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【摘 要】大体积混凝土的温度应力与裂缝控制多集中在水利工程中的大坝、高层建筑的深基础底板及桥梁工程中。解决大体积混凝土在施工过程中的裂缝难题，是国际上的一个难题。笔者我结合自己曾参与的工程项目总结一些大体积混凝土浇筑过程的裂缝形成与控制的经验。
【关键词】大体积；裂缝；工程
0.前言
许多国家都成立了专门的研究机构，理论成果颇多，但在工程实践中仍然缺乏成熟和实用的理论依据，一些规范和规程尚不能完全解决现实设计和施工中提出的问题。所以，如此复杂的工作，在实际中的施工应十分慎重，否则容易出现事故，造成不必要的损失。大体积混凝土的施工在钢筋、混凝土及施工过程控制等几方面有许多技术问题需要解决。目前，我们对机械荷载引起的砼开裂研究得较为透彻，而对温差导致砼开裂的研究尚不充分。
1.裂缝的成因与预防
1.1水化热
水化热，即水泥与水作用放出的热，以焦/克（J/g）表示。
影响水化热的因素较多，如水泥熟料的组成和含量、水灰比、水泥细度等，最主要是水泥熟料的组成及含量，据相关的研究显示，影响最大的是C3A、C3S及C4AF。所以，首先是降低C3A等的含量。因此，必须限制其使用量。因此，大体积砼施工中应首选轻水化热水泥水泥。
但是在冬季施工中，水化热对工程反而是有利的。原因在于其对提高砼的早期强度是有利的。因此，大体积砼的施工中，水泥用料的选择应结合工程当地的气候条件及实际施工条件。
1.2温差产生的裂缝
混凝土收缩的主要原因是内部水分蒸发。而混凝土收缩后，处于水饱和状态，又可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。干湿交替产生的混凝土体积的交替变化，这对混凝土是很不利的。
影响混凝土收缩的有几个因素，如水泥品种、配合比、外加剂及施工工艺等。
1.3收缩裂缝
外界温度变化，特别是外界温度比砼的温度相差比较大，砼表面将产生比较大的应力，当这个应力超过砼本身的拉力极限时，将不可避免的产生开裂。反之，外界温度比砼温度高，砼散热不及时，导致内外温差较大，超过其拉力极限，裂缝即产生。
大体积砼温控措施，最终的目的是避免产生较大温差。在实际施工中，应考虑当地的气候条件，结合天气预报等，做好相应的应对措施。
2.相关措施
2.1水泥选择、施工用水及掺入粉煤灰
我们知道，减少水泥的水化热是避免砼开裂的首要因素。根据对相关水泥品种的性能检验和分析，硅酸盐水泥和矿渣水泥产生的水化热较低。此外，据研究，水泥的细度会影响水化热的放热速率，因此，在不影响水泥活性的情况下，应尽量减小水泥的细度。
掺入粉煤灰。其目的主要是：①含有大量的硅、铝氧化物，能够与水泥的水化产物进行二次反应，可以取代部分水泥，从而减少水泥用量；②粉煤灰颗粒较细，能够参加二次反应的界面相应增加，在混凝土中分散更加均匀；③进一步改善了混凝土内部的孔隙结构，使孔结构进一步的细化，从而使混凝土更加致密。
但是，因为粉煤灰的比重较小，容易浮在混凝土的表面，表面容易产生塑性收缩裂缝从而降低砼的强度。因此，必须控制粉煤灰的掺量。
施工用水，很多人直观的感觉就是采用自来水等符合施工的水源，是水质的控制。而我在这里强调的是施工用水的温度控制。采用一定温度的用水，比如说经过冷却的自来水，更有甚者采用冰水，当然，这个用水量可能还要涉及到用水量的计算等。但是，这个措施最重要的还是为了降低水化热，从而降低了温差效应，避免大体积砼的开裂。
2.2合理的施工方法
2.2.1全面分层
适用于结构的平面尺寸不太大，施工时应从短边开始，沿长边进行。最关键的是控制分层浇筑的速度。务必保证上层浇筑的混凝土还未初凝，如此逐层进行。
2.2.2分段分层
适用于厚度不太大，面积或长度较大的结构。从底层开始浇，进行一定距离作为一段后浇筑第二层，如此依次向前浇筑以上各分层。
2.3加入外加剂
加入外加剂后能减小混凝土收缩开裂的机率，外加剂对混凝土收缩开裂性能有以下影响：
2.3.1减水剂
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，从而降低水化热。
2.3.2缓凝剂
作用是延缓混凝土放热峰值出现的时间，待放热达峰值时，混凝土的强度也相应增大，从而减小裂缝出现的机率；其次是改善和易性。
