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摘要：在建筑施工过程中，大体积混凝土的裂缝控制问题是一项技术难题,怎样控制大体积混凝土在施工过程中产生裂缝,是我们必须要解决的问题，本文通过理论联系实际的方法，对在建筑施工中大体积混凝土浇筑过程中产生裂缝的原因，以及如何避免这种现象的发生进行了探讨。
关键词：大体积混凝土 裂缝 原因 应用
大体积混凝土施工的主要技术难点是防止混凝土表面裂缝的产生。造成大体积混凝土开裂的主要原因是干燥收缩和降温收缩。处于完全自由状态下的混凝土，出现再大的均匀收缩，也不会在内部产生拉应力。当混凝土处在地基等约束条件下时，内部就会产生拉应力，当拉应力超过当时混凝土的抗拉强度时，混凝土就会开裂。①
一、大体积混凝土浇筑过程产生裂缝的原因分析
1、水泥的性质和用量是产生裂缝的根本因素
大体积混凝土主要是由水泥、煤灰、石子、砂子混合浇筑而成，煤灰的主要作用是不仅可以节约水泥的用量，而且还可以降低水化热，增加混凝土和易性，还能够大幅度提高混凝土后期强度，煤灰的用量一般在29%左右。石子和砂子的主要作用也是为了减少水泥的使用量、和混凝土的收缩变形。
在混凝土中，导致裂缝产生的主要原因是水泥水化过程中产生的水化热，不同型号的水泥，产生的水化热不同，水泥的用量不同，产生的水化热也不相同，因此，水泥的性质和用量是导致大体积混凝土产生裂缝的根本原因。
2、水泥水化使大体积混凝土产生内外温差导致裂缝产生
由于混凝土在硬化期间存在水泥水化过程，并且水泥在水化过程中会释放大量的水化热。再加上混凝土的体积比较大，所产生的水花热很难在短时间内释放出去，因此，所产生的水化热就会积聚在大体积混凝土的内部，导致大体积混凝土内部温度不断升高。可是，尽管内部的温度快速升高，而表面温度却变化不大。这就使大体积混凝土的内部和表面产生较大的温差。如果温差值过大，造成大体积混凝土内外温度的变化产生差异，从而导致温度应力的产生，大体积混凝土表面出现显著的温度裂缝，给大体积混凝土带来非常严重的危害。
通常情况下，混凝土的浇筑厚度越大，所使用的水泥量也就越大，水泥在水化过程中所产生的水化热也就越多，温度升高就越快。因此，混凝土的体积越大，其表面出现裂缝的机会就会越多。
为了避免裂缝的产生，在浇筑完成的早期，我们通常采用的是潮湿养护的方法。可是对于体积比较小，厚度比较小的混凝土浇筑，潮湿养护的方法比较凑效，而对于大体积的混凝土来讲，潮湿养护只能推迟干缩的发生，保证表层混凝土强度的增长，对混凝土的后期收缩基本起不到什么作用。
3、降温收缩和干燥收缩是导致裂缝产生的主要因素
除了水泥水化产生的热导致内外温差产生裂缝的原因外。当内部温度达到峰值后就会逐渐降低，而在降溫过程中因降温产生的收缩会和因干燥产生的收缩叠加在一起，使处于约束条件下的混凝土产生裂缝。早期的裂缝也会导致应力集中，这样一来，应力不断加大，裂缝也就也来越宽、越来越长。
由于混凝土具有抗压强度高抗拉强度低的特点，再加上混凝土的弹性系数较差，因此水泥水化过程中产生的热导致水泥膨胀对混凝土的影响不太大。而降温过程和干燥过程中产生裂缝的原因才是大体积混凝土产生裂缝的主要原因。
4、影响裂缝产生的条件
大体积混凝土产生裂缝的原因比较复杂，除了水泥本身的原因外，还有用水量、混凝土的浇筑方法、浇筑的厚度、混凝土表面的应力以及所采用的降温措施等。
二、大体积混凝土浇筑技术的具体应用
为了进一步理解对建筑施工过程中大体积混凝土浇筑技术，我们以具有下面工程特点的大体积混凝土为例来进行说明：
⑴、设计建筑平面是正方形。其中地上建筑52层，地下建筑2层。
⑵、采用全现浇外框内筒结构。
⑶、基础底板总面积约为4600平方米（98.4×95.6）
⑷、基础底板的砼总量约为7800立方米.
