面温度与混凝土浇筑后达到稳定时的室外温度之在25ºC以下时（即Tb-Tq≤25ºC）进行。
2.4.5为了加强分层浇筑层间的结合，可以采取在下层混凝土表面设置键槽的办法。键槽可用100×100㎜的木方每隔1m左右留设。
2.4.6分层浇筑间隔的时间，应以混凝土表面温度降至大气平均温度为好，即水化热温峰值以后，一般为3～5天，因此间隔时间以大于5天为宜。
2.4.7暑期施工时，必须采取有效措施降低混凝土内部的实际温度（Tmax）：
①降低混凝土入模浇筑温度如拌和水中掺入冰块、使用冷却水作拌合用水、砂石采取遮阳措施和喷冷水降温等；②骨料中掺入适量毛石；③掺入适量的粉煤灰。
2.4.8为了防止混凝土发生离析，当混凝土的自由倾落高度超过2m时，应采用串筒，溜槽下落。串筒和漏斗的布置应根据浇筑面积、浇筑速度和铺平混凝土的能力确定，一般其间距不得大于3m。
2.4.9混凝土应采用机械振捣。振捣棒的操作，要做到“快插慢拔”，在振捣过程中，宜将振动棒上下略有抽动，以使一下振动均匀。每点振捣时间一般以20～30s为宜，但还应视混凝土表面呈水平不再显著下沉、不再出现气泡、表面泛出灰浆为准。分层浇筑时，振捣棒应插入下层5㎝左右，以消除两层之间的接缝。振捣时要防止振动模板，并应尽量避免碰撞钢筋、管道、预埋件等。每振捣完一段，应随即用铁锹摊平拍实。
2.4.10混凝土养护的时间和方法为：
①养护时间：为了保证新浇筑的混凝土有适宜的硬化条件，防止在早期由于干缩而产生裂缝，大体积混凝土浇筑完毕后，应在12h内加以覆盖和浇水。具体要求是：普通硅酸盐水泥拌制的混凝土不得少于14天；矿渣水泥，火山灰质水泥、大坝水泥、矿渣大坝水泥拌制的混凝土不得少于21天。
②养护方法：大体积混凝土养护方法，分降温法和保温法两种。降温法，即在混凝土浇筑成型后，用蓄水、洒水或喷水养护；保温法是在混凝土成型后，使用保温材料覆盖养护（如塑料薄膜、草袋等）及薄膜养生液养护，可视具体条件选用。
2.4.11混凝土测温。为了掌握大体积混凝土的升温和降温的变化规律以及各种材料在各种条件下的湿度影响，需要对混凝土进行温度监测控制。
①测温点的布置 必须内有代表性和可比性。沿浇筑的高度，应布置在底部、中部和表面，垂直测点间距一般为500～800㎜；平面则应布置在边缘与中间，平面测点间距一般为2.5～5m。当使用热电偶温度计时，其插入深度可按实际需要和具体情况而定，一般应不小于热电偶外径的6～10倍，則测温点的布置，距边角的表面应大于50㎜。采用预留测温孔洞方法测温时，一个测温孔只能反映一个点数据。不应采取通过沿孔洞高度变动温度计的方法来测竖孔中不同高度位置的温度。
②测温制度
在混凝土温度上升阶段每2～4h测一次，温度下降阶段每8h测一次，同时应测大气温度。
三、防止大体积混凝土裂缝的主要措施
1、合理选择混凝土的配合比，尽量选用水化热低和安定性好的水泥，并在满足设计强度要求的前提下，尽可能减少水泥用量，以减少水泥的水化热。
2、控制石子、砂子的含泥量不超过1%和3%。
3、根据施工季节的不同，可分别采用降温法和保温法施工。夏季主要用降温法施工，即在搅拌混凝土时掺入冰水，一般温度可控制在5~10ºC，在浇筑混凝土后采用冰水养护降温，但要注意水温和混凝土温度之差不超过20ºC，或采用覆盖材料养护。
4、采用分层分段法浇筑混凝土。
5、作好测温工作，控制混凝土的内部温度与表面温度，以及表面温度与环境温度之差不超过25ºC。
6、在混凝土中掺加少量磨细的粉煤灰和减水剂，以减少水泥用量。也可掺加缓凝剂，推迟水化热的峰值期。
7、掺入适量的微膨胀剂或膨胀水泥，使混凝土得到补偿收缩，减少混凝土的温度应力。
8、改善约束条件。根据工程特点，可以采取某些措施，降低外约束力。