2.4配合比及含泥量
级配良好的中砂和中粗砂，最好用中粗砂，因为其孔隙率小，总表面积小，这样混凝土的用水量和水泥用量就可以减少，从而降低了水化热。
含泥量，含泥量越大，收缩变形就越大，裂缝就越严重，因此细骨料尽量用干净的中粗沙。
2.5科学、合理的养护
2.5.1应该根据施工当地气候及具体的季节采取相应的措施
冬期施工，抹压后及时覆盖养护。
非冬期施工，抹压后可覆盖养护，也可蓄水养护，并定期测定混凝土表面和内部温度，将其控制在设计要求的范围以内。
养护时间，普通混凝土，不得少于7d，对掺用缓凝型外加剂或有抗渗要求的混凝土，不得少于14d。
2.5.2拆模
大体积砼的拆模，冬期施工应控制混凝土表面冷却到5℃以下方可拆除。
非冬期施工应在砼表面与外界温差不大于15℃时才能拆除，要么采取临时覆盖措施避免温差过大开裂。
3.裂缝的处理办法
3.1灌浆
此做法是清理裂缝，根据实际情况配出注浆液，用压力将浆液压入裂缝中。 3.2结构补强
有几种方法：加大截面，置换混凝土，粘结型钢、钢板或纤维增强塑料等。
加大截面的做法比较常用，如楼板、梁柱等的加固。缺点是加大了结构构件尺寸，可能会影响建筑物的使用功能；置换混凝土，虽然不会不影响建筑物的结构尺寸，缺点是新旧交接的砼之间的结合不好处理；粘钢加固的优点是施工时间短，缺点是造价较高，对潮湿和耐腐蚀有一定要求，比较适用不增加结构尺寸，对构件承载力要求较高的部位；粘贴纤维增强塑料加固法，优点是不增加结构的自重，耐用、经济，需要进行专业的防火处理。
4.案例分析
4.1工程概况
本工程由2栋地上32层，地下1层的建筑、结构、功能、体量相同的公寓楼组成，建筑总高度95.7m，总建筑面积为54416.66m2，占地面积为1862.1m2，其中地下建筑面积为4796m2，地上建筑面积：49620.66 m2。
地下室层高为5.4m，主要为停车库和设备用房，一层为高架空绿化层，层高为5.4m。二层以上层高为2.9m。
本工程耐火等级为一级，设防烈度为7度，抗震等级为二级，安全等级为二级。建筑耐久年限50年，地下室防水等级二级。主要结构体系为剪力墙体系，筏板基础，主楼位置板厚为1200MM，其余板厚400MM，顶板板厚240MM。
4.2采取的措施
4.2.1施工方案及施工准备
包括大体积砼的施工准备、施工组织、养护措施、温控措施及施工应急预案等。并组织相关专家对方案进行论证。做好了施工措施保证，避免人为因素等造成施工目标的降低，切实保证施工质量。
做好相关的施工准备。如联系砼供应商在施工前安排人员过来实地了解，做好相应的场地准备，砼罐车数量安排等，需要对场地道路情况进行处理的则协调总包单位进行处理。务必保证材料供应的顺畅。
其次，组织相关单位对施工前的项目管理班子、施工班组等的进行技术交底，切实保证施工的有序、有效进行。做好大体积砼施工的人员、技术等相关准备，切实保证大体积砼的施工质量。
再次是做好相关的材料准备。如塑料薄膜或者麻袋等覆盖养护所需的材料等。夜间施工需要的照明器具等施工用具——一般大体积砼施工的量较大，持续时间较长。
合理的劳力组织。如之前所提到的，大体积砼的浇筑时间较长，人员所面临的施工强度较大且持续时间较长，做好人员的合理安排就很有必要。不仅保证了施工的有序进行，更保证了施工安全，避免人员疲劳造成的不良影响和干扰，从而保证了施工质量和安全。
4.2.2施工过程控制
首先是主要的管理人员的切实到位。切实保证施工组织的有效进行。
其次是按制定的施工方案进行砼的浇筑。
4.2.3测温措施
目的是及时掌握大体积砼内不同部位的温度，结合量取的大气温度，从而及时掌握大体积砼内部的温差和大气与大体积砼表面之间的温差，为有针对性采取措施来控制温差，防止大体积砼的内部温差及表面温差过大，从而控制大体积砼各部位的温度应力，避免产生裂缝。
相关的测温设施在大体积砼施工前预埋到位，在大体积砼浇筑完成按监测方案展开测温并做好记录。
4.2.4养护措施
我们当时采用的是塑料薄膜覆盖养护，并及时浇水保持湿润状态。此外，在结构的相关部位，按照图纸的设计要求增加了一些构造配筋，从而更好地保证了大体积砼的施工质量。
4.2.5效果
以上的案例中，我们采取了一些针对性的措施，有利的避免了裂缝的出现，本工程取得了预期的效果。
