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【摘要】大体积混凝土工程由于结构截面大，混凝土浇注后，水泥放出大量水化热，混凝土温度升高，而且混凝土导热不良，相对散热较小。因此，混凝土内部水化热积聚不易散发，外部则散热较快，很容易由于温度的不均衡分布产生应力，故而产生温度裂缝。
【关键词】裂缝；分析； 手段；设计
1. 前言
近几年来，全国各地工程规模日趋扩大，结构形式日益复杂，工业与民用建筑中对大体积混凝土需求越来越多。由于其体积大，表面小，水泥水化热释放比较集中，内部温升比较快，当混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用，所以必须从根本上分析它，来保证施工的质量。
2. 裂缝成因分析
（1）大体积混凝土一般是指实体截面最小尺寸大于或等于1m的混凝土构件。它的表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部温升比较快。混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。
（2）混凝土裂缝分为以下几种类型：弯距剪力等外力荷载引起的裂缝；干燥收缩引起的裂缝；混凝土自身收缩引起的裂缝；温度裂缝。大体积混凝土工程，水泥用量多，结构截面大，因此，混凝土内部水化热积聚不易散发，外部则散热较快，依据热胀冷缩的原理，结构自身约束由伴随温度变化引起的建筑物体积变化产生应力，一但拉伸应力＞抗拉强度则混凝土产生裂缝。
3. 裂缝控制手段
要避免混凝土裂缝的产生需从材料、设计、施工上来进行控制。
3.1 材料控制。
(1)水泥：使用水化热较低的水泥以及尽量降低单位水泥用量；水泥在水化过程中要释放出一定的热量，而大体积混凝土结构断面较厚，表面系数相对较小，所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。单位时间混凝土释放的水泥水化热，与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关，并随混凝土的龄期而增长。
(2)掺合料和外加剂：在混凝土中掺入水泥用量0.25%的减水剂，可同时减少10%的水泥用量，从而降低水化热的产生；在混凝土中掺入粉煤灰，不仅可代替水泥用量，而且可大大改善混凝土的可泵性和工作性，从而降低水化热的产生；在混凝土中掺入膨胀剂，混凝土在硬化过程中产生体积膨胀，可以部分或全部补偿硬化过程 中冷缩和干缩，减免混凝土的开裂。
(3)粗细骨料：在钢筋间距和泵车输送管的允许下，尽量选用粒径大的骨料，从而降低混凝土的干缩。
(4)石子级配：石子级配对节约水泥及保证具有良好的和易性关系很大， 大体积混凝土宜采用连续级配。
(5)水：水源对大体积混凝土的影响主要是在搅拌温度控制上，大体积混凝土搅拌时必要时采用冰水混合搅拌，以降低混凝土入模温度。
3.2 设计控制。
(1)合理的平立面设计：采用合理的平面的立面的设计，避免截面突变，从而减小约束应力；
(2)合理使用钢筋：合理布置分布钢筋，尽量采用小直径，密间距。全截面配筋率不小于0.3%，应在0.3%～0.5%之间。
(3)混凝土的选定：避免采用高强混凝土，尽可能选用中、低强度的混凝土。
3.3 施工控制。
(1)混凝土的供料：为使混凝土浇筑工作顺利进行，必须根据混凝土方量计算确定泵车台数及搅拌站生产能力，在浇筑前，搅拌站配备足够的原料，特别是水泥的备料，确保同一厂家，同一批次，符合同一混凝土配比的水泥。
(2)混凝土的浇筑：大体混凝土浇筑主要有三种方式：其一，分层平行推进；其二，分层斜面推进；其三，分层交错推进方式。
(3)混凝土的振捣：实行快插慢拔、分层振捣的振捣方法。振捣上一层时插入下一层混凝土5cm以消除两层间的接缝。通过二次振捣可以使混凝土更加密实，对提高混凝土的抗拉能力很有力；
