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【摘要】随着我国经济的发展，在工业与民用建筑中大体积混凝土结构大量出现。大体积混凝土指的是最小断面尺寸大于1m以上的混凝土结构，其尺寸已经大到必须采取相应的技术措施妥善处理温度差值，合理解决温度应力并控制裂缝开展的混凝土结构。大体积混凝土裂缝防治施工技术是指在工程施工中通过分层浇铸和敷设冷水管，结合外加剂以及粉煤灰的使用，采取综合措施对混凝土施工工艺进行改进的施工技术。
【关键词】大体积混凝土；裂缝；防治
1混凝土裂缝防治施工技术的基本原理
相对于普通混凝土来说，大体积混凝土的最主要特点，是以大区段为单位进行施工，施工体积厚大，由此带来的问题是水泥水化作用所放出的热量使混凝土内部温度逐渐升高，产生的内部热量又不易导出，造成较大的内外温差，加之混凝土早期的抗拉强度低，弹性模量小，致使混凝土开裂，影响工程质量。大体积混凝土裂缝控制是建筑施工的一个难题，目前建筑施工中普遍使用的商品混凝土和大流动性混凝土的开裂问题一直比较严重，已成为普遍性问题。因此造成工程结构往往达不到使用年限。为了防止大体积混凝土裂缝的发生，工程施工中通常掺加膨胀剂、缓凝剂，以控制混凝土放热、补偿收缩；掺加减水剂，以降低混凝土的水灰比，提高混凝土的密实度；掺入粉煤灰，以降低水泥水化热；并采用分层浇铸的施工工艺，增加散热面，减小收缩值并弱化基础的约束作用；在混凝土中敷设冷水管，降低混凝土内部温度，减小内外温差等等。
2国内外发展概况
大体积混凝土结构温度场及温度应力问题的研究是从三十年代中期美国修建鲍尔德坝（现改称为胡佛坝）开始的。自40年代起，许多国家如美国、前苏联、日本等对大体积混凝土结构的实际设计和施工技术、温度控制指标、温度控制措施都作了一定的研究，如浇筑块的合理分块分层、适当减少水泥用量、选择低热水泥、各种骨料预冷方法，以及温度场、温度应力计算等，其重点在预防大体积混凝土结构产生裂缝，同时也探求对己有裂缝进行有效处理的各种技术措施。
由于防止裂缝的安全系数比较小，而影响温度应力的因素又很多，要完全防止裂缝是很不容易的，但从目前国内外水平来看，只有从材料、设计和施工三个方面着手，才能有效防止危害结构的贯通裂缝的产生。目前，大体积混凝土裂缝防治施工技术在胜利油田地区已广泛应用于各项大、中型工业与民用建筑，该项施工技术能有效避免大体积混凝土产生裂缝，提高混凝土的耐久性，确保建筑物和构筑物的使用功能，为油田带来了十分明显的经济效益和社会效益。
3大体积混凝土裂缝防治施工技术的施工操作要点：
4.1混凝土：配料时选用低水化热和安定性好的粉煤灰水泥，自然连续级配的碎石，中粗砂含泥量不大于2%，砂率严格控制在规范允许范围内，并严格控制混凝土水灰比，水灰比控制在0.4～0.6，坍落度控制为160±20mm。选用低碱原材料，减少碱骨料反应。
4.2外加剂：根据工程实际情况，在混凝土中适量掺加缓凝剂、膨胀剂、减水剂、引气剂等外加剂，来降低水泥水化热、提高混凝土密实度。
4.3冷却水管的布置：
冷却水管的布置方式有两种，即梅花形和矩形布置。两者都会出现冷却效果较差的“死角”，但矩形布置的“死角”比梅花形布置的“死角”大。因此，从冷却效果来说，梅花形布置优于矩形布置。
研究发现，在水管通水流量、水管间距等其它条件不变时，增大管径对冷却速度影响很小，冷却影响效果也不明显。另一方面，管径的增加使管材消耗增加很多，因此，通过增加管径来加快冷却速度或加大冷却幅度是不经济的，对于冷却水管的管径基本可按照内直径20～30mm来考虑。金属导热系数大，金属水管的厚度对冷却效果实际上没有什么影响。非金属材料导热系数小，水管厚度对冷却效果有一定的影响。对于非金属水管，应采用强度高、管壁薄的水管。