9、设置后浇缝。当大体积混凝土平面尺寸过大时，可以适当设置后浇缝，以减小外约束力和温度应力，同时也有利于散热，降低混凝土的内部温度。
10、当分层浇筑时，为了保证每个浇筑层上下均有温度筋，可建议设计者将温度筋作适当调整。温度筋宜细密，一般用Ø8钢筋，间距15㎝，双向布筋，这样可以增强抵抗温度应力的能力。上层钢筋的绑扎，应力争在浇筑下层混凝土后进行，这样便于混凝土的保温覆盖和保持钢筋的整洁。
11、混凝土中掺加一定数量的毛石。这样可以减少水泥用量，同时毛石还可吸收混凝土中一定的水化热，这是防止大体积混凝土产生裂缝的良好措施。
四、结束语
大体积砼结构结构裂缝预防和控制是一门边缘科学, 也是一项系统工程,必须以材料、设计、施工和维护四个方面加以综合解决。设计方面,要积极采用先进技术,配合成熟的技术措施,抗放兼施,以抗为主,在理论上提出可行的控制措施,在实践操作中采用切实可行的技术,在经济上合理节约。材料配置,施工组织方面,要科学组织,合理安排,确保大体积砼的质量,严格按照施工规范,施工操作规程操作,不断改进操作工艺,加强养护,以预防和减少大体积砼裂缝的产生,将工程裂缝损害控制到最小程度。
五、参考文献
高层建筑建筑施工手册1992年中国建筑工业出版社;主编:杨嗣信,副主编:胡世德,侯君伟
作者简介：黄香芬，女，1963年5月30日出生，工程师，现河南三建建设集团有限公司工作
关键词：大体积砼;裂缝;预防;控制
Abstract: This paper briefly introduces the features of construction of large volume concrete and the achievements of study on engineering of large volume concrete in concrete, introduces the reason, the large volume concrete cracks in mass concrete construction technology, and puts forward the main measures of concrete crack prevention and reduction
Key words: large volume concrete; crack; prevention; control
中图分类号：TU74
一、大体积混凝土产生裂缝的原因
1、 水泥在水化过程中产生大量的热量
水泥在水化过程中产生大量的热量，每克水泥放出的热量达502.42J/g，因而使混凝土内部的温度升高，它在1～3天内放出的热量是总热量的一半。混凝土内部的最高温度多发生在浇筑后3～5天内，当混凝土内部与表面温差过大时，就会产生温度应力和温度变形，温度应力与温度成正比。
2 、内外约束条件的影响
大体积钢筋混凝土与地基浇筑在一起，当温度变化时，受到下部地基的限制，因而产生外部约束力。混凝土在早期温度上升时，混凝土的弹性模量小，徐变和应力松驰度大，因而压应力较小。但当温度下降，产生较大的拉应力，若超过混凝土的抗拉强度，混凝土会产生垂直裂缝。混凝土内部由于水泥的水化热而形成中心温度高，热膨胀大，因而在中心产生压应力，在表产生拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度和钢筋的约束作用时，同样会产生裂缝。
3、 外界气温变化的影响
混凝土内部温度是由于水泥水化热的绝对温度、浇筑温度和混凝土的散热温度三者的叠加。其中浇筑温度与外界气温有直接关系。外界气温越高，浇筑温度也越高。当温度下降快，会大大增加外层与内部混凝土的温度梯度。从而产生温差和温度应力，使大体积混凝土出现裂缝。
