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摘要：在我国工程建设领域中经常涉及到大体积混凝土施工，如混凝土大坝、高层建筑的地下室混凝土底板都是用大体积混凝土浇筑而成的。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，来确保工程的质量。文章就大体积混凝土施工技术谈一些体会。
关键词：大体积混凝土；混凝土裂缝；施工技术
在我国工程建设领域中经常涉及到大体积混凝土施工，，如混凝土大坝、高层建筑的地下室混凝土底板都是用大体积混凝土浇筑而成的。但在建造和使用过程中，有关因出现裂缝而影响工程的质量甚至导致结构垮塌的事故也时有发生。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，来确保工程的质量。本文就大体积混凝土施工技术谈一些体会。
一、大体积混凝土简述 在我国工程建设领域中经常涉及到大体积混凝土施工，如大型桥台、高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。它主要的特点就是体积大，一般实体最小尺寸大于或等于1m。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。所以必须从根本上分析它，来确保工程的质量。 二、大体积混凝土的裂缝 大体积混凝土内出现的裂缝按深度的不同，分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝三种。出现裂缝并不是绝对地影响结构安全，它都有一个最大允许值。处于室内正常环境的一般构件最大裂缝宽度≤0.3mm；处于露天或室内高湿度环境的构件最大裂缝宽度≤0.2mm。对于地下或半地下结构，混凝土的裂缝主要影响其防水性能。一般当裂缝宽度在0.1-0.2mm时，虽然早期有轻微渗水，但经过一段时间后，裂缝可以自愈。如超过0.2-0.3mm，则渗漏水量将随着裂缝宽度的增加而迅速加大。所以，在地下工程中应尽量避免超过0.3mm贯穿全断面的裂缝，如出现这种裂缝，将大大影响结构的使用，必须进行化学灌浆加固处理。大体积混凝土施工阶段所产生的温度裂缝，一方面是混凝土内部因素：由于内外温差而产生的；另一方面是混凝土的外部因素：结构的外部约束和混凝土各质点间的约束，阻止混凝土收缩变形，混凝土抗压强度较大，但受拉力却很小，所以温度应力一旦超过混凝土能承受的抗拉强度时，即会出现裂缝。这种裂缝的宽度在允许限值内，一般不会影响结构的强度，但却对结构的耐久性有所影响，因此必须予以重视和加以控制。大体积混凝土产生裂缝的原因：
（一）水泥在水化过程中产生大量的热量
水泥在水化过程中产生大量的热量，每克水泥放出的热量达502.42J/g，因而使混凝土内部的温度升高，它在1～3天内放出的热量是总热量的一半。混凝土内部的最高温度多发生在浇筑后3～5天内，当混凝土内部与表面温差过大时，就会产生温度应力和温度变形，温度应力与温度成正比。而混凝土内部的温度与混凝土及水泥用量有关，即混凝土结构尺寸越大，温度应力也越大，因而引起裂缝的可能性也越大，当这种温度应力超过混凝土内外的约束力时，就会产生裂缝。因此，防止混凝土出现裂缝的关键就是控制混凝土内部与表面的温差。
（二）内外约束条件的影响
大体积钢筋混凝土与地基浇筑在一起，当温度变化时，受到下部地基的限制，因而产生外部约束力。混凝土在早期温度上升时，混凝土的弹性模量小，徐变和应力松驰度大，因而压应力较小。但当温度下降，产生较大的拉应力，若超过混凝土的抗拉强度，混凝土会产生垂直裂缝。混凝土内部由于水泥的水化热而形成中心温度高，热膨胀大，因而在中心产生压应力，在表产生拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度和钢筋的约束作用时，同样会产生裂缝。
（三）外界气温变化的影响