减小管距可以大大提高冷却效果。虽然管距减小的同时用钢量也增加，但是总的来说，冷却效果的提高还是显著的。实际工程中，水管的竖直间距与浇筑层或浇筑升程厚度相配套，水平间距根据冷却的需要而定，为1.0～3.0m。
由于水管中的水温是沿程变化的，沿水管离进水口越远，水温越高，单根水管越长，则水管进口水温与出口水温相差越大，这样在同一浇筑层的混凝土冷却效果不均匀。考虑到管内的
水头损失和水泵容量，管圈长度取200～300m。
在一定流速的情况下，管径大，流量大，冷却效果好。在管径、管距、冷卻水水温和通水时间等因素不变的情况下，管内流量越大，冷却效果越好。当流量到达紊流后再成倍的加大流量，冷却效果的提高并不明显。因此，实际工程中采用的冷却水流量为临界流量的3～4倍。
4.4合理的分块分层浇筑
分块分层浇筑有利于削减混凝土最高温度和内外温差，也可以减少约束。分层分块浇筑的主要目的是增加散热面，减小收缩值并弱化基础的约束作用。根据设计要求的整体性，结构的形式及大小，配筋的疏密，混凝土的级配、供应等具体情况，
4.5保温措施：混凝土压实后表面及时覆盖草苫或棉毡进行养护和保温，养护时间不少于21天。
5工程应用实例
西部生产科研基地综合楼，工程建筑面积31097m2，建筑高度78.3m。裙楼三层，地下二层车库，主体十九层。该工程为现浇混凝土框架-剪力墙结构，工程主楼部分基础筏板长77.3m，宽50.1m，为大体积混凝土。在施工过程中主要采取了以下措施：
5.1混凝土：本工程底板混凝土标号为C40，抗渗等级为S8，混凝土采用恒石商砼搅拌站提供的商品混凝土，恒石商砼搅拌站有两条生产线，混凝土生产能力为150m3/h，厂家库存料为20000 m3，完全可以保证混凝土浇筑的连续性。我方已于搅拌站进行沟通，在配料时选用425水泥，砂子采用潍坊优质中粗砂，石子采用自然连续级配的碎石，粒径为5～31.5mm，中粗砂含泥量不大于2%，砂率严格控制在规范允许范围内，并严格控制混凝土水灰比，水灰比控制在0.4～0.45，坍落度控制为160±20mm。选用低碱原材料，减少碱骨料反应。
5.2外加剂：混凝土掺加1.2%的FDN高效减水剂；木质素磺酸钙缓凝减水剂掺量为0.15%，松香热聚物类引气剂PC22 0.07%，UEA膨胀剂10%，该膨胀剂具有微膨胀作用，使混凝土得到补偿收缩，减少混凝土的收缩应力。
5.3冷却管降温：采取DN20规格PE管降温方法降低混凝土内部温度。PE管呈S形布设在混凝土内部，间距为1.0m。在底板上排筋与下排筋布置拉筋来固定PE管。采用自来水降温，水流量控制为20m3/h。施工中组织3名技术人员进行测温，当发现混凝土中心温度与表面温度差大于25度时，立即进行充水降温。
5.4测温措施：严格控制混凝土的入模温度（14度左右），对混凝土进行温度监测和控制，采用热电偶电子测温仪，测点布置在底部、中部和表面，底部和表面处测温点距离边缘20cm，中部测温点布置在底板中间位置，平面内布置在边缘和中间，间距为5～10m，测温点距边角和表面的距离大于50 mm。所有测温点均编号，混凝土浇筑完毕七天内每天上午、下午各测一次，其余时间每天测一次，同时测量大气温度，并做好完整的记录。
5.5分层浇筑：混凝土施工采用汽车泵泵送，主楼部分自西向东分层施工，共分三层，第一层500mm，第二层500mm，第三层与裙楼部分一次浇注成型。前后两层的浇注时间间隔控制在3h之内，即在下层混凝土初凝前，完成上层混凝土的浇筑。
