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【摘要】大体积混凝土施工中裂缝控制是一项较复杂问题，但这一问题带有普遍性。本文分析了大体积混凝土裂缝类型及裂缝产生原因，在此基础上提出相应的温度控制措施、施工措施、设计措施及原材料措施来预防裂缝发生。
【关键词】大体积；混凝土；原因；控制
这种大体积钢筋混凝土具有结构厚、体型大、钢筋密、混凝土数量多、工程条件复杂和施工技术要求高等特点。在施工中如果措施不当，很容易导致钢筋混凝土结构出现裂缝，这不仅破坏结构的整体性。影响结构安全，在水工结构和建筑物基础等工程部位还会造成渗漏，给整个工程造成非常严重的危害。如何控制裂缝的产生，一直是大体积混凝土结构施工中的一个重大课题。
1.大体积钢筋混凝土裂缝的种类
大体积混凝土结构裂缝主要包括干燥收缩裂缝、塑性收缩裂缝、自身收缩裂缝、安定性裂缝、温差裂缝、碳化收缩裂缝等。
1.1微观裂缝
在未承受荷载的混凝土和钢筋混凝土结构中存在着肉眼看不见的微观裂缝，微观裂缝主要有三种：（1）粘着裂缝；（2）水泥石裂缝；（3）骨料裂缝。
1.2客观存在的宏观裂缝
1.2.1表面裂缝
表面裂缝产生的原因是：大体积混凝土浇筑后，水泥在水化过程中产生大量水化热，使混凝土温度上升。由于混凝土表面散热快，内部散热慢，混凝土中心温度高，表面温度低，形成温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。当拉力超过混凝土抗拉强度时，混凝土会产生表面裂缝。
1.2.2贯穿裂缝
贯穿裂缝产生的原因是：随着水泥水化反应的结束以及混凝土的不断散热，大体积混凝土由升温阶段过渡到降温阶段。随温度低，体积收缩。
1.2.3收缩裂缝
混凝土在逐渐散热和硬化过程中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能力，当产生的收缩力超过当时的混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土中产生收缩裂缝。
1.2.4温差裂缝
混凝土内部和外产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。
2.大体积钢筋混凝土裂缝产生的原因
大体积钢筋混凝土基础产生宏观裂缝有三个主要原因：（1）动荷载等外荷载引起的裂缝，即按常规计算的主要应力引起的裂缝。（2）结构次应力引起的裂缝，即结构的实际工作状态同常规计算假定有出入而引起的裂缝。（3）形变化引起的裂缝，即结构由温度、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素引起的裂缝。
3.控制大体积混凝土裂缝产生的措施
3.1材料质量控制
3.1.1选用中热或低热水泥
温差主要是水化热产生的，为了减小温差，就要尽量降水化热，要用早期水化热低的水泥，选择适宜的矿物组，调整水泥的细度模数。试验证明，水泥中的铝酸三钙和酸三钙含量高的水泥水化热就高。所以，为减小水化热，采用熟料中含铝酸三钙化硅酸钙较少的中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥、粉煤灰水泥等。
3.1.2掺加粉煤灰
为了减少水泥用量，降低水化热并提高和易性，我们可以把部分水泥用粉煤灰代替。掺入粉煤灰有以下作用：粉煤灰中含有大量的硅、铝氧化物（其中二氧化硅含量40%-60%，三氧化二铝含量17%-35%），这些硅铝氧化物能够与水泥的水化产物进行二次反应，是其活性的来源，可以取代部分水泥，降低混凝土的热胀；粉煤灰颗料较细，能够参加二次反应的界面相应增多。
3.1.3骨料选择要合适