混凝土内部温度是由于水泥水化热的绝对温度、浇筑温度和混凝土的散热温度三者的叠加。其中浇筑温度与外界气温有直接关系。外界气温越高，浇筑温度也越高。当温度下降快，会大大增加外层与内部混凝土的温度梯度。从而产生温差和温度应力，使大体积混凝土出现裂缝。因此控制混凝土表面温度与外界气温温差，也是防止裂缝的重要一环。
（四）混凝土的收缩变形
混凝土的收缩变形包括混凝土的塑性变形、体积变形、干燥收缩和混凝土匀质性的影响。混凝土中80%的水分要燕发，20%的水分是水泥硬化所必需的。随着混凝土的继续干燥而使20%的吸附水逸出，就会出现干燥收缩。而表面比中心干燥得快，因而在表面产生拉应力而出现裂缝。
三、大体积混凝土施工方法
某高层建筑基础为桩基承台结构，其中一种类型承台高度达4.5m，单个承台混凝土浇筑量达155m3。由于厚度较大，混凝土浇筑方量较大，为了防止出现混凝土溫度裂缝，采取了分层浇筑留水平施工缝的方法，减少混凝土一次浇筑量。施工安排第一次混凝土浇捣厚度为2.5m，待混凝土初凝后在其表面注水20cm养护3天；然后再浇捣剩余部分，浇捣厚度2m。由于混凝土分层浇捣，分层面间隔时间超过混凝土的初凝时间的，在下层分层面预留Φ16钢筋，水平间隔40cm，伸入上、下各50cm；地梁与地梁分层面采用Φ12钢筋，水平钢筋为50cm，伸入上、下各30cm。
四、施工技术要点
（一）施工材料的选择
1．水泥的选择。内部混凝土主要考虑抗裂性能好、兼顾低热和高强两方面的要求，一般采用低热矿渣水泥，中热硅酸盐水泥掺入一定量的粉煤灰。外部混凝土，除抗裂性能外，还要求抗冻融性、耐磨性、抗蚀性、强度较高及干缩较小，因此一般采用较高标号的中热硅酸盐水泥。当环境水具有硫酸盐侵蚀时，应采用抗硫酸盐水泥。
2．骨料的选择。选用结构致密，并有足够强度的优良骨料，特别是粗骨料，具体应符合有关的标准、规范和规程。除此之外，还应注意以下问题：（1）骨料要求表面洁净，不含杂质；（2）砂子采用中砂，石子采用大粒径的卵石或碎石；（3）砂子含泥量不得超过3%，石子含泥量不得超过1%；（4）粉煤灰在混凝土的配合比中以部分粉煤灰代替水泥，不仅可以改善混凝土的和易性有利于施工操作，而且对降低混凝土的水化热有益。在混凝土工程中，掺人粉煤灰时应满足：选用细度合格、质地优良的粉煤灰；粉煤灰的掺量一般以15％～20％为宜。
（二）混凝土配合比的确定与优化
通过试验室进行多种配合比的试验和研究，选用最佳配合比作为混凝土的施工配合比，最佳配合比应满足以下要求：（1）混凝土的初凝时间不少于6小时；（2）混凝土的砂率控制在35～40%；（3）混凝土中的最大氯离子含量为0.06%；（4）混凝土中的最大碱含量为3.0kg/m3。5.水泥中铝酸三钙含量<8%。
（三）优化混凝土的供应
大体积混凝土由商品混凝土搅拌站供应，混凝土原材料计量要准确，以保证配合比的准确性。
1．计量。要求使用检定过的计量器具，保证计量正确。每工作班正式称量前，要求对计量设备进行零点校核。
2．拌制。控制原材料投入搅拌机顺序，不得采用“外掺”、“后掺”等作法。混凝土必须严格控制拌制时间，驻站工程师每一班抽测2次。搅拌完成后装入运输车时，即要求每车测定坍落度，同时观察混凝土的和易性、不得存在离析、分层等现象，坍落度不符合要求的混凝土不能出站。
3．运输。根据路线的比短、交通的状况，随时增减车辆，保证混凝土的正常供应，连续浇注，避免因混凝土供应不上而出现冷缝。混凝土运输时间在任何情况下不得大于180min，对到达浇筑点超过210min的混凝土不得使用。混凝土运输车离开搅拌站后不得掺加任何材料，包括水、外加剂等。混凝土坍落度在运输过程中损失超过40mm或混凝土到达浇筑点温度大于25℃，不得浇筑到作业面。要求从每个搅拌站每隔一段时间就派出一辆混凝土罐车，保证混凝土供应的均衡性。因大体积混凝土方量较大，要求搅拌站派管理人员进驻现场指挥、联络、协调，发现问题及时解决。
（四）合理布置浇筑方案