5.结论
综上所述，采用合理的水泥品种，合适的水泥用量及外加剂，优化的配合比，合理的施工措施，做好严密的监测及养护措施等工作，控制大体积砼的开裂是可以达到预期效果的。
【关键词】大体积；裂缝；工程
0.前言
许多国家都成立了专门的研究机构，理论成果颇多，但在工程实践中仍然缺乏成熟和实用的理论依据，一些规范和规程尚不能完全解决现实设计和施工中提出的问题。所以，如此复杂的工作，在实际中的施工应十分慎重，否则容易出现事故，造成不必要的损失。大体积混凝土的施工在钢筋、混凝土及施工过程控制等几方面有许多技术问题需要解决。目前，我们对机械荷载引起的砼开裂研究得较为透彻，而对温差导致砼开裂的研究尚不充分。
1.裂缝的成因与预防
1.1水化热
水化热，即水泥与水作用放出的热，以焦/克（J/g）表示。
影响水化热的因素较多，如水泥熟料的组成和含量、水灰比、水泥细度等，最主要是水泥熟料的组成及含量，据相关的研究显示，影响最大的是C3A、C3S及C4AF。所以，首先是降低C3A等的含量。因此，必须限制其使用量。因此，大体积砼施工中应首选轻水化热水泥水泥。
但是在冬季施工中，水化热对工程反而是有利的。原因在于其对提高砼的早期强度是有利的。因此，大体积砼的施工中，水泥用料的选择应结合工程当地的气候条件及实际施工条件。
1.2温差产生的裂缝
混凝土收缩的主要原因是内部水分蒸发。而混凝土收缩后，处于水饱和状态，又可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。干湿交替产生的混凝土体积的交替变化，这对混凝土是很不利的。
影响混凝土收缩的有几个因素，如水泥品种、配合比、外加剂及施工工艺等。
1.3收缩裂缝
外界温度变化，特别是外界温度比砼的温度相差比较大，砼表面将产生比较大的应力，当这个应力超过砼本身的拉力极限时，将不可避免的产生开裂。反之，外界温度比砼温度高，砼散热不及时，导致内外温差较大，超过其拉力极限，裂缝即产生。
大体积砼温控措施，最终的目的是避免产生较大温差。在实际施工中，应考虑当地的气候条件，结合天气预报等，做好相应的应对措施。
2.相关措施
2.1水泥选择、施工用水及掺入粉煤灰
我们知道，减少水泥的水化热是避免砼开裂的首要因素。根据对相关水泥品种的性能检验和分析，硅酸盐水泥和矿渣水泥产生的水化热较低。此外，据研究，水泥的细度会影响水化热的放热速率，因此，在不影响水泥活性的情况下，应尽量减小水泥的细度。
掺入粉煤灰。其目的主要是：①含有大量的硅、铝氧化物，能够与水泥的水化产物进行二次反应，可以取代部分水泥，从而减少水泥用量；②粉煤灰颗粒较细，能够参加二次反应的界面相应增加，在混凝土中分散更加均匀；③进一步改善了混凝土内部的孔隙结构，使孔结构进一步的细化，从而使混凝土更加致密。
但是，因为粉煤灰的比重较小，容易浮在混凝土的表面，表面容易产生塑性收缩裂缝从而降低砼的强度。因此，必须控制粉煤灰的掺量。
施工用水，很多人直观的感觉就是采用自来水等符合施工的水源，是水质的控制。而我在这里强调的是施工用水的温度控制。采用一定温度的用水，比如说经过冷却的自来水，更有甚者采用冰水，当然，这个用水量可能还要涉及到用水量的计算等。但是，这个措施最重要的还是为了降低水化热，从而降低了温差效应，避免大体积砼的开裂。
2.2合理的施工方法
2.2.1全面分层
适用于结构的平面尺寸不太大，施工时应从短边开始，沿长边进行。最关键的是控制分层浇筑的速度。务必保证上层浇筑的混凝土还未初凝，如此逐层进行。
2.2.2分段分层
适用于厚度不太大，面积或长度较大的结构。从底层开始浇，进行一定距离作为一段后浇筑第二层，如此依次向前浇筑以上各分层。
2.3加入外加剂
加入外加剂后能减小混凝土收缩开裂的机率，外加剂对混凝土收缩开裂性能有以下影响：
2.3.1减水剂
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，从而降低水化热。
2.3.2缓凝剂
作用是延缓混凝土放热峰值出现的时间，待放热达峰值时，混凝土的强度也相应增大，从而减小裂缝出现的机率；其次是改善和易性。
2.4配合比及含泥量
级配良好的中砂和中粗砂，最好用中粗砂，因为其孔隙率小，总表面积小，这样混凝土的用水量和水泥用量就可以减少，从而降低了水化热。