(4)混凝土的收压：在混凝土初凝之前二次用力搓平并将表面拉毛，拉毛必须保证纹路均匀顺直。条件允许时最好采用滚筒碾压数遍，以闭合收缩裂缝。
(5)混凝土的养护：混凝土浇筑后，及时进行养护，以通过降低混凝土内外温度差和减慢降温速度来达到降低块体自约束应力和提高混凝土抗拉强度，以承受外约束应力时的抗裂能力。
(6)混凝土的监测：混凝土浇筑前，在混凝土内部布设传感器或设置温度测量孔，使内外温度直接显示出来，方便将内外温差控制在25℃以内。
(7)混凝土的蓄热养护：混凝土浇筑完成后，可以采用草帘被或水进行蓄热，以限制混凝土表面的温度散发过快造成温度裂缝，使内外温差控制在25℃以内。
(8)浇筑温度：大体积混凝土浇筑宜避开炎热的夏季，这样可有利于减小温差，进而减小温度应力。
4. 混凝土裂缝控制设计
4.1 大体积混凝土工程全部采用商品混凝土，根据结构特点及混凝土工程量分布，结合拖式泵的输送能力，混凝土浇筑主要采用拖式泵和汽车泵配合完成，泵管用架子管顶牢并加固，并由塔吊配合找平。 施工中从商品混凝土的原材料、配合比、水灰比、和易性、坍落度、运输、浇筑、振捣、养护到施工缝处理等各个程序入手，严格按照施工规范要求操作，以确保混凝土施工质量。
4.2 控制手段。
4.2.1 混凝土原材料预控。混凝土所使用的原材料水泥必须有产品合格证、出厂检验报告和进场复验报告，必须符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002中的要求。混凝土中掺用的粉煤灰的级别不应低于二级，质量应符合现行国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596-2005等的规定。石子优先选用抗压强度高的粗骨料，粒径5～40mm，泵送时其最大粒径应为输送管径的1／4，其它要求应符合国家现行标准《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》（JGJ53）的规定，石子含泥量小于1%。 砂宜采用中粗砂，其它要求应符合国家现行标准《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》（JGJ52）的规定。 宜使用饮用水拌制混凝土，并符合国家现行标准《混凝土拌合用水》（JGJ63）的规定标准。
4.2.2 浇筑和振捣要求。 每一流水段内混凝土连续浇筑，如必须间隔，间隔时间尽量缩短，并在下层混凝土初凝前将上层混凝土浇筑完毕。 浇筑混凝土时为防止混凝土分层离析，混凝土由料斗、泵管内卸出时，其自由倾浇高度不得超过2m，超过时采用串筒或斜槽下落，出料管口至浇筑层的倾斜自由高度不应大于1.5m，混凝土浇筑时不得直接冲击模板。 使用30或50棒插入式振捣棒要快插慢拔，插点呈梅花形布置，按顺序进行，不得遗漏。移动间距不大于振捣棒作用半径的1.5倍，实行快插慢拔、分层振捣的振捣方法。振捣上一层时插入下一层混凝土5cm以消除两层间的接缝。
4.2.3 混凝土浇筑。 混凝土浇筑采用分层分段滚浆浇注、推进施工，底板振捣从一侧开始，成阶梯状往前推进，阶梯设置长度不得大于5000mm，分层推进浇筑厚度400～500mm，分别同步加以振捣密实，先将集水坑底部浇筑到比集水坑模板下口高50～100mm，然后浇筑平板，斜面由泵送混凝土自然流淌而成，坡度控制在1：5左右。 混凝土初凝时间不小于8h，在下层混凝土初凝前1h内必须将上层混凝土浇筑完毕。
4.2.4 混凝土养护。 混凝土浇筑后，及时进行养护，以通过降低混凝土内外温度差和减慢降温速度来达到降低块体自约束应力和提高混凝土抗拉强度，以承受外约束应力时的抗裂能力。 混凝土养护采用一层塑料布上加两层草帘子，防止混凝土脱水龟裂，据测温记录确定是否需盖草帘子，当发现温差超出规定值时，及时加盖养护。
5. 结束语