尽量扩大粗骨料粒径，因为粗骨料越大，级配越好，孔隙充满越小，比表面积越小，每立方米的水泥砂浆量和水泥用量相应越省，水化热随之降低，对防止裂缝越有好处。细骨料宜采用级配良好的中粗砂。
3.1.4掺入外加剂
掺入减水剂、缓凝剂和引气剂等外加剂以改善混凝土性能防止开裂。减水剂的主要作用是改善混凝土的和易性，降低水灰比，提高混凝土强度或在保持混凝土一定强度时减少水泥用量。而水灰比的降低，水泥用量的减少对防止开裂是十分有利的。
3.1.5掺入外掺料
掺入钢纤维或聚丙稀纤维材料可以提高混凝土的抗裂性能。粉煤灰和外加剂的掺量要经试验确定，混凝土可按60的设计强度进行配合比设计。
虽然大体积混凝土裂缝产生的原因很多，但只要严格按规范规定施工，认真积极的探索裂缝产生的原因，及早采取相应的预防措施，就能有效地控制大体积混凝土结构的裂缝。
3.2施工温度控制
3.2.1混凝土出机温度的控制影响最大的是石子和水的温度
为此重点是控制石子的温度。气温高时，要在砂石堆场搭遮阳装置，必要时向骨料喷水雾或使用前用冷水冲洗骨料；冬季，则要求砂石骨料中不得含有冰块。
3.2.2混凝土浇筑温度的控制
混凝土从搅拌机出料后，经搅拌车运输、缷料、泵送、浇筑、振捣、平仓等工序后的温度称为浇筑温度，浇筑温度对结构物的内外温差影响不大，但温度过高会引起较大的二缩，给混凝土浇筑带来不利。根据实践经验建议最高浇筑温度控制在40℃以下为宜。这就要选择合理的浇灌时间，完善浇筑工艺，并加强养护工作。
3.3采用二次振捣工艺增加混凝土密实度
对浇筑后的混凝土，在振捣界限以前给予二次振捣，能排除混凝土因浇水在粗骨料和水平钢筋下部生成水分和空隙，提高混凝土与钢筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出现的裂缝，减少内部微裂，增加混凝土密实度，使混凝土抗压强度提高10%-20%，从而提高抗裂性。这里所指振动界限是指混凝土二次振捣的恰当时间，即混凝土经振捣后沿尚能恢复到塑性状态时间。
3.4改进混凝土搅拌工艺
提高混凝土硬化后界面过滤层的结构致密，加强粘结性。搅拌新工艺是采取二次投料，加大砂浆或净浆的裹石面积，可以有效地防止水膜的存在而使界面过滤层疏松多孔，达到增加混凝土强度的目的。
3.5混凝土浇筑质量控制
3.5.1全面分层，即在第一层全面浇筑
全部浇筑完毕后，再回头浇筑第二层，此时应使第一层混凝土还未初凝，如此逐层连续浇筑，直到完工为止。采用这种方案，适用于结构的平面尺寸一般不宜太大，施工时从短边开始，沿长边推进比较合适。必要时可分成两段，从中间向两端或从两段向中间同时进行浇筑。
3.5.2分段分层
混凝土浇筑时，先从底层开始，浇筑至一定距离后浇筑第二层，如此依次向前浇筑其他各层。由于总的层数较多，所以浇筑到顶后，第一层末端的混凝土還未初凝，又可以从第二段依次分层浇筑。这种方案适用于单位时间内要求供应的混凝土较少，不像第一种方案那样集中。这种方案适用于结构物厚度不太大而面积或长度较大的工程。
3.5.3斜面分层
要求斜面的坡度不大于1/3，适用于结构的长度大大超过厚度3的情况。混凝土从浇筑层下端开始，逐渐上移。
3.6混凝土养护
3.6.1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的裂缝，大体积混凝土浇筑完毕后，应在12同仙加以覆盖和浇水。具体要求是：普通硅酸盐水泥搅拌的混凝土不得少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12天。
3.6.2养护方法
大体积混凝土养护方法，分降温法和保温层两种。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。
【参考文献】
［１］朱洪义.大体积钢筋混凝土基础裂缝成历及控制.民营科技.2008.3.