含泥量，含泥量越大，收缩变形就越大，裂缝就越严重，因此细骨料尽量用干净的中粗沙。
2.5科学、合理的养护
2.5.1应该根据施工当地气候及具体的季节采取相应的措施
冬期施工，抹压后及时覆盖养护。
非冬期施工，抹压后可覆盖养护，也可蓄水养护，并定期测定混凝土表面和内部温度，将其控制在设计要求的范围以内。
养护时间，普通混凝土，不得少于7d，对掺用缓凝型外加剂或有抗渗要求的混凝土，不得少于14d。
2.5.2拆模
大体积砼的拆模，冬期施工应控制混凝土表面冷却到5℃以下方可拆除。
非冬期施工应在砼表面与外界温差不大于15℃时才能拆除，要么采取临时覆盖措施避免温差过大开裂。
3.裂缝的处理办法
3.1灌浆
此做法是清理裂缝，根据实际情况配出注浆液，用压力将浆液压入裂缝中。 3.2结构补强
有几种方法：加大截面，置换混凝土，粘结型钢、钢板或纤维增强塑料等。
加大截面的做法比较常用，如楼板、梁柱等的加固。缺点是加大了结构构件尺寸，可能会影响建筑物的使用功能；置换混凝土，虽然不会不影响建筑物的结构尺寸，缺点是新旧交接的砼之间的结合不好处理；粘钢加固的优点是施工时间短，缺点是造价较高，对潮湿和耐腐蚀有一定要求，比较适用不增加结构尺寸，对构件承载力要求较高的部位；粘贴纤维增强塑料加固法，优点是不增加结构的自重，耐用、经济，需要进行专业的防火处理。
4.案例分析
4.1工程概况
本工程由2栋地上32层，地下1层的建筑、结构、功能、体量相同的公寓楼组成，建筑总高度95.7m，总建筑面积为54416.66m2，占地面积为1862.1m2，其中地下建筑面积为4796m2，地上建筑面积：49620.66 m2。
地下室层高为5.4m，主要为停车库和设备用房，一层为高架空绿化层，层高为5.4m。二层以上层高为2.9m。
本工程耐火等级为一级，设防烈度为7度，抗震等级为二级，安全等级为二级。建筑耐久年限50年，地下室防水等级二级。主要结构体系为剪力墙体系，筏板基础，主楼位置板厚为1200MM，其余板厚400MM，顶板板厚240MM。
4.2采取的措施
4.2.1施工方案及施工准备
包括大体积砼的施工准备、施工组织、养护措施、温控措施及施工应急预案等。并组织相关专家对方案进行论证。做好了施工措施保证，避免人为因素等造成施工目标的降低，切实保证施工质量。
做好相关的施工准备。如联系砼供应商在施工前安排人员过来实地了解，做好相应的场地准备，砼罐车数量安排等，需要对场地道路情况进行处理的则协调总包单位进行处理。务必保证材料供应的顺畅。
其次，组织相关单位对施工前的项目管理班子、施工班组等的进行技术交底，切实保证施工的有序、有效进行。做好大体积砼施工的人员、技术等相关准备，切实保证大体积砼的施工质量。
再次是做好相关的材料准备。如塑料薄膜或者麻袋等覆盖养护所需的材料等。夜间施工需要的照明器具等施工用具——一般大体积砼施工的量较大，持续时间较长。
合理的劳力组织。如之前所提到的，大体积砼的浇筑时间较长，人员所面临的施工强度较大且持续时间较长，做好人员的合理安排就很有必要。不仅保证了施工的有序进行，更保证了施工安全，避免人员疲劳造成的不良影响和干扰，从而保证了施工质量和安全。
4.2.2施工过程控制
首先是主要的管理人员的切实到位。切实保证施工组织的有效进行。
其次是按制定的施工方案进行砼的浇筑。
4.2.3测温措施
目的是及时掌握大体积砼内不同部位的温度，结合量取的大气温度，从而及时掌握大体积砼内部的温差和大气与大体积砼表面之间的温差，为有针对性采取措施来控制温差，防止大体积砼的内部温差及表面温差过大，从而控制大体积砼各部位的温度应力，避免产生裂缝。
相关的测温设施在大体积砼施工前预埋到位，在大体积砼浇筑完成按监测方案展开测温并做好记录。
4.2.4养护措施
我们当时采用的是塑料薄膜覆盖养护，并及时浇水保持湿润状态。此外，在结构的相关部位，按照图纸的设计要求增加了一些构造配筋，从而更好地保证了大体积砼的施工质量。
4.2.5效果
以上的案例中，我们采取了一些针对性的措施，有利的避免了裂缝的出现，本工程取得了预期的效果。
5.结论
综上所述，采用合理的水泥品种，合适的水泥用量及外加剂，优化的配合比，合理的施工措施，做好严密的监测及养护措施等工作，控制大体积砼的开裂是可以达到预期效果的。