⑸、整个基础包括大承台（面积约1200平方米）、小承台、承台底板。
⑹、底板混凝土厚0.8米，承台混凝土厚3.2米
⑺、砼设计强度等级为C40
1、原料的选择及配合比例
降低大体积混凝土温度的最有效的方法就是降低水泥水化过程中产生的水化热。因此，必须做好原料的选择和配合比例的选择。
⑴、原料的选择
水泥的选择：由于本工程的砼设计强度等级为C40，为了降低水化产生的热量，减少水泥的用量，因此水泥可选用525号炼石水泥。
骨料的选择：对于细骨料的选择也要从减少水化热方面来考虑。因此，细骨料主要采用中砂。在粗骨料的选择上，主要考虑混凝土的可泵性和混凝土的收缩变形问题，因此主要选用5到20毫米粒径的连续级配石子。
在进行骨料选择时，还要考虑骨料的含泥量。骨料中的含泥量不同，浇筑成的混凝土收缩变形程度不同，混凝土的抗拉强度也不同。因此控制骨料中的含泥量也是进行骨料选择的必要条件，一般情况下粗骨料的含泥量应在1％以下，细骨料的含泥量应在2％以下。
掺和料和外加剂的选择：由于混凝土的28天强度和标准强度基本接近，为最大程度控制温升速度，推迟温度升高到峰值的时间，掺和料应该选用大掺量I 级粉煤灰，每立方米掺量最多可以达到100千克。从大体积混凝土的施工技术特点上来看，掺粉煤灰是增加可泵性、节约水泥的非常普遍的方法。
外加剂的选择主要采用在混凝土中添加U型低碱膨胀剂的方法，研究表明，在混凝土内添加10%的U型低碱膨胀剂，可以达到膨胀应力抵消一部分混凝土的收缩应力的效果，这样就可以减少裂缝产生的机会。
⑵、配合比例
对配合比设计的主要要求是：既要保证设计强度，又要大幅度降低水化热；既要使混凝土具有良好的和易性、可泵性，又要降低水泥和水的用量。②
根据试验室配合比设计，每立方米混凝土配合比为525号水泥400kg，连续级配碎石（粒径5—20mm）1060kg，掺合料73kg，外加剂6kg，水170kg，坍落度160—180mm.③
2、混凝土的浇筑方案选用
在混凝土浇筑方案的选择上主要采取全面分层，二次振捣的方案。在混凝土浇筑完成刚接近初凝时，可以进行二次振捣，如果混凝土已经初凝，则不能再进行振捣。二次振捣可以改变混凝土的内部结构，使混凝土内部因水分和气泡产生的微小空隙减少，还可以减轻混凝土和钢筋的脱离程度，提高混凝土和钢筋之间的握裹力，从而使混凝土更加坚固。
全面分层，二次振捣方案可以使接近初凝的混凝土恢复和易性，这种方案可以使混凝土上下层之间的各种系数保持一致，从而保证了混凝土内部应力进一步减小，这样就降低了裂缝产生的机会。
3、预测混凝土内部温度、精心设计养护方案
在各项措施得到有力保证的前提下，预测混凝土内部温度，降低降温收缩应力就成为保证混凝土不出现裂缝的唯一途径。收缩应力越大，出现裂缝的机会就越大，相反，收缩应力越小，出现裂缝的机会就越小。
收缩应力主要和降温值和降温的速度有关。我们可以通过下面的关系式来计算降温值：
降温值=浇筑温度+水化热温升值－环境温度
这样，我们就可以通过计算对混凝土的浇筑温度、由温升值产生是内部应力进行猜测，从而制定采用控制浇筑温度控制温升值的方法，这样就能有效控制裂缝的产生。同时，还可以据此制定相关措施，以应对突发事件的发生。
4、保温材料的使用
在计算混凝土中心温度时，我们可以采取以下算式进行计算：
混凝土中心温度=混凝土中心最大温升+浇筑温度
为了防止混凝土出现裂缝，就要应对混凝土中心温度和环境平均温度之差造成的应力。为了解决这个问题，最好的办法就是在大体积混凝土表面覆盖保温材料，。
为此，在施工过程中，经常采取的减少大体积混凝土内外温差的方法是表面添加覆盖物的方法。一般采用的覆盖物是塑料薄膜和防水岩棉被。
总之，大体积混凝土浇筑是一项相当复杂的工作，裂缝的产生也和方方面面的因素有关。为此，我们一定要认真选择施工材料，设计施工方案，落实每一个施工环节，只有这样才可以保证整个施工得到让人满意的结果。