大体积混凝土施工质量的好坏，应从设计、原材料、搅拌、运输、浇筑、振捣、养护、测温等过程进行预控制。建筑工程质量受到施工过程中各个环节的影响，整个施工阶段的工作要求各方人员积极配合，认真研究分析，做好事前控制、事中控制和事后控制，针对质量影响因素，采取积极控制措施，加强预控。
【关键词】裂缝；分析； 手段；设计
1. 前言
近几年来，全国各地工程规模日趋扩大，结构形式日益复杂，工业与民用建筑中对大体积混凝土需求越来越多。由于其体积大，表面小，水泥水化热释放比较集中，内部温升比较快，当混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用，所以必须从根本上分析它，来保证施工的质量。
2. 裂缝成因分析
（1）大体积混凝土一般是指实体截面最小尺寸大于或等于1m的混凝土构件。它的表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部温升比较快。混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。
（2）混凝土裂缝分为以下几种类型：弯距剪力等外力荷载引起的裂缝；干燥收缩引起的裂缝；混凝土自身收缩引起的裂缝；温度裂缝。大体积混凝土工程，水泥用量多，结构截面大，因此，混凝土内部水化热积聚不易散发，外部则散热较快，依据热胀冷缩的原理，结构自身约束由伴随温度变化引起的建筑物体积变化产生应力，一但拉伸应力＞抗拉强度则混凝土产生裂缝。
3. 裂缝控制手段
要避免混凝土裂缝的产生需从材料、设计、施工上来进行控制。
3.1 材料控制。
(1)水泥：使用水化热较低的水泥以及尽量降低单位水泥用量；水泥在水化过程中要释放出一定的热量，而大体积混凝土结构断面较厚，表面系数相对较小，所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。单位时间混凝土释放的水泥水化热，与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关，并随混凝土的龄期而增长。
(2)掺合料和外加剂：在混凝土中掺入水泥用量0.25%的减水剂，可同时减少10%的水泥用量，从而降低水化热的产生；在混凝土中掺入粉煤灰，不仅可代替水泥用量，而且可大大改善混凝土的可泵性和工作性，从而降低水化热的产生；在混凝土中掺入膨胀剂，混凝土在硬化过程中产生体积膨胀，可以部分或全部补偿硬化过程 中冷缩和干缩，减免混凝土的开裂。
(3)粗细骨料：在钢筋间距和泵车输送管的允许下，尽量选用粒径大的骨料，从而降低混凝土的干缩。
(4)石子级配：石子级配对节约水泥及保证具有良好的和易性关系很大， 大体积混凝土宜采用连续级配。
(5)水：水源对大体积混凝土的影响主要是在搅拌温度控制上，大体积混凝土搅拌时必要时采用冰水混合搅拌，以降低混凝土入模温度。
3.2 设计控制。
(1)合理的平立面设计：采用合理的平面的立面的设计，避免截面突变，从而减小约束应力；
(2)合理使用钢筋：合理布置分布钢筋，尽量采用小直径，密间距。全截面配筋率不小于0.3%，应在0.3%～0.5%之间。
(3)混凝土的选定：避免采用高强混凝土，尽可能选用中、低强度的混凝土。
3.3 施工控制。
(1)混凝土的供料：为使混凝土浇筑工作顺利进行，必须根据混凝土方量计算确定泵车台数及搅拌站生产能力，在浇筑前，搅拌站配备足够的原料，特别是水泥的备料，确保同一厂家，同一批次，符合同一混凝土配比的水泥。
(2)混凝土的浇筑：大体混凝土浇筑主要有三种方式：其一，分层平行推进；其二，分层斜面推进；其三，分层交错推进方式。
(3)混凝土的振捣：实行快插慢拔、分层振捣的振捣方法。振捣上一层时插入下一层混凝土5cm以消除两层间的接缝。通过二次振捣可以使混凝土更加密实，对提高混凝土的抗拉能力很有力；
(4)混凝土的收压：在混凝土初凝之前二次用力搓平并将表面拉毛，拉毛必须保证纹路均匀顺直。条件允许时最好采用滚筒碾压数遍，以闭合收缩裂缝。
