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摘 要：随着我国经济和建筑施工技术的飞速发展，工程建设规模不断扩大，大体积混凝土施工技术的应用越来越普遍，如何在施工中采取有效措施保证大体积混凝土的质量尤为重要。本文对大体积混凝土产生裂缝的原因及其质量控制技术进行了探讨，供同行参考。
关键词：大体积混凝土；开裂原因；质控对策
近年来，大体积混凝土在结构中的应用越来越广泛，如果施工处理不当，极易产生裂缝，从而影响大体积混凝土结构物的质量。所以如何采取有效措施防止大体积混凝土的开裂，是一个值得关注的问题。
所谓大体积混凝土，就是混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。其混凝土量大，工程条件复杂（一般都是地下现浇钢筋混凝土结构），施工技术要求高，水泥水化热较大（预计超过25℃），易使结构物产生温度变形。要保证大体积混凝土的浇筑质量，涉及到很多方面，应根据结构、环境状况采取减少水化热的措施，应均匀分层、分段浇筑等，主要是控制混凝土裂缝和强度。大体积混凝土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。贯穿裂缝是由于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，可能破坏结构的整体性和稳定性，其危害性是较严重的；而深层裂缝部分地切断了结构断面，也有一定危害性。表面裂缝一般危害性较小。
1 大体积混凝土裂缝产生原因
大体积混凝土产生裂缝的原因很多，通常有混凝土自身的水化热过高、养护不及时、拆模过早、振捣不密实、钢筋保护层小或是过大等。
（1）水泥水化热引起的温度应力和温度变形
大体积混凝土结构一般要求一次性整体浇筑，浇筑后，水泥因水化引起水化热，由于混凝土体积大，聚集在内部的水泥水化热不容易散发，混凝土内部温度将显著升高，而混凝土表面则散热较快，形成了较大的温差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，此时，混凝龄期短，抗拉强度很低。混凝土内部的最高温度，大多发生在浇筑后的3～5d，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。温度应力与温差成正比，温差越大，温度应力越大，当温差产生的表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度，则会在混凝土的表面产生裂缝。防止混凝土出现裂缝的关键是控制混凝土内部与表面的温差。
（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，混凝土在早期温度上升时，产生的膨胀受到约束而形成压应力。由于混凝土的弹性模量小，徐变和应力松弛度大，使混凝土与地基连接不牢固，因而压应力较小。当温度下降时，则产生较大的拉应力，若超过混凝土的抗拉强度，混凝土将会产生垂直裂缝。另外，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，因而在中心区产生压应力，在表面产生拉应力。
（3）外界气温变化的影响
大体积混凝土在施工阶段，常受外界气温变化的影响。混凝土内部温度是由水泥水化热引起的绝热温度、浇筑温度和散热温度三者的叠加。当外界气温较高时，混凝土的浇筑温度也会随着升高。当外界气温下降时，特别是气温骤降，则会大大增加外层混凝土与混凝土内部的温度梯度，严重限制了混凝土的急剧收缩，不能发挥混凝土的徐变性能作用，从而形成巨大的温差和温度应力，使大体积混凝土产生裂缝。混凝土内部的温度受到很多因素的影响，包括水泥水化热的绝热温升，混凝土的浇筑温度以及混凝土结构物的散热降温等各种因素，通过叠加后混凝土内部温度升高，而内外温差产生混凝土的温度应力导致混凝土的变形，混凝土的变形随着温差的增大而越大。因此控制混凝土表面温度与外界气温温差，也是防止裂缝的重要一环。