对于结构尺寸不太大的混凝土构件可采用分层连续浇筑法，从短边开始沿长边方向进行。对千厚度不大而面积较大的构 件，宜采用分层分段踏步式推进的斜面浇筑方法，而对于长度大大超过厚度的混凝土构件，一般采用斜面分层法，混凝土浇筑顺序应保证新浇筑的混凝土不出现冷缝，采用薄层浇筑，层间结合按施工缝处理 ，并要控制好层间间歇时间，间歇时间过长，己浇筑混凝土 的弹性模量增长得过高，约束会过大以致在新老混凝土结合面产生裂缝，间歇时间过短，己浇筑的混凝土还处于升温阶段，表面温度较高时就己被覆盖，不利于散热，同时也加快新浇筑混凝土的温升，相互影响就有可能超过允许的最高温升，加大了混凝土产生裂缝的可能性，因此适当的覆盖时间应选择在己浇筑混凝土温度巳降到一定值，即新浇筑混凝土温升倒加到己浇筑混凝土中后，已浇筑混凝土温度回升值不大于原混凝土最高温度。
（五）控制混凝土的浇筑温度
降低浇筑温度不但能降低混凝土中的最高温升，也能直接影响到新旧混凝土间的温差，为控制浇筑温度不大于25～3O℃，首先是要控制混凝土原材料的温度。夏季骨料应遮荫堆放，避免日照，对水泥、骨料、拌合水预冷以及用冰水代替水等方法来时间原材料的降温。为减少新拌混凝王的温度回升，应尽量缩短运输时间和缩减转料次数，可边浇筑边覆盖隔热被，也可在工作面现场采用凉棚并喷雾降低工作面气温。
（六）采取合适的养护措施
早龄期混凝土如果同时暴露在低的环境温度、高的表面温度以及于燥收缩的情况下，很容易产生裂缝。应该安排好拆模时间，在拆模后保护性隔熱以防止暴露在不蹈导环境温度下，在夏季应避免太阳直射，覆盖洒水保湿来减轻收缩效应。为了保持混凝土表面温度与内部温度以及外界大气的温差在规定范围内，需要设置隔热层以免温度的骤然变化，使表面混凝土的温度能缓慢地接近环境温度。但是隔热层也不能过厚或设置时间过长，否则内部混凝土温度会降不下来，另外在混凝土浇筑初期，整个混凝土处于升温阶段，这时表面混凝土可能受压，此时设隔热层可能反而有害。
五、结语
总之，大体积混凝土施工问题十分复杂，涉及到岩土、结构、建筑材料、施工、环境等多专业、多学科。因此，在大体积混凝土施工中，合理选择施工材料，优化混凝土配合比，优化混凝土的供应，采用科学的施工方法，严格施工管理，加强大体积混凝土养护，就可以低混凝土温度应力和提高混凝土本身抗拉性能，保证工程质量。
参考文献
[1]牛紫龙．混凝土施工中温度裂缝的分析与控制．工程建设，2006，（1）．
[2]刘海成，等．考虑温度影响的大体积混凝土应力场分析方法．大连理工大学学报，2005，（1）．
关键词：大体积混凝土；混凝土裂缝；施工技术
在我国工程建设领域中经常涉及到大体积混凝土施工，，如混凝土大坝、高层建筑的地下室混凝土底板都是用大体积混凝土浇筑而成的。但在建造和使用过程中，有关因出现裂缝而影响工程的质量甚至导致结构垮塌的事故也时有发生。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，来确保工程的质量。本文就大体积混凝土施工技术谈一些体会。
一、大体积混凝土简述 在我国工程建设领域中经常涉及到大体积混凝土施工，如大型桥台、高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。它主要的特点就是体积大，一般实体最小尺寸大于或等于1m。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。所以必须从根本上分析它，来确保工程的质量。 二、大体积混凝土的裂缝 大体积混凝土内出现的裂缝按深度的不同，分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝三种。出现裂缝并不是绝对地影响结构安全，它都有一个最大允许值。处于室内正常环境的一般构件最大裂缝宽度≤0.3mm；处于露天或室内高湿度环境的构件最大裂缝宽度≤0.2mm。对于地下或半地下结构，混凝土的裂缝主要影响其防水性能。一般当裂缝宽度在0.1-0.2mm时，虽然早期有轻微渗水，但经过一段时间后，裂缝可以自愈。如超过0.2-0.3mm，则渗漏水量将随着裂缝宽度的增加而迅速加大。所以，在地下工程中应尽量避免超过0.3mm贯穿全断面的裂缝，如出现这种裂缝，将大大影响结构的使用，必须进行化学灌浆加固处理。大体积混凝土施工阶段所产生的温度裂缝，一方面是混凝土内部因素：由于内外温差而产生的；另一方面是混凝土的外部因素：结构的外部约束和混凝土各质点间的约束，阻止混凝土收缩变形，混凝土抗压强度较大，但受拉力却很小，所以温度应力一旦超过混凝土能承受的抗拉强度时，即会出现裂缝。这种裂缝的宽度在允许限值内，一般不会影响结构的强度，但却对结构的耐久性有所影响，因此必须予以重视和加以控制。大体积混凝土产生裂缝的原因：