注：①吴高 浅谈大体积混凝土浇筑技术.民营科技.2010.06）
②、③粉煤灰混凝土应用技术规范GBJ146-90国家标准
参考文献：
1、江正荣.建筑施工工程师手册［M］.北京：中国建筑工业出版社，2002.12
2、李丽宏.“三掺技术”在大体积混凝土施工中的应用.民营科技.2008.02
3、杨书全 邝青.大体积混凝土裂缝控制与施工技术的工程应用.矿冶.2004.03
关键词：大体积混凝土 裂缝 原因 应用
大体积混凝土施工的主要技术难点是防止混凝土表面裂缝的产生。造成大体积混凝土开裂的主要原因是干燥收缩和降温收缩。处于完全自由状态下的混凝土，出现再大的均匀收缩，也不会在内部产生拉应力。当混凝土处在地基等约束条件下时，内部就会产生拉应力，当拉应力超过当时混凝土的抗拉强度时，混凝土就会开裂。①
一、大体积混凝土浇筑过程产生裂缝的原因分析
1、水泥的性质和用量是产生裂缝的根本因素
大体积混凝土主要是由水泥、煤灰、石子、砂子混合浇筑而成，煤灰的主要作用是不仅可以节约水泥的用量，而且还可以降低水化热，增加混凝土和易性，还能够大幅度提高混凝土后期强度，煤灰的用量一般在29%左右。石子和砂子的主要作用也是为了减少水泥的使用量、和混凝土的收缩变形。
在混凝土中，导致裂缝产生的主要原因是水泥水化过程中产生的水化热，不同型号的水泥，产生的水化热不同，水泥的用量不同，产生的水化热也不相同，因此，水泥的性质和用量是导致大体积混凝土产生裂缝的根本原因。
2、水泥水化使大体积混凝土产生内外温差导致裂缝产生
由于混凝土在硬化期间存在水泥水化过程，并且水泥在水化过程中会释放大量的水化热。再加上混凝土的体积比较大，所产生的水花热很难在短时间内释放出去，因此，所产生的水化热就会积聚在大体积混凝土的内部，导致大体积混凝土内部温度不断升高。可是，尽管内部的温度快速升高，而表面温度却变化不大。这就使大体积混凝土的内部和表面产生较大的温差。如果温差值过大，造成大体积混凝土内外温度的变化产生差异，从而导致温度应力的产生，大体积混凝土表面出现显著的温度裂缝，给大体积混凝土带来非常严重的危害。
通常情况下，混凝土的浇筑厚度越大，所使用的水泥量也就越大，水泥在水化过程中所产生的水化热也就越多，温度升高就越快。因此，混凝土的体积越大，其表面出现裂缝的机会就会越多。
为了避免裂缝的产生，在浇筑完成的早期，我们通常采用的是潮湿养护的方法。可是对于体积比较小，厚度比较小的混凝土浇筑，潮湿养护的方法比较凑效，而对于大体积的混凝土来讲，潮湿养护只能推迟干缩的发生，保证表层混凝土强度的增长，对混凝土的后期收缩基本起不到什么作用。
3、降温收缩和干燥收缩是导致裂缝产生的主要因素
除了水泥水化产生的热导致内外温差产生裂缝的原因外。当内部温度达到峰值后就会逐渐降低，而在降溫过程中因降温产生的收缩会和因干燥产生的收缩叠加在一起，使处于约束条件下的混凝土产生裂缝。早期的裂缝也会导致应力集中，这样一来，应力不断加大，裂缝也就也来越宽、越来越长。
由于混凝土具有抗压强度高抗拉强度低的特点，再加上混凝土的弹性系数较差，因此水泥水化过程中产生的热导致水泥膨胀对混凝土的影响不太大。而降温过程和干燥过程中产生裂缝的原因才是大体积混凝土产生裂缝的主要原因。
4、影响裂缝产生的条件
大体积混凝土产生裂缝的原因比较复杂，除了水泥本身的原因外，还有用水量、混凝土的浇筑方法、浇筑的厚度、混凝土表面的应力以及所采用的降温措施等。
二、大体积混凝土浇筑技术的具体应用
为了进一步理解对建筑施工过程中大体积混凝土浇筑技术，我们以具有下面工程特点的大体积混凝土为例来进行说明：
⑴、设计建筑平面是正方形。其中地上建筑52层，地下建筑2层。
⑵、采用全现浇外框内筒结构。
⑶、基础底板总面积约为4600平方米（98.4×95.6）
⑷、基础底板的砼总量约为7800立方米.