（4）混凝土的收缩变形
混凝土中的80%水分要蒸发，约20%的水分是水泥硬化所必需的。混凝土中多余水分的蒸发是引起混凝土体积收缩的主要原因之一。而最初失去的30%自由水分几乎不引起收缩，随着混凝土的陆续干燥而使20%的吸附水逸出，就会出现干燥收缩，而表面干燥收缩快，中心干燥收缩慢。由于表面的干缩受到中心部位混凝土的约束，因而在表面产生拉应力而出现裂缝。
2 大体积混凝土质量控制对策
为了有效地控制有害裂缝的出现和发展，必须从控制混凝土的水化升温、延缓降温速率、减小混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸强度、改善约束条件和设计构造等方面全面考虑，结合实际采取措施。
2.1 混凝土材质控制对策
严格控制混凝土原材料的质量和技术标准，选用低水化热水泥，粗细骨料的含泥量应尽量减少（1～1.5%以下）。
（1）水泥的选择
材质必须符合现行国家标准规定；水泥选用低热的水泥品种，如425#矿渣水泥； 充分利用混凝土后期强度，R60替代R28作为设计强度，以减少每立方米水泥用量；掺加磨细粉煤灰和减水剂，减少水泥用量、水的用量。
（2）粗细骨料的选择
采用5～40mm的碎石，在相同水灰比的情况下，可减少每立方米混凝土的水、水泥用量；采用中砂，以减少每立方米混凝土的水、水泥用量；控制骨料含泥量，石子控制在1%以内，砂控制在2%以内。采用良好可泵性混凝土配合比，坍落度在12±3cm，初凝时间10小时左右。控制混凝土料出机温度。控制混凝土浇筑温度。
2.2大体积混凝土的施工对策
（1）混凝土采用商品混凝土搅拌车运输，泵送入模。
（2）根据混凝土流动性大的特点，施工采用“分层定点、一个坡度、薄层浇筑、循序推进、一次到顶”的斜面浇筑方法，以缩小混凝土暴露面积及加大浇筑速度（要求每小时供应量满足需要）以利缩小浇筑时间。
（3）混凝土振捣密实，严防漏振。
（4）混凝土表面处理：混凝土在初凝前1～2小时，先用长刮尺刮平，用工具打磨抹压二次，并用硬扫帚刷混凝土表面，以防止混凝土早期收缩裂缝。
2.3 混凝土养护对策
混凝土浇筑后10～12小时之内在其上覆盖一层塑料薄膜和棉毡（其保温层厚度由方案计算确定），并要迭缝覆盖，让其自身养护，底板侧面最好采用砖模保温养护，后浇带处采用封闭养护，剪力墙和立柱之间的混凝土面也须覆盖养护。如采用木、钢质模板作承台侧模，模板外须挂棉毡保温养护，尤其是冬、夏季节（环境温度低主要考虑混凝土的内外温差；温度高则主要考虑干缩裂缝和模内混凝土表面的气化因素）。
2.4 混凝土降温速度的控制
混凝土等级高，水泥用量大（425#矿渣390kg/m3），水化热产生的温度高，若降温太快，混凝土徐变性质将得不到发挥，没有应力松驰效应，结构容易呈弹性脆裂。因此缓慢降温（降温速率≤1℃～2℃/昼夜），有效地减少裂缝，缓慢降温延长湿养护时间，减少了混凝土的收缩。
2.5 大体积混凝土施工时的温度监控
（1）混凝土测温从混凝土浇筑后3小时开始，每2小时测温一次，着重报告混凝土中心与表面及表面与环境温度差，七天后每4小时测温一次。
（2）测温结束时间均以各部位进入安全范围（△T≤25℃），可以撤除测温措施为条件。
（3）测温结束后，应进行测温结果分析，并绘制混凝土中心温度，混凝土中心与表面的温度、混凝土表面温度与时间（天）的曲线。
3 结语
大体积混凝土抗裂是一个综合性问题。只有好的设计而没有施工单位的密切配合是不能解决问题的；而当设计考虑不周时，会给施工带来困难。因此，只有设计与施工密切配合，在结构的防裂设计，材料选用、施工工艺、温度控制等方面采取综合技术措施才能有效地解决好这一问题。而类似工程的成功经验对结构设计和优化温度控制和防裂措施也具有很好的借鉴作用。■
参考文献
[1]中华人民共和国国家标准.大体积混凝土施工规范（GB50496-2009），中国计划 出版社，2009.10