（一）水泥在水化过程中产生大量的热量
水泥在水化过程中产生大量的热量，每克水泥放出的热量达502.42J/g，因而使混凝土内部的温度升高，它在1～3天内放出的热量是总热量的一半。混凝土内部的最高温度多发生在浇筑后3～5天内，当混凝土内部与表面温差过大时，就会产生温度应力和温度变形，温度应力与温度成正比。而混凝土内部的温度与混凝土及水泥用量有关，即混凝土结构尺寸越大，温度应力也越大，因而引起裂缝的可能性也越大，当这种温度应力超过混凝土内外的约束力时，就会产生裂缝。因此，防止混凝土出现裂缝的关键就是控制混凝土内部与表面的温差。
（二）内外约束条件的影响
大体积钢筋混凝土与地基浇筑在一起，当温度变化时，受到下部地基的限制，因而产生外部约束力。混凝土在早期温度上升时，混凝土的弹性模量小，徐变和应力松驰度大，因而压应力较小。但当温度下降，产生较大的拉应力，若超过混凝土的抗拉强度，混凝土会产生垂直裂缝。混凝土内部由于水泥的水化热而形成中心温度高，热膨胀大，因而在中心产生压应力，在表产生拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度和钢筋的约束作用时，同样会产生裂缝。
（三）外界气温变化的影响
混凝土内部温度是由于水泥水化热的绝对温度、浇筑温度和混凝土的散热温度三者的叠加。其中浇筑温度与外界气温有直接关系。外界气温越高，浇筑温度也越高。当温度下降快，会大大增加外层与内部混凝土的温度梯度。从而产生温差和温度应力，使大体积混凝土出现裂缝。因此控制混凝土表面温度与外界气温温差，也是防止裂缝的重要一环。
（四）混凝土的收缩变形
混凝土的收缩变形包括混凝土的塑性变形、体积变形、干燥收缩和混凝土匀质性的影响。混凝土中80%的水分要燕发，20%的水分是水泥硬化所必需的。随着混凝土的继续干燥而使20%的吸附水逸出，就会出现干燥收缩。而表面比中心干燥得快，因而在表面产生拉应力而出现裂缝。
三、大体积混凝土施工方法
某高层建筑基础为桩基承台结构，其中一种类型承台高度达4.5m，单个承台混凝土浇筑量达155m3。由于厚度较大，混凝土浇筑方量较大，为了防止出现混凝土溫度裂缝，采取了分层浇筑留水平施工缝的方法，减少混凝土一次浇筑量。施工安排第一次混凝土浇捣厚度为2.5m，待混凝土初凝后在其表面注水20cm养护3天；然后再浇捣剩余部分，浇捣厚度2m。由于混凝土分层浇捣，分层面间隔时间超过混凝土的初凝时间的，在下层分层面预留Φ16钢筋，水平间隔40cm，伸入上、下各50cm；地梁与地梁分层面采用Φ12钢筋，水平钢筋为50cm，伸入上、下各30cm。
四、施工技术要点
（一）施工材料的选择
1．水泥的选择。内部混凝土主要考虑抗裂性能好、兼顾低热和高强两方面的要求，一般采用低热矿渣水泥，中热硅酸盐水泥掺入一定量的粉煤灰。外部混凝土，除抗裂性能外，还要求抗冻融性、耐磨性、抗蚀性、强度较高及干缩较小，因此一般采用较高标号的中热硅酸盐水泥。当环境水具有硫酸盐侵蚀时，应采用抗硫酸盐水泥。
2．骨料的选择。选用结构致密，并有足够强度的优良骨料，特别是粗骨料，具体应符合有关的标准、规范和规程。除此之外，还应注意以下问题：（1）骨料要求表面洁净，不含杂质；（2）砂子采用中砂，石子采用大粒径的卵石或碎石；（3）砂子含泥量不得超过3%，石子含泥量不得超过1%；（4）粉煤灰在混凝土的配合比中以部分粉煤灰代替水泥，不仅可以改善混凝土的和易性有利于施工操作，而且对降低混凝土的水化热有益。在混凝土工程中，掺人粉煤灰时应满足：选用细度合格、质地优良的粉煤灰；粉煤灰的掺量一般以15％～20％为宜。
（二）混凝土配合比的确定与优化
