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【摘 要】近几年来，水利工程快速发展，大型水工建筑物基础多采用了大体积混凝土,但如何控制混凝土的内外温差和温度变形而造成的裂缝，提高混凝土的抗渗、抗裂和抗侵蚀性能，是大体积混凝土施工中的一个关键问题，本文简单分析了大体积混凝土温度裂缝的形成原因，探讨了相关控制方法。
【关键词】大体积混凝土 混凝土施工 温度裂缝 形成原因 控制措施
中图分类号：TU37 文献标识码： A
一．引言
近几年来，水利工程快速发展，大型水工建筑物基础多采用了大体积混凝土。大体积混凝土是指最小截面尺寸大于1m的混凝土结构。与普通钢筋混凝土相比, 大体积混凝土具有结构厚, 体积大、混凝土数量多、工程条件复杂和施工技术要求高的特点。 由于大体积混凝土工程条件复杂、施工技术要求高、水泥水化热较大、在混凝土浇筑过程中容易使结构物产生温度变形，进而导致大体积混凝土结构出现温度裂缝的现象，不仅会延长施工周期及增加投资成本，而且也会影响到水工建筑物的质量与安全。
二. 大体积混凝土裂缝产生的原因
混凝土中产生裂缝有多种原因，主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，以及结构不合理，原材料不合格，模板变形，基础不均匀沉降等。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝上的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。在钢筋混凝土中，拉应力主要是由钢筋承担，混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝上的边缘部位如果结构内出现了拉应力，则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度，往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力，因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。
（1）水泥水化热
水泥在水化过程中要释放出一定的热量，由于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。这样混凝土内部的水化热无法及时 散发出去，以至于越积越高，使内外温差增大。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，随着混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热，实际上内部的最高温度，多数发生在浇筑后的最初3 ～ 5d。
（2）外界气温变化
大体积砼在施工阶段，它的浇筑温度随着外界气温变化而变化，特别是气温骤降，会大大增加内外层砼温差，这对大体积砼是极为不利的.温度应力是由于温差引起温度变形造成的：温差愈大，温度应力也愈大，同时在高温条件下，大体积砼不易散热，砼内部的最高温度一般可达60-65℃，并且有较长的延续时间.因此，应采取温度控制措施，防止砼内外温差引起的温度应力。
（3）混凝土的收缩
混凝土中约20％的水分是水泥硬化所必须的，而约80％的水分要蒸发。多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩。混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。如果混凝土收缩后，再处于水饱和状态，还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。干湿交替会引起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，主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺。
三.大体积混凝土温度裂缝控制措施。
1.控制温度裂缝发展的基本措施
（1）选择合适材料，降低水泥水化热
混凝土的配制采用矿渣硅酸盐水泥掺加一定数量的粉煤灰，以减少水泥用量，降低水化热。试验室应提前做好混凝土的试配工作 ，选择合适的砂、石级配。现场要做好混凝土浇筑记录，以确保混凝土搅拌质量。在现场做好坍落度试验，做到对混凝土质量的跟踪检查及控制，如坍落度与原规定不符时，应及时通知检测中心和搅拌站调整配合比。选用普通硅酸盐水泥，其特点是混凝土不易离散，表面泌水少，便于混凝土表面压光，防止表层开裂；同时在混凝土中最大限度地增加粉煤灰的掺量，减少水泥用量，降低水化热，使混凝土强度有所增加（包括早期强度），密实度增加，收缩变形也有所减少，泌水量下降，坍落度损失减少。粉煤灰与减水剂掺入混凝土称为“双掺技术”，由此会取得降低水灰比，减少水泥浆量，延缓水化热峰值的出现，降低温度峰值，收缩变形也有所降低。
（2）测温孔的布置
测温孔的布置要有代表性，测温孔应布置于基础比较深厚的部位，因为此处的水化热难以散发，温度较高。基础布置三个测温孔，且应避开预埋设备及电缆套管等；测温孔深度宜在垫层以上30cm为宜。测温孔应在底部、中部、上部各放置一个，上部的应深入基础30cm。测温孔可通过预埋薄壁钢管或PVC材质穿线套管来设置。
2.大体积混凝土施工技术措施