[2]李逸群.大体积混凝土裂缝的危害及预防措施[J].建筑与工程，2009（7）
[3]徐捷.大型振动台基础大体积混凝土防止裂缝产生的质量控制措施[J].西安建筑科技大学学报（自然科学版），2011（1）
关键词：大体积混凝土；开裂原因；质控对策
近年来，大体积混凝土在结构中的应用越来越广泛，如果施工处理不当，极易产生裂缝，从而影响大体积混凝土结构物的质量。所以如何采取有效措施防止大体积混凝土的开裂，是一个值得关注的问题。
所谓大体积混凝土，就是混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。其混凝土量大，工程条件复杂（一般都是地下现浇钢筋混凝土结构），施工技术要求高，水泥水化热较大（预计超过25℃），易使结构物产生温度变形。要保证大体积混凝土的浇筑质量，涉及到很多方面，应根据结构、环境状况采取减少水化热的措施，应均匀分层、分段浇筑等，主要是控制混凝土裂缝和强度。大体积混凝土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。贯穿裂缝是由于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，可能破坏结构的整体性和稳定性，其危害性是较严重的；而深层裂缝部分地切断了结构断面，也有一定危害性。表面裂缝一般危害性较小。
1 大体积混凝土裂缝产生原因
大体积混凝土产生裂缝的原因很多，通常有混凝土自身的水化热过高、养护不及时、拆模过早、振捣不密实、钢筋保护层小或是过大等。
（1）水泥水化热引起的温度应力和温度变形
大体积混凝土结构一般要求一次性整体浇筑，浇筑后，水泥因水化引起水化热，由于混凝土体积大，聚集在内部的水泥水化热不容易散发，混凝土内部温度将显著升高，而混凝土表面则散热较快，形成了较大的温差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，此时，混凝龄期短，抗拉强度很低。混凝土内部的最高温度，大多发生在浇筑后的3～5d，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。温度应力与温差成正比，温差越大，温度应力越大，当温差产生的表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度，则会在混凝土的表面产生裂缝。防止混凝土出现裂缝的关键是控制混凝土内部与表面的温差。
（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，混凝土在早期温度上升时，产生的膨胀受到约束而形成压应力。由于混凝土的弹性模量小，徐变和应力松弛度大，使混凝土与地基连接不牢固，因而压应力较小。当温度下降时，则产生较大的拉应力，若超过混凝土的抗拉强度，混凝土将会产生垂直裂缝。另外，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，因而在中心区产生压应力，在表面产生拉应力。
（3）外界气温变化的影响
大体积混凝土在施工阶段，常受外界气温变化的影响。混凝土内部温度是由水泥水化热引起的绝热温度、浇筑温度和散热温度三者的叠加。当外界气温较高时，混凝土的浇筑温度也会随着升高。当外界气温下降时，特别是气温骤降，则会大大增加外层混凝土与混凝土内部的温度梯度，严重限制了混凝土的急剧收缩，不能发挥混凝土的徐变性能作用，从而形成巨大的温差和温度应力，使大体积混凝土产生裂缝。混凝土内部的温度受到很多因素的影响，包括水泥水化热的绝热温升，混凝土的浇筑温度以及混凝土结构物的散热降温等各种因素，通过叠加后混凝土内部温度升高，而内外温差产生混凝土的温度应力导致混凝土的变形，混凝土的变形随着温差的增大而越大。因此控制混凝土表面温度与外界气温温差，也是防止裂缝的重要一环。
（4）混凝土的收缩变形