通过采取以上施工措施，有效防止了基础混凝土开裂，取得了良好的社会效益。
参考文献：
[1]建筑施工手册（第四版）中国建筑工业出版社
【关键词】大体积混凝土；裂缝；防治
1混凝土裂缝防治施工技术的基本原理
相对于普通混凝土来说，大体积混凝土的最主要特点，是以大区段为单位进行施工，施工体积厚大，由此带来的问题是水泥水化作用所放出的热量使混凝土内部温度逐渐升高，产生的内部热量又不易导出，造成较大的内外温差，加之混凝土早期的抗拉强度低，弹性模量小，致使混凝土开裂，影响工程质量。大体积混凝土裂缝控制是建筑施工的一个难题，目前建筑施工中普遍使用的商品混凝土和大流动性混凝土的开裂问题一直比较严重，已成为普遍性问题。因此造成工程结构往往达不到使用年限。为了防止大体积混凝土裂缝的发生，工程施工中通常掺加膨胀剂、缓凝剂，以控制混凝土放热、补偿收缩；掺加减水剂，以降低混凝土的水灰比，提高混凝土的密实度；掺入粉煤灰，以降低水泥水化热；并采用分层浇铸的施工工艺，增加散热面，减小收缩值并弱化基础的约束作用；在混凝土中敷设冷水管，降低混凝土内部温度，减小内外温差等等。
2国内外发展概况
大体积混凝土结构温度场及温度应力问题的研究是从三十年代中期美国修建鲍尔德坝（现改称为胡佛坝）开始的。自40年代起，许多国家如美国、前苏联、日本等对大体积混凝土结构的实际设计和施工技术、温度控制指标、温度控制措施都作了一定的研究，如浇筑块的合理分块分层、适当减少水泥用量、选择低热水泥、各种骨料预冷方法，以及温度场、温度应力计算等，其重点在预防大体积混凝土结构产生裂缝，同时也探求对己有裂缝进行有效处理的各种技术措施。
由于防止裂缝的安全系数比较小，而影响温度应力的因素又很多，要完全防止裂缝是很不容易的，但从目前国内外水平来看，只有从材料、设计和施工三个方面着手，才能有效防止危害结构的贯通裂缝的产生。目前，大体积混凝土裂缝防治施工技术在胜利油田地区已广泛应用于各项大、中型工业与民用建筑，该项施工技术能有效避免大体积混凝土产生裂缝，提高混凝土的耐久性，确保建筑物和构筑物的使用功能，为油田带来了十分明显的经济效益和社会效益。
3大体积混凝土裂缝防治施工技术的施工操作要点：
4.1混凝土：配料时选用低水化热和安定性好的粉煤灰水泥，自然连续级配的碎石，中粗砂含泥量不大于2%，砂率严格控制在规范允许范围内，并严格控制混凝土水灰比，水灰比控制在0.4～0.6，坍落度控制为160±20mm。选用低碱原材料，减少碱骨料反应。
4.2外加剂：根据工程实际情况，在混凝土中适量掺加缓凝剂、膨胀剂、减水剂、引气剂等外加剂，来降低水泥水化热、提高混凝土密实度。
4.3冷却水管的布置：
冷却水管的布置方式有两种，即梅花形和矩形布置。两者都会出现冷却效果较差的“死角”，但矩形布置的“死角”比梅花形布置的“死角”大。因此，从冷却效果来说，梅花形布置优于矩形布置。
研究发现，在水管通水流量、水管间距等其它条件不变时，增大管径对冷却速度影响很小，冷却影响效果也不明显。另一方面，管径的增加使管材消耗增加很多，因此，通过增加管径来加快冷却速度或加大冷却幅度是不经济的，对于冷却水管的管径基本可按照内直径20～30mm来考虑。金属导热系数大，金属水管的厚度对冷却效果实际上没有什么影响。非金属材料导热系数小，水管厚度对冷却效果有一定的影响。对于非金属水管，应采用强度高、管壁薄的水管。