⑸、整个基础包括大承台（面积约1200平方米）、小承台、承台底板。
⑹、底板混凝土厚0.8米，承台混凝土厚3.2米
⑺、砼设计强度等级为C40
1、原料的选择及配合比例
降低大体积混凝土温度的最有效的方法就是降低水泥水化过程中产生的水化热。因此，必须做好原料的选择和配合比例的选择。
⑴、原料的选择
水泥的选择：由于本工程的砼设计强度等级为C40，为了降低水化产生的热量，减少水泥的用量，因此水泥可选用525号炼石水泥。
骨料的选择：对于细骨料的选择也要从减少水化热方面来考虑。因此，细骨料主要采用中砂。在粗骨料的选择上，主要考虑混凝土的可泵性和混凝土的收缩变形问题，因此主要选用5到20毫米粒径的连续级配石子。
在进行骨料选择时，还要考虑骨料的含泥量。骨料中的含泥量不同，浇筑成的混凝土收缩变形程度不同，混凝土的抗拉强度也不同。因此控制骨料中的含泥量也是进行骨料选择的必要条件，一般情况下粗骨料的含泥量应在1％以下，细骨料的含泥量应在2％以下。
掺和料和外加剂的选择：由于混凝土的28天强度和标准强度基本接近，为最大程度控制温升速度，推迟温度升高到峰值的时间，掺和料应该选用大掺量I 级粉煤灰，每立方米掺量最多可以达到100千克。从大体积混凝土的施工技术特点上来看，掺粉煤灰是增加可泵性、节约水泥的非常普遍的方法。
外加剂的选择主要采用在混凝土中添加U型低碱膨胀剂的方法，研究表明，在混凝土内添加10%的U型低碱膨胀剂，可以达到膨胀应力抵消一部分混凝土的收缩应力的效果，这样就可以减少裂缝产生的机会。
⑵、配合比例
对配合比设计的主要要求是：既要保证设计强度，又要大幅度降低水化热；既要使混凝土具有良好的和易性、可泵性，又要降低水泥和水的用量。②
根据试验室配合比设计，每立方米混凝土配合比为525号水泥400kg，连续级配碎石（粒径5—20mm）1060kg，掺合料73kg，外加剂6kg，水170kg，坍落度160—180mm.③
2、混凝土的浇筑方案选用
在混凝土浇筑方案的选择上主要采取全面分层，二次振捣的方案。在混凝土浇筑完成刚接近初凝时，可以进行二次振捣，如果混凝土已经初凝，则不能再进行振捣。二次振捣可以改变混凝土的内部结构，使混凝土内部因水分和气泡产生的微小空隙减少，还可以减轻混凝土和钢筋的脱离程度，提高混凝土和钢筋之间的握裹力，从而使混凝土更加坚固。
全面分层，二次振捣方案可以使接近初凝的混凝土恢复和易性，这种方案可以使混凝土上下层之间的各种系数保持一致，从而保证了混凝土内部应力进一步减小，这样就降低了裂缝产生的机会。
3、预测混凝土内部温度、精心设计养护方案
在各项措施得到有力保证的前提下，预测混凝土内部温度，降低降温收缩应力就成为保证混凝土不出现裂缝的唯一途径。收缩应力越大，出现裂缝的机会就越大，相反，收缩应力越小，出现裂缝的机会就越小。
收缩应力主要和降温值和降温的速度有关。我们可以通过下面的关系式来计算降温值：
降温值=浇筑温度+水化热温升值－环境温度
这样，我们就可以通过计算对混凝土的浇筑温度、由温升值产生是内部应力进行猜测，从而制定采用控制浇筑温度控制温升值的方法，这样就能有效控制裂缝的产生。同时，还可以据此制定相关措施，以应对突发事件的发生。
4、保温材料的使用
在计算混凝土中心温度时，我们可以采取以下算式进行计算：
混凝土中心温度=混凝土中心最大温升+浇筑温度
为了防止混凝土出现裂缝，就要应对混凝土中心温度和环境平均温度之差造成的应力。为了解决这个问题，最好的办法就是在大体积混凝土表面覆盖保温材料，。
为此，在施工过程中，经常采取的减少大体积混凝土内外温差的方法是表面添加覆盖物的方法。一般采用的覆盖物是塑料薄膜和防水岩棉被。
总之，大体积混凝土浇筑是一项相当复杂的工作，裂缝的产生也和方方面面的因素有关。为此，我们一定要认真选择施工材料，设计施工方案，落实每一个施工环节，只有这样才可以保证整个施工得到让人满意的结果。
注：①吴高 浅谈大体积混凝土浇筑技术.民营科技.2010.06）
②、③粉煤灰混凝土应用技术规范GBJ146-90国家标准
参考文献：
1、江正荣.建筑施工工程师手册［M］.北京：中国建筑工业出版社，2002.12
2、李丽宏.“三掺技术”在大体积混凝土施工中的应用.民营科技.2008.02
3、杨书全 邝青.大体积混凝土裂缝控制与施工技术的工程应用.矿冶.2004.03