混凝土中的80%水分要蒸发，约20%的水分是水泥硬化所必需的。混凝土中多余水分的蒸发是引起混凝土体积收缩的主要原因之一。而最初失去的30%自由水分几乎不引起收缩，随着混凝土的陆续干燥而使20%的吸附水逸出，就会出现干燥收缩，而表面干燥收缩快，中心干燥收缩慢。由于表面的干缩受到中心部位混凝土的约束，因而在表面产生拉应力而出现裂缝。
2 大体积混凝土质量控制对策
为了有效地控制有害裂缝的出现和发展，必须从控制混凝土的水化升温、延缓降温速率、减小混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸强度、改善约束条件和设计构造等方面全面考虑，结合实际采取措施。
2.1 混凝土材质控制对策
严格控制混凝土原材料的质量和技术标准，选用低水化热水泥，粗细骨料的含泥量应尽量减少（1～1.5%以下）。
（1）水泥的选择
材质必须符合现行国家标准规定；水泥选用低热的水泥品种，如425#矿渣水泥； 充分利用混凝土后期强度，R60替代R28作为设计强度，以减少每立方米水泥用量；掺加磨细粉煤灰和减水剂，减少水泥用量、水的用量。
（2）粗细骨料的选择
采用5～40mm的碎石，在相同水灰比的情况下，可减少每立方米混凝土的水、水泥用量；采用中砂，以减少每立方米混凝土的水、水泥用量；控制骨料含泥量，石子控制在1%以内，砂控制在2%以内。采用良好可泵性混凝土配合比，坍落度在12±3cm，初凝时间10小时左右。控制混凝土料出机温度。控制混凝土浇筑温度。
2.2大体积混凝土的施工对策
（1）混凝土采用商品混凝土搅拌车运输，泵送入模。
（2）根据混凝土流动性大的特点，施工采用“分层定点、一个坡度、薄层浇筑、循序推进、一次到顶”的斜面浇筑方法，以缩小混凝土暴露面积及加大浇筑速度（要求每小时供应量满足需要）以利缩小浇筑时间。
（3）混凝土振捣密实，严防漏振。
（4）混凝土表面处理：混凝土在初凝前1～2小时，先用长刮尺刮平，用工具打磨抹压二次，并用硬扫帚刷混凝土表面，以防止混凝土早期收缩裂缝。
2.3 混凝土养护对策
混凝土浇筑后10～12小时之内在其上覆盖一层塑料薄膜和棉毡（其保温层厚度由方案计算确定），并要迭缝覆盖，让其自身养护，底板侧面最好采用砖模保温养护，后浇带处采用封闭养护，剪力墙和立柱之间的混凝土面也须覆盖养护。如采用木、钢质模板作承台侧模，模板外须挂棉毡保温养护，尤其是冬、夏季节（环境温度低主要考虑混凝土的内外温差；温度高则主要考虑干缩裂缝和模内混凝土表面的气化因素）。
2.4 混凝土降温速度的控制
混凝土等级高，水泥用量大（425#矿渣390kg/m3），水化热产生的温度高，若降温太快，混凝土徐变性质将得不到发挥，没有应力松驰效应，结构容易呈弹性脆裂。因此缓慢降温（降温速率≤1℃～2℃/昼夜），有效地减少裂缝，缓慢降温延长湿养护时间，减少了混凝土的收缩。
2.5 大体积混凝土施工时的温度监控
（1）混凝土测温从混凝土浇筑后3小时开始，每2小时测温一次，着重报告混凝土中心与表面及表面与环境温度差，七天后每4小时测温一次。
（2）测温结束时间均以各部位进入安全范围（△T≤25℃），可以撤除测温措施为条件。
（3）测温结束后，应进行测温结果分析，并绘制混凝土中心温度，混凝土中心与表面的温度、混凝土表面温度与时间（天）的曲线。
3 结语
大体积混凝土抗裂是一个综合性问题。只有好的设计而没有施工单位的密切配合是不能解决问题的；而当设计考虑不周时，会给施工带来困难。因此，只有设计与施工密切配合，在结构的防裂设计，材料选用、施工工艺、温度控制等方面采取综合技术措施才能有效地解决好这一问题。而类似工程的成功经验对结构设计和优化温度控制和防裂措施也具有很好的借鉴作用。■
参考文献
[1]中华人民共和国国家标准.大体积混凝土施工规范（GB50496-2009），中国计划 出版社，2009.10
[2]李逸群.大体积混凝土裂缝的危害及预防措施[J].建筑与工程，2009（7）
[3]徐捷.大型振动台基础大体积混凝土防止裂缝产生的质量控制措施[J].西安建筑科技大学学报（自然科学版），2011（1）