4、 混凝土的收缩变形
混凝土的收缩变形包括混凝土的塑性变形、体积变形、干燥收缩和混凝土匀质性的影响。混凝土中80%的水分要燕发，20%的水分是水泥硬化所必需的。随着混凝土的继续干燥而使20%的吸附水逸出，就会出现干燥收缩。而表面比中心干燥得快，因而在表面产生拉应力而出现裂缝。
二、大体积混凝土的施工工艺
2.1大体积混凝土的施工，一般宜在低温条件下进行，即最高气温≤30ºC时为宜。气温大于30ºC时，应周密分析和计算温度（包括收缩）应力，并采取相应的降低温差和减少温度应力的措施。
2.2混凝土的配制，应严格掌握各种原材料的配合比，其重量允许误差为：水泥、外掺合料+2%；粗、细骨料+3%；水、外加剂溶液+2%。混凝土的搅拌时间，自全部拌合料装入搅拌筒内起到卸料止，一般应不少于1.5～2min。雨季施工期间，应勤测粗细骨料的含水量，并随时调整用水量和粗细骨料用量。
2.3搅拌后的混凝土，应及时运至浇筑地点，入模浇筑。在运送过程中，要防止混凝土离析、灰浆流失、坍落度变化等现象，如发生离析现象，必须进行人工二次拌合后方可入模。
2.4混凝土浇筑要点如下：
2.4.1大体积混凝土的浇筑，应根据整体连续浇筑的要求，结合结构尺寸的大小、钢筋疏密、混凝土供应条件等具体情况，选用以下三种方法：
2.4.1.1 全面分层。即将整个结构浇筑层分为数层浇筑，当已浇筑的下层混凝土尚未凝结时，即开始浇筑第二层，如此逐层进行，直至浇筑完成。
2.4.1.2分段（块）分层。适用于厚度较薄而面积或长度较大的工程。施工时从底层一端开始浇筑混凝土，进行到一定距离后浇筑第二层，如此依次向前澆筑其它各层。
2.4.1.2斜面分层：适用于结构的长度超过厚度三倍的工程，振捣工作应从浇筑层的底层开始，逐渐上移，以保证分层混凝土之间的施工质量。
2.4.2当基础底板厚度超过1.3m时，应采取分层浇筑。分层厚度宜为0.6～1.0m。对于大块底板，在平面上应分成若干块施工，以减少收缩和温度应力，有利于控制裂缝，一般分块最大尺寸30m左右。
2.4.3为了减少大体积混凝土底板的内外约束，浇筑前宜在基层设置滑移层。为了减少分块间后浇缝处钢筋的连接约束，应将钢筋的连接设置在后浇缝处。
2.4.4分层浇筑时，上层钢筋的绑扎应在下层混凝土经一定养护其强度达到1.2N/㎜2，混凝土表面温度与混凝土浇筑后达到稳定时的室外温度之在25ºC以下时（即Tb-Tq≤25ºC）进行。
2.4.5为了加强分层浇筑层间的结合，可以采取在下层混凝土表面设置键槽的办法。键槽可用100×100㎜的木方每隔1m左右留设。
2.4.6分层浇筑间隔的时间，应以混凝土表面温度降至大气平均温度为好，即水化热温峰值以后，一般为3～5天，因此间隔时间以大于5天为宜。
2.4.7暑期施工时，必须采取有效措施降低混凝土内部的实际温度（Tmax）：
①降低混凝土入模浇筑温度如拌和水中掺入冰块、使用冷却水作拌合用水、砂石采取遮阳措施和喷冷水降温等；②骨料中掺入适量毛石；③掺入适量的粉煤灰。
2.4.8为了防止混凝土发生离析，当混凝土的自由倾落高度超过2m时，应采用串筒，溜槽下落。串筒和漏斗的布置应根据浇筑面积、浇筑速度和铺平混凝土的能力确定，一般其间距不得大于3m。
2.4.9混凝土应采用机械振捣。振捣棒的操作，要做到“快插慢拔”，在振捣过程中，宜将振动棒上下略有抽动，以使一下振动均匀。每点振捣时间一般以20～30s为宜，但还应视混凝土表面呈水平不再显著下沉、不再出现气泡、表面泛出灰浆为准。分层浇筑时，振捣棒应插入下层5㎝左右，以消除两层之间的接缝。振捣时要防止振动模板，并应尽量避免碰撞钢筋、管道、预埋件等。每振捣完一段，应随即用铁锹摊平拍实。
2.4.10混凝土养护的时间和方法为：