由于结构内外温差的作用, 裂缝的产生是不可避免的。根据计算可以看出, 可以采用掺加粉煤灰等有效方法, 以降低混凝土硬化过程中混凝土内表的温差。因而, 在施工中采取适宜的措施, 能够避免有害裂缝的出现。
（1）、降低混凝土的入模温度。浇筑大体积混凝土时应选择较适宜的气温, 尽量避开炎热天气浇筑。夏季可采用温度较低的地下水搅拌混凝土, 或在混凝土拌和水中加入冰块, 同时对骨料进行遮阳、洒水降温, 在运输及浇筑过程中也采用遮阳保护、洒水降温等措施, 以降低混凝土拌和物的入模温度; 掺加相应的缓凝型减水剂; 在混凝土入模时, 还可以采取强制通风措施,加速模内热量的散发。
(2)、降低水泥的水化热。其中主要包括: 混凝土的热量主要来自水泥水化热, 因而選用低水化热的矿渣硅酸盐水泥配制混凝土较好;精心设计混凝土配合比, 采用掺加粉煤灰和减水剂的“双掺”技术, 减少每立方米混凝土中的水泥用量, 以达到降低水化热的目的; 选用适宜的骨料, 施工中根据现场条件尽量选用粒径较大, 级配良好的粗骨料;选用中粗砂, 改善混凝土的和易性, 并充分利用混凝土的后期强度, 减少用水量; 严格控制混凝土的塌落度。
(3)、加强施工中的温度控制。在混凝土浇筑之后, 做好混凝土的保温保湿养护, 以使混凝土缓缓降温, 充分发挥其徐变特性, 减低温度应力。夏季应坚决避免曝晒, 注意保湿; 冬季应采取措施保温覆盖,以免发生急剧的温度梯度变化; 采取长时间的养护, 确定合理的拆模时间, 以延缓降温速度, 延长降温时间, 充分发挥混凝土的“应力松弛效应”; 加强测温和温度监测。可采用热敏温度计监测或专人多点监测, 以随时掌握与控制混凝土内的温度变化。混凝土内外温差应控制在25℃以内, 基面温差和基底面温差均控制在20℃以内, 并及时调整保温及养护措施, 使混凝土的温度梯度和湿度不致过大, 以有效控制有害裂缝的出现; 合理安排施工程序, 混凝土在浇筑过程中应均匀上升, 避免混凝土堆积高差过大。在结构完成后及时回填土, 避免其侧面长期暴露。
四．结束语
在大体积混凝土施工中，只要采取相应的措施，从各个方面入手进行有效的控制，就能减少温度裂缝的产生及发展，提高大体积混凝土浇筑的质量。面对应用日益广泛的大体积混凝土结构工程，必须不断总结经验，完善技术措施，从而使混凝土施工技术更加完善、更加可靠。
参考文献：
[1] 胡章贵 大体积混凝土温度裂缝的成因与控制 [期刊论文] 《中国科技信息》 -2011年8期
[2]Liu Shizhen 大体积混凝土温度裂缝的成因与控制[期刊论文] 《铁道技术监督》 -2008年6期
[3]陈宝春 大体积混凝土温度裂缝的成因及控制 [期刊论文] 《建材技术与应用》 -2003年6期
[4]张占伟 ZHANG Zhan-wei 大体积混凝土温度裂缝成因与控制 [期刊论文] 《山西建筑》 -2010年3期
[5]熊跃华 XIONG Yue-hua 大体积混凝土温度裂缝机理及其控制措施[期刊论文] 《工程建设与设计》 -2008年11期
【关键词】大体积混凝土 混凝土施工 温度裂缝 形成原因 控制措施
中图分类号：TU37 文献标识码： A
一．引言
近几年来，水利工程快速发展，大型水工建筑物基础多采用了大体积混凝土。大体积混凝土是指最小截面尺寸大于1m的混凝土结构。与普通钢筋混凝土相比, 大体积混凝土具有结构厚, 体积大、混凝土数量多、工程条件复杂和施工技术要求高的特点。 由于大体积混凝土工程条件复杂、施工技术要求高、水泥水化热较大、在混凝土浇筑过程中容易使结构物产生温度变形，进而导致大体积混凝土结构出现温度裂缝的现象，不仅会延长施工周期及增加投资成本，而且也会影响到水工建筑物的质量与安全。
二. 大体积混凝土裂缝产生的原因
混凝土中产生裂缝有多种原因，主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，以及结构不合理，原材料不合格，模板变形，基础不均匀沉降等。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝上的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。在钢筋混凝土中，拉应力主要是由钢筋承担，混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝上的边缘部位如果结构内出现了拉应力，则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度，往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力，因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。
（1）水泥水化热
水泥在水化过程中要释放出一定的热量，由于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。这样混凝土内部的水化热无法及时 散发出去，以至于越积越高，使内外温差增大。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，随着混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热，实际上内部的最高温度，多数发生在浇筑后的最初3 ～ 5d。
（2）外界气温变化