(5)混凝土的养护：混凝土浇筑后，及时进行养护，以通过降低混凝土内外温度差和减慢降温速度来达到降低块体自约束应力和提高混凝土抗拉强度，以承受外约束应力时的抗裂能力。
(6)混凝土的监测：混凝土浇筑前，在混凝土内部布设传感器或设置温度测量孔，使内外温度直接显示出来，方便将内外温差控制在25℃以内。
(7)混凝土的蓄热养护：混凝土浇筑完成后，可以采用草帘被或水进行蓄热，以限制混凝土表面的温度散发过快造成温度裂缝，使内外温差控制在25℃以内。
(8)浇筑温度：大体积混凝土浇筑宜避开炎热的夏季，这样可有利于减小温差，进而减小温度应力。
4. 混凝土裂缝控制设计
4.1 大体积混凝土工程全部采用商品混凝土，根据结构特点及混凝土工程量分布，结合拖式泵的输送能力，混凝土浇筑主要采用拖式泵和汽车泵配合完成，泵管用架子管顶牢并加固，并由塔吊配合找平。 施工中从商品混凝土的原材料、配合比、水灰比、和易性、坍落度、运输、浇筑、振捣、养护到施工缝处理等各个程序入手，严格按照施工规范要求操作，以确保混凝土施工质量。
4.2 控制手段。
4.2.1 混凝土原材料预控。混凝土所使用的原材料水泥必须有产品合格证、出厂检验报告和进场复验报告，必须符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002中的要求。混凝土中掺用的粉煤灰的级别不应低于二级，质量应符合现行国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596-2005等的规定。石子优先选用抗压强度高的粗骨料，粒径5～40mm，泵送时其最大粒径应为输送管径的1／4，其它要求应符合国家现行标准《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》（JGJ53）的规定，石子含泥量小于1%。 砂宜采用中粗砂，其它要求应符合国家现行标准《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》（JGJ52）的规定。 宜使用饮用水拌制混凝土，并符合国家现行标准《混凝土拌合用水》（JGJ63）的规定标准。
4.2.2 浇筑和振捣要求。 每一流水段内混凝土连续浇筑，如必须间隔，间隔时间尽量缩短，并在下层混凝土初凝前将上层混凝土浇筑完毕。 浇筑混凝土时为防止混凝土分层离析，混凝土由料斗、泵管内卸出时，其自由倾浇高度不得超过2m，超过时采用串筒或斜槽下落，出料管口至浇筑层的倾斜自由高度不应大于1.5m，混凝土浇筑时不得直接冲击模板。 使用30或50棒插入式振捣棒要快插慢拔，插点呈梅花形布置，按顺序进行，不得遗漏。移动间距不大于振捣棒作用半径的1.5倍，实行快插慢拔、分层振捣的振捣方法。振捣上一层时插入下一层混凝土5cm以消除两层间的接缝。
4.2.3 混凝土浇筑。 混凝土浇筑采用分层分段滚浆浇注、推进施工，底板振捣从一侧开始，成阶梯状往前推进，阶梯设置长度不得大于5000mm，分层推进浇筑厚度400～500mm，分别同步加以振捣密实，先将集水坑底部浇筑到比集水坑模板下口高50～100mm，然后浇筑平板，斜面由泵送混凝土自然流淌而成，坡度控制在1：5左右。 混凝土初凝时间不小于8h，在下层混凝土初凝前1h内必须将上层混凝土浇筑完毕。
4.2.4 混凝土养护。 混凝土浇筑后，及时进行养护，以通过降低混凝土内外温度差和减慢降温速度来达到降低块体自约束应力和提高混凝土抗拉强度，以承受外约束应力时的抗裂能力。 混凝土养护采用一层塑料布上加两层草帘子，防止混凝土脱水龟裂，据测温记录确定是否需盖草帘子，当发现温差超出规定值时，及时加盖养护。
5. 结束语
大体积混凝土施工质量的好坏，应从设计、原材料、搅拌、运输、浇筑、振捣、养护、测温等过程进行预控制。建筑工程质量受到施工过程中各个环节的影响，整个施工阶段的工作要求各方人员积极配合，认真研究分析，做好事前控制、事中控制和事后控制，针对质量影响因素，采取积极控制措施，加强预控。