①养护时间：为了保证新浇筑的混凝土有适宜的硬化条件，防止在早期由于干缩而产生裂缝，大体积混凝土浇筑完毕后，应在12h内加以覆盖和浇水。具体要求是：普通硅酸盐水泥拌制的混凝土不得少于14天；矿渣水泥，火山灰质水泥、大坝水泥、矿渣大坝水泥拌制的混凝土不得少于21天。
②养护方法：大体积混凝土养护方法，分降温法和保温法两种。降温法，即在混凝土浇筑成型后，用蓄水、洒水或喷水养护；保温法是在混凝土成型后，使用保温材料覆盖养护（如塑料薄膜、草袋等）及薄膜养生液养护，可视具体条件选用。
2.4.11混凝土测温。为了掌握大体积混凝土的升温和降温的变化规律以及各种材料在各种条件下的湿度影响，需要对混凝土进行温度监测控制。
①测温点的布置 必须内有代表性和可比性。沿浇筑的高度，应布置在底部、中部和表面，垂直测点间距一般为500～800㎜；平面则应布置在边缘与中间，平面测点间距一般为2.5～5m。当使用热电偶温度计时，其插入深度可按实际需要和具体情况而定，一般应不小于热电偶外径的6～10倍，則测温点的布置，距边角的表面应大于50㎜。采用预留测温孔洞方法测温时，一个测温孔只能反映一个点数据。不应采取通过沿孔洞高度变动温度计的方法来测竖孔中不同高度位置的温度。
②测温制度
在混凝土温度上升阶段每2～4h测一次，温度下降阶段每8h测一次，同时应测大气温度。
三、防止大体积混凝土裂缝的主要措施
1、合理选择混凝土的配合比，尽量选用水化热低和安定性好的水泥，并在满足设计强度要求的前提下，尽可能减少水泥用量，以减少水泥的水化热。
2、控制石子、砂子的含泥量不超过1%和3%。
3、根据施工季节的不同，可分别采用降温法和保温法施工。夏季主要用降温法施工，即在搅拌混凝土时掺入冰水，一般温度可控制在5~10ºC，在浇筑混凝土后采用冰水养护降温，但要注意水温和混凝土温度之差不超过20ºC，或采用覆盖材料养护。
4、采用分层分段法浇筑混凝土。
5、作好测温工作，控制混凝土的内部温度与表面温度，以及表面温度与环境温度之差不超过25ºC。
6、在混凝土中掺加少量磨细的粉煤灰和减水剂，以减少水泥用量。也可掺加缓凝剂，推迟水化热的峰值期。
7、掺入适量的微膨胀剂或膨胀水泥，使混凝土得到补偿收缩，减少混凝土的温度应力。
8、改善约束条件。根据工程特点，可以采取某些措施，降低外约束力。
9、设置后浇缝。当大体积混凝土平面尺寸过大时，可以适当设置后浇缝，以减小外约束力和温度应力，同时也有利于散热，降低混凝土的内部温度。
10、当分层浇筑时，为了保证每个浇筑层上下均有温度筋，可建议设计者将温度筋作适当调整。温度筋宜细密，一般用Ø8钢筋，间距15㎝，双向布筋，这样可以增强抵抗温度应力的能力。上层钢筋的绑扎，应力争在浇筑下层混凝土后进行，这样便于混凝土的保温覆盖和保持钢筋的整洁。
11、混凝土中掺加一定数量的毛石。这样可以减少水泥用量，同时毛石还可吸收混凝土中一定的水化热，这是防止大体积混凝土产生裂缝的良好措施。
四、结束语
大体积砼结构结构裂缝预防和控制是一门边缘科学, 也是一项系统工程,必须以材料、设计、施工和维护四个方面加以综合解决。设计方面,要积极采用先进技术,配合成熟的技术措施,抗放兼施,以抗为主,在理论上提出可行的控制措施,在实践操作中采用切实可行的技术,在经济上合理节约。材料配置,施工组织方面,要科学组织,合理安排,确保大体积砼的质量,严格按照施工规范,施工操作规程操作,不断改进操作工艺,加强养护,以预防和减少大体积砼裂缝的产生,将工程裂缝损害控制到最小程度。
五、参考文献
高层建筑建筑施工手册1992年中国建筑工业出版社;主编:杨嗣信,副主编:胡世德,侯君伟
作者简介：黄香芬，女，1963年5月30日出生，工程师，现河南三建建设集团有限公司工作