通过试验室进行多种配合比的试验和研究，选用最佳配合比作为混凝土的施工配合比，最佳配合比应满足以下要求：（1）混凝土的初凝时间不少于6小时；（2）混凝土的砂率控制在35～40%；（3）混凝土中的最大氯离子含量为0.06%；（4）混凝土中的最大碱含量为3.0kg/m3。5.水泥中铝酸三钙含量<8%。
（三）优化混凝土的供应
大体积混凝土由商品混凝土搅拌站供应，混凝土原材料计量要准确，以保证配合比的准确性。
1．计量。要求使用检定过的计量器具，保证计量正确。每工作班正式称量前，要求对计量设备进行零点校核。
2．拌制。控制原材料投入搅拌机顺序，不得采用“外掺”、“后掺”等作法。混凝土必须严格控制拌制时间，驻站工程师每一班抽测2次。搅拌完成后装入运输车时，即要求每车测定坍落度，同时观察混凝土的和易性、不得存在离析、分层等现象，坍落度不符合要求的混凝土不能出站。
3．运输。根据路线的比短、交通的状况，随时增减车辆，保证混凝土的正常供应，连续浇注，避免因混凝土供应不上而出现冷缝。混凝土运输时间在任何情况下不得大于180min，对到达浇筑点超过210min的混凝土不得使用。混凝土运输车离开搅拌站后不得掺加任何材料，包括水、外加剂等。混凝土坍落度在运输过程中损失超过40mm或混凝土到达浇筑点温度大于25℃，不得浇筑到作业面。要求从每个搅拌站每隔一段时间就派出一辆混凝土罐车，保证混凝土供应的均衡性。因大体积混凝土方量较大，要求搅拌站派管理人员进驻现场指挥、联络、协调，发现问题及时解决。
（四）合理布置浇筑方案
对于结构尺寸不太大的混凝土构件可采用分层连续浇筑法，从短边开始沿长边方向进行。对千厚度不大而面积较大的构 件，宜采用分层分段踏步式推进的斜面浇筑方法，而对于长度大大超过厚度的混凝土构件，一般采用斜面分层法，混凝土浇筑顺序应保证新浇筑的混凝土不出现冷缝，采用薄层浇筑，层间结合按施工缝处理 ，并要控制好层间间歇时间，间歇时间过长，己浇筑混凝土 的弹性模量增长得过高，约束会过大以致在新老混凝土结合面产生裂缝，间歇时间过短，己浇筑的混凝土还处于升温阶段，表面温度较高时就己被覆盖，不利于散热，同时也加快新浇筑混凝土的温升，相互影响就有可能超过允许的最高温升，加大了混凝土产生裂缝的可能性，因此适当的覆盖时间应选择在己浇筑混凝土温度巳降到一定值，即新浇筑混凝土温升倒加到己浇筑混凝土中后，已浇筑混凝土温度回升值不大于原混凝土最高温度。
（五）控制混凝土的浇筑温度
降低浇筑温度不但能降低混凝土中的最高温升，也能直接影响到新旧混凝土间的温差，为控制浇筑温度不大于25～3O℃，首先是要控制混凝土原材料的温度。夏季骨料应遮荫堆放，避免日照，对水泥、骨料、拌合水预冷以及用冰水代替水等方法来时间原材料的降温。为减少新拌混凝王的温度回升，应尽量缩短运输时间和缩减转料次数，可边浇筑边覆盖隔热被，也可在工作面现场采用凉棚并喷雾降低工作面气温。
（六）采取合适的养护措施
早龄期混凝土如果同时暴露在低的环境温度、高的表面温度以及于燥收缩的情况下，很容易产生裂缝。应该安排好拆模时间，在拆模后保护性隔熱以防止暴露在不蹈导环境温度下，在夏季应避免太阳直射，覆盖洒水保湿来减轻收缩效应。为了保持混凝土表面温度与内部温度以及外界大气的温差在规定范围内，需要设置隔热层以免温度的骤然变化，使表面混凝土的温度能缓慢地接近环境温度。但是隔热层也不能过厚或设置时间过长，否则内部混凝土温度会降不下来，另外在混凝土浇筑初期，整个混凝土处于升温阶段，这时表面混凝土可能受压，此时设隔热层可能反而有害。
五、结语
总之，大体积混凝土施工问题十分复杂，涉及到岩土、结构、建筑材料、施工、环境等多专业、多学科。因此，在大体积混凝土施工中，合理选择施工材料，优化混凝土配合比，优化混凝土的供应，采用科学的施工方法，严格施工管理，加强大体积混凝土养护，就可以低混凝土温度应力和提高混凝土本身抗拉性能，保证工程质量。
参考文献
[1]牛紫龙．混凝土施工中温度裂缝的分析与控制．工程建设，2006，（1）．
[2]刘海成，等．考虑温度影响的大体积混凝土应力场分析方法．大连理工大学学报，2005，（1）．