大体积砼在施工阶段，它的浇筑温度随着外界气温变化而变化，特别是气温骤降，会大大增加内外层砼温差，这对大体积砼是极为不利的.温度应力是由于温差引起温度变形造成的：温差愈大，温度应力也愈大，同时在高温条件下，大体积砼不易散热，砼内部的最高温度一般可达60-65℃，并且有较长的延续时间.因此，应采取温度控制措施，防止砼内外温差引起的温度应力。
（3）混凝土的收缩
混凝土中约20％的水分是水泥硬化所必须的，而约80％的水分要蒸发。多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩。混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。如果混凝土收缩后，再处于水饱和状态，还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。干湿交替会引起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，主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺。
三.大体积混凝土温度裂缝控制措施。
1.控制温度裂缝发展的基本措施
（1）选择合适材料，降低水泥水化热
混凝土的配制采用矿渣硅酸盐水泥掺加一定数量的粉煤灰，以减少水泥用量，降低水化热。试验室应提前做好混凝土的试配工作 ，选择合适的砂、石级配。现场要做好混凝土浇筑记录，以确保混凝土搅拌质量。在现场做好坍落度试验，做到对混凝土质量的跟踪检查及控制，如坍落度与原规定不符时，应及时通知检测中心和搅拌站调整配合比。选用普通硅酸盐水泥，其特点是混凝土不易离散，表面泌水少，便于混凝土表面压光，防止表层开裂；同时在混凝土中最大限度地增加粉煤灰的掺量，减少水泥用量，降低水化热，使混凝土强度有所增加（包括早期强度），密实度增加，收缩变形也有所减少，泌水量下降，坍落度损失减少。粉煤灰与减水剂掺入混凝土称为“双掺技术”，由此会取得降低水灰比，减少水泥浆量，延缓水化热峰值的出现，降低温度峰值，收缩变形也有所降低。
（2）测温孔的布置
测温孔的布置要有代表性，测温孔应布置于基础比较深厚的部位，因为此处的水化热难以散发，温度较高。基础布置三个测温孔，且应避开预埋设备及电缆套管等；测温孔深度宜在垫层以上30cm为宜。测温孔应在底部、中部、上部各放置一个，上部的应深入基础30cm。测温孔可通过预埋薄壁钢管或PVC材质穿线套管来设置。
2.大体积混凝土施工技术措施
由于结构内外温差的作用, 裂缝的产生是不可避免的。根据计算可以看出, 可以采用掺加粉煤灰等有效方法, 以降低混凝土硬化过程中混凝土内表的温差。因而, 在施工中采取适宜的措施, 能够避免有害裂缝的出现。
（1）、降低混凝土的入模温度。浇筑大体积混凝土时应选择较适宜的气温, 尽量避开炎热天气浇筑。夏季可采用温度较低的地下水搅拌混凝土, 或在混凝土拌和水中加入冰块, 同时对骨料进行遮阳、洒水降温, 在运输及浇筑过程中也采用遮阳保护、洒水降温等措施, 以降低混凝土拌和物的入模温度; 掺加相应的缓凝型减水剂; 在混凝土入模时, 还可以采取强制通风措施,加速模内热量的散发。
(2)、降低水泥的水化热。其中主要包括: 混凝土的热量主要来自水泥水化热, 因而選用低水化热的矿渣硅酸盐水泥配制混凝土较好;精心设计混凝土配合比, 采用掺加粉煤灰和减水剂的“双掺”技术, 减少每立方米混凝土中的水泥用量, 以达到降低水化热的目的; 选用适宜的骨料, 施工中根据现场条件尽量选用粒径较大, 级配良好的粗骨料;选用中粗砂, 改善混凝土的和易性, 并充分利用混凝土的后期强度, 减少用水量; 严格控制混凝土的塌落度。
(3)、加强施工中的温度控制。在混凝土浇筑之后, 做好混凝土的保温保湿养护, 以使混凝土缓缓降温, 充分发挥其徐变特性, 减低温度应力。夏季应坚决避免曝晒, 注意保湿; 冬季应采取措施保温覆盖,以免发生急剧的温度梯度变化; 采取长时间的养护, 确定合理的拆模时间, 以延缓降温速度, 延长降温时间, 充分发挥混凝土的“应力松弛效应”; 加强测温和温度监测。可采用热敏温度计监测或专人多点监测, 以随时掌握与控制混凝土内的温度变化。混凝土内外温差应控制在25℃以内, 基面温差和基底面温差均控制在20℃以内, 并及时调整保温及养护措施, 使混凝土的温度梯度和湿度不致过大, 以有效控制有害裂缝的出现; 合理安排施工程序, 混凝土在浇筑过程中应均匀上升, 避免混凝土堆积高差过大。在结构完成后及时回填土, 避免其侧面长期暴露。
四．结束语
在大体积混凝土施工中，只要采取相应的措施，从各个方面入手进行有效的控制，就能减少温度裂缝的产生及发展，提高大体积混凝土浇筑的质量。面对应用日益广泛的大体积混凝土结构工程，必须不断总结经验，完善技术措施，从而使混凝土施工技术更加完善、更加可靠。
参考文献：
[1] 胡章贵 大体积混凝土温度裂缝的成因与控制 [期刊论文] 《中国科技信息》 -2011年8期
[2]Liu Shizhen 大体积混凝土温度裂缝的成因与控制[期刊论文] 《铁道技术监督》 -2008年6期
[3]陈宝春 大体积混凝土温度裂缝的成因及控制 [期刊论文] 《建材技术与应用》 -2003年6期
[4]张占伟 ZHANG Zhan-wei 大体积混凝土温度裂缝成因与控制 [期刊论文] 《山西建筑》 -2010年3期
[5]熊跃华 XIONG Yue-hua 大体积混凝土温度裂缝机理及其控制措施[期刊论文] 《工程建设与设计》 -2008年11期