［２］孙利中,王林.大体积混凝土施工方法.民营科持.2010，7.
［３］李彬.大体积混凝土施工技术探讨.祖国.2009.9.
【关键词】大体积；混凝土；原因；控制
这种大体积钢筋混凝土具有结构厚、体型大、钢筋密、混凝土数量多、工程条件复杂和施工技术要求高等特点。在施工中如果措施不当，很容易导致钢筋混凝土结构出现裂缝，这不仅破坏结构的整体性。影响结构安全，在水工结构和建筑物基础等工程部位还会造成渗漏，给整个工程造成非常严重的危害。如何控制裂缝的产生，一直是大体积混凝土结构施工中的一个重大课题。
1.大体积钢筋混凝土裂缝的种类
大体积混凝土结构裂缝主要包括干燥收缩裂缝、塑性收缩裂缝、自身收缩裂缝、安定性裂缝、温差裂缝、碳化收缩裂缝等。
1.1微观裂缝
在未承受荷载的混凝土和钢筋混凝土结构中存在着肉眼看不见的微观裂缝，微观裂缝主要有三种：（1）粘着裂缝；（2）水泥石裂缝；（3）骨料裂缝。
1.2客观存在的宏观裂缝
1.2.1表面裂缝
表面裂缝产生的原因是：大体积混凝土浇筑后，水泥在水化过程中产生大量水化热，使混凝土温度上升。由于混凝土表面散热快，内部散热慢，混凝土中心温度高，表面温度低，形成温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。当拉力超过混凝土抗拉强度时，混凝土会产生表面裂缝。
1.2.2贯穿裂缝
贯穿裂缝产生的原因是：随着水泥水化反应的结束以及混凝土的不断散热，大体积混凝土由升温阶段过渡到降温阶段。随温度低，体积收缩。
1.2.3收缩裂缝
混凝土在逐渐散热和硬化过程中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能力，当产生的收缩力超过当时的混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土中产生收缩裂缝。
1.2.4温差裂缝
混凝土内部和外产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。
2.大体积钢筋混凝土裂缝产生的原因
大体积钢筋混凝土基础产生宏观裂缝有三个主要原因：（1）动荷载等外荷载引起的裂缝，即按常规计算的主要应力引起的裂缝。（2）结构次应力引起的裂缝，即结构的实际工作状态同常规计算假定有出入而引起的裂缝。（3）形变化引起的裂缝，即结构由温度、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素引起的裂缝。
3.控制大体积混凝土裂缝产生的措施
3.1材料质量控制
3.1.1选用中热或低热水泥
温差主要是水化热产生的，为了减小温差，就要尽量降水化热，要用早期水化热低的水泥，选择适宜的矿物组，调整水泥的细度模数。试验证明，水泥中的铝酸三钙和酸三钙含量高的水泥水化热就高。所以，为减小水化热，采用熟料中含铝酸三钙化硅酸钙较少的中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥、粉煤灰水泥等。
3.1.2掺加粉煤灰
为了减少水泥用量，降低水化热并提高和易性，我们可以把部分水泥用粉煤灰代替。掺入粉煤灰有以下作用：粉煤灰中含有大量的硅、铝氧化物（其中二氧化硅含量40%-60%，三氧化二铝含量17%-35%），这些硅铝氧化物能够与水泥的水化产物进行二次反应，是其活性的来源，可以取代部分水泥，降低混凝土的热胀；粉煤灰颗料较细，能够参加二次反应的界面相应增多。
3.1.3骨料选择要合适
尽量扩大粗骨料粒径，因为粗骨料越大，级配越好，孔隙充满越小，比表面积越小，每立方米的水泥砂浆量和水泥用量相应越省，水化热随之降低，对防止裂缝越有好处。细骨料宜采用级配良好的中粗砂。
3.1.4掺入外加剂
