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摘要：本文分析了大体积泵送混凝土裂缝产生的主要原因，并提出了预防大体积泵送混凝土裂缝的具体控制措施，提高了工程质量，保证了工程的结构长期安全性和耐久性，具有重要的现实意义。
关键词：大体积泵送混凝土； 温度裂缝； 干收缩裂缝 ；塑性收缩裂缝 ；防治措施
Abstract：This paper analyzes the main reason for large volume pumping concrete cracks, and made a specific control measures for the prevention of large volume pumping of concrete cracks, improve project quality, to ensure the project structure of long-term safety and durability, and has important practicalsignificance.
Key words: large volume pumping concrete; temperature cracks; dry shrinkage cracks; plastic shrinkage cracks; control measures.
中图分类号：TV544+.91 文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）
1引言
大体积泵送混凝土结构开裂一直是工程界所密切关注的课题。而大积混凝土的裂缝在工程中几乎无处不在，如高层建筑的地下室混凝土底板以及很多大型的基础承台等。大多是在早期产生的裂缝，开裂后，其性能与原状混凝土性能相差很大，尤其是对结构的抗渗性影响更大，而混凝土渗透反过来又会加速和促使混凝土及内部钢筋的进一步恶化，严重影响结构的长期安全性和耐久性，造成的危害性极大。因此探讨裂缝产生的原因和防止裂缝的出现就具有重要的现实意义。
2大体积泵送混凝土裂缝产生的原因分析
大体积泵送混凝土裂缝产生的原因十分复杂，因素很多。按其产生的原因可分为两类：一是结构性裂缝，是受外荷载作用产生的裂缝，如结构设计不合理引起的裂缝（本文暂不讨论）。二是非结构性裂缝，即在非荷载作用下产生的裂缝，主要有三种裂缝，分别是温度裂缝和干收缩裂缝、塑性收缩裂缝。
2.1温度裂缝是最常见的裂缝。其产生的主要原因：一是由于温差较大引起的，混凝土结构在硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，使混凝土表面和内部温差较大，混凝土内部膨胀大于外部，此时混凝土表面将受到很大的拉应力，而混凝土的早期抗拉强度很低，当混凝土抗拉强度不足以抵抗这种拉应力时，因而出现温度裂缝。二是由结构温差较大，因为混凝土内部和表面的散热条件不同，所以混凝土中心温度低，形成温度梯度，受到外界的约束引起的。当大体积混凝土浇筑在约束地基（例如桩基）上时，又没有采取特殊措施降低、放松或取消约束，或根本无法消除约束，随着时间的发展而发生深进，直至贯穿的温度裂缝。
2.2干收缩裂缝产生的主要原因是因混凝土养护不够，表面覆盖不及时，受风吹日晒，混凝土表面水份散失快，混凝土表面收缩加快，且水泥水化反应，使混凝土内部和表面形成很大的温差，受混凝土内部的约束，将在表面产生拉应力，混凝土抗拉强度不足以抵抗因收缩产生的拉应力时，便产生表面裂缝。
2.3塑性收缩裂缝在采用泵送混凝土现浇的大体积混凝土结构中，经常出现一种早期裂缝，其主要原因是混凝土在塑性状态时，振捣不密实，沉实不足，或者骨料下沉，表层浮浆过多。混凝土浇筑后，混凝土表面失水过快造成的，混凝土逐渐散热和硬化过程，便在混凝土表面产生无规则网络状裂缝或沿混凝土构件截面变化等规则的形状裂缝，引起结构体积干缩变形，没有及时抹压，裂缝在混凝土浇筑后1～3小时内出现。
3大体积泵送混凝土裂缝防治措施
对于大体积泵送混凝土，其形成的温度应力与其结构尺寸相关，在一定尺寸范围内，混凝土结构尺寸越大，温度应力也越大；且混凝土内部的温度与混凝土浇筑厚度及水泥品种、用量等有关。混凝土分层越厚，水泥用量越大，水化热越高的水泥，其内部温度越高，形成温度应力越大。因而引起裂缝的可能性、危险性也越大，这就是大体积混凝土易产生温度裂缝的主要原因。
防止大体积混凝土出现裂缝最根本的措施就是合理进行混凝土分层、分块、分段浇筑，并在混凝土原材料及配合比选用、泵送混凝土浇筑工艺、养护措施等方面控制混凝土内部和表面的温度差。
3.1温度裂缝
（1）混凝土浇筑前，应根据结构物的结构尺寸、断面大小及约束情况等合理划分浇筑断面，保证分层、分块、分段符合设计及规范要求。大体积混凝土分层、分块不宜过大，采用“分段定点，一个坡度，薄层浇筑，循序推进，一次到顶”的方法进行，以避免容易产生温度裂缝。
（2）水泥品种选择和水泥用量控制：大体积混凝土施工宜选用中热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥。在满足设计强度要求和混凝土可泵性的前提下，尽可能减少水泥用量，以减少水化热，降低混凝土的内部温升值，并延缓峰值，降低混凝土最高温升，降低混凝土所受的拉应力。在条件许可的情况下，也可选用具有微膨胀的水泥，这种水泥可抵消部分温度徐变应力，减少混凝土内的拉应力，提高混凝土的抗裂能力。
（3）选择质量优良的粗细骨料：根据结构最小断面尺寸和泵送管道内径，选择合理的最大粒径的粗骨料。应选择线膨胀系数小、岩石弹模较低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料。天然连续级配的粗骨料可使混凝土具有较好的可泵性，减少用水量、水泥用量，进而减少水化热。细骨料采用级配良好的中砂为宜，并应适当放宽石粉或细粉含量，砂子中石粉比例一般在15%~18%之间为宜，这样不仅降低了水泥水化热，有利于提高混凝土的工作性，而且可提高混凝土的密实性、耐久性和抗裂性。
（4）添加掺合料：除了掺加具有减水、增塑、缓凝、引气的泵送剂，混凝土中掺入一定数量优质的粉煤灰后，不但能代替部分水泥，而且能起到润滑作用，可改善混凝土拌合物的流动性、粘聚性和保水性，从而改善了可泵性。特别重要的掺加粉煤灰之后效果是非常显著的，可以降低混凝土中水泥水化热，减少绝热条件下的温度升高。
（5）大体积泵送混凝土施工工艺改进：控制混凝土出机温度和浇筑温度，降低混凝土的出机温度，最有效的方法是降低原材料温度，根据测温掌握温度变化情况，采用冰水搅拌混凝土，粗细骨料遮阳防晒或洒冷水降温等措施。在高温季节施工时，混凝土最高浇筑温度应≤28℃，降低混凝土的浇筑温度，最好不要让混凝土在太阳下直接爆晒。除此之外，搅拌运输车罐体、泵送管道保温、冷却也是有效的措施，如泵管上须遮盖湿麻袋，并经常淋水散热。
（6）改进工艺：振动工艺，须合理选择泵送压力，泵管直径，输送管线布置合理。避免泵送过程中输送管堵塞，经常拆除、冲洗和接长，从而提高泵送效率，简化混凝土的泌水处理，提高混凝土的可泵性，保证上下层混凝土浇筑间隔不超过初凝时间，以确保下部混凝土密实，随着浇筑的推进，振动器也相应跟上，以確保整个水平面上混凝土的质量。
（7）养护工艺：养护是大体积泵送混凝土施工中一项十分关键的工作。应严格控制大体积混凝土的内外温差，降低混凝土表层的温度差，确保混凝土质量，减少裂缝。对浇筑大面积的底