减小管距可以大大提高冷却效果。虽然管距减小的同时用钢量也增加，但是总的来说，冷却效果的提高还是显著的。实际工程中，水管的竖直间距与浇筑层或浇筑升程厚度相配套，水平间距根据冷却的需要而定，为1.0～3.0m。
由于水管中的水温是沿程变化的，沿水管离进水口越远，水温越高，单根水管越长，则水管进口水温与出口水温相差越大，这样在同一浇筑层的混凝土冷却效果不均匀。考虑到管内的
水头损失和水泵容量，管圈长度取200～300m。
在一定流速的情况下，管径大，流量大，冷却效果好。在管径、管距、冷卻水水温和通水时间等因素不变的情况下，管内流量越大，冷却效果越好。当流量到达紊流后再成倍的加大流量，冷却效果的提高并不明显。因此，实际工程中采用的冷却水流量为临界流量的3～4倍。
4.4合理的分块分层浇筑
分块分层浇筑有利于削减混凝土最高温度和内外温差，也可以减少约束。分层分块浇筑的主要目的是增加散热面，减小收缩值并弱化基础的约束作用。根据设计要求的整体性，结构的形式及大小，配筋的疏密，混凝土的级配、供应等具体情况，
4.5保温措施：混凝土压实后表面及时覆盖草苫或棉毡进行养护和保温，养护时间不少于21天。
5工程应用实例
西部生产科研基地综合楼，工程建筑面积31097m2，建筑高度78.3m。裙楼三层，地下二层车库，主体十九层。该工程为现浇混凝土框架-剪力墙结构，工程主楼部分基础筏板长77.3m，宽50.1m，为大体积混凝土。在施工过程中主要采取了以下措施：
5.1混凝土：本工程底板混凝土标号为C40，抗渗等级为S8，混凝土采用恒石商砼搅拌站提供的商品混凝土，恒石商砼搅拌站有两条生产线，混凝土生产能力为150m3/h，厂家库存料为20000 m3，完全可以保证混凝土浇筑的连续性。我方已于搅拌站进行沟通，在配料时选用425水泥，砂子采用潍坊优质中粗砂，石子采用自然连续级配的碎石，粒径为5～31.5mm，中粗砂含泥量不大于2%，砂率严格控制在规范允许范围内，并严格控制混凝土水灰比，水灰比控制在0.4～0.45，坍落度控制为160±20mm。选用低碱原材料，减少碱骨料反应。
5.2外加剂：混凝土掺加1.2%的FDN高效减水剂；木质素磺酸钙缓凝减水剂掺量为0.15%，松香热聚物类引气剂PC22 0.07%，UEA膨胀剂10%，该膨胀剂具有微膨胀作用，使混凝土得到补偿收缩，减少混凝土的收缩应力。
5.3冷却管降温：采取DN20规格PE管降温方法降低混凝土内部温度。PE管呈S形布设在混凝土内部，间距为1.0m。在底板上排筋与下排筋布置拉筋来固定PE管。采用自来水降温，水流量控制为20m3/h。施工中组织3名技术人员进行测温，当发现混凝土中心温度与表面温度差大于25度时，立即进行充水降温。
5.4测温措施：严格控制混凝土的入模温度（14度左右），对混凝土进行温度监测和控制，采用热电偶电子测温仪，测点布置在底部、中部和表面，底部和表面处测温点距离边缘20cm，中部测温点布置在底板中间位置，平面内布置在边缘和中间，间距为5～10m，测温点距边角和表面的距离大于50 mm。所有测温点均编号，混凝土浇筑完毕七天内每天上午、下午各测一次，其余时间每天测一次，同时测量大气温度，并做好完整的记录。
5.5分层浇筑：混凝土施工采用汽车泵泵送，主楼部分自西向东分层施工，共分三层，第一层500mm，第二层500mm，第三层与裙楼部分一次浇注成型。前后两层的浇注时间间隔控制在3h之内，即在下层混凝土初凝前，完成上层混凝土的浇筑。
通过采取以上施工措施，有效防止了基础混凝土开裂，取得了良好的社会效益。
参考文献：
[1]建筑施工手册（第四版）中国建筑工业出版社