掺入减水剂、缓凝剂和引气剂等外加剂以改善混凝土性能防止开裂。减水剂的主要作用是改善混凝土的和易性，降低水灰比，提高混凝土强度或在保持混凝土一定强度时减少水泥用量。而水灰比的降低，水泥用量的减少对防止开裂是十分有利的。
3.1.5掺入外掺料
掺入钢纤维或聚丙稀纤维材料可以提高混凝土的抗裂性能。粉煤灰和外加剂的掺量要经试验确定，混凝土可按60的设计强度进行配合比设计。
虽然大体积混凝土裂缝产生的原因很多，但只要严格按规范规定施工，认真积极的探索裂缝产生的原因，及早采取相应的预防措施，就能有效地控制大体积混凝土结构的裂缝。
3.2施工温度控制
3.2.1混凝土出机温度的控制影响最大的是石子和水的温度
为此重点是控制石子的温度。气温高时，要在砂石堆场搭遮阳装置，必要时向骨料喷水雾或使用前用冷水冲洗骨料；冬季，则要求砂石骨料中不得含有冰块。
3.2.2混凝土浇筑温度的控制
混凝土从搅拌机出料后，经搅拌车运输、缷料、泵送、浇筑、振捣、平仓等工序后的温度称为浇筑温度，浇筑温度对结构物的内外温差影响不大，但温度过高会引起较大的二缩，给混凝土浇筑带来不利。根据实践经验建议最高浇筑温度控制在40℃以下为宜。这就要选择合理的浇灌时间，完善浇筑工艺，并加强养护工作。
3.3采用二次振捣工艺增加混凝土密实度
对浇筑后的混凝土，在振捣界限以前给予二次振捣，能排除混凝土因浇水在粗骨料和水平钢筋下部生成水分和空隙，提高混凝土与钢筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出现的裂缝，减少内部微裂，增加混凝土密实度，使混凝土抗压强度提高10%-20%，从而提高抗裂性。这里所指振动界限是指混凝土二次振捣的恰当时间，即混凝土经振捣后沿尚能恢复到塑性状态时间。
3.4改进混凝土搅拌工艺
提高混凝土硬化后界面过滤层的结构致密，加强粘结性。搅拌新工艺是采取二次投料，加大砂浆或净浆的裹石面积，可以有效地防止水膜的存在而使界面过滤层疏松多孔，达到增加混凝土强度的目的。
3.5混凝土浇筑质量控制
3.5.1全面分层，即在第一层全面浇筑
全部浇筑完毕后，再回头浇筑第二层，此时应使第一层混凝土还未初凝，如此逐层连续浇筑，直到完工为止。采用这种方案，适用于结构的平面尺寸一般不宜太大，施工时从短边开始，沿长边推进比较合适。必要时可分成两段，从中间向两端或从两段向中间同时进行浇筑。
3.5.2分段分层
混凝土浇筑时，先从底层开始，浇筑至一定距离后浇筑第二层，如此依次向前浇筑其他各层。由于总的层数较多，所以浇筑到顶后，第一层末端的混凝土還未初凝，又可以从第二段依次分层浇筑。这种方案适用于单位时间内要求供应的混凝土较少，不像第一种方案那样集中。这种方案适用于结构物厚度不太大而面积或长度较大的工程。
3.5.3斜面分层
要求斜面的坡度不大于1/3，适用于结构的长度大大超过厚度3的情况。混凝土从浇筑层下端开始，逐渐上移。
3.6混凝土养护
3.6.1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的裂缝，大体积混凝土浇筑完毕后，应在12同仙加以覆盖和浇水。具体要求是：普通硅酸盐水泥搅拌的混凝土不得少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12天。
3.6.2养护方法
大体积混凝土养护方法，分降温法和保温层两种。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。
【参考文献】
［１］朱洪义.大体积钢筋混凝土基础裂缝成历及控制.民营科技.2008.3.
［２］孙利中,王林.大体积混凝土施工方法.民营科持.2010，7.
［３］李彬.大体积混凝土施工技术探讨.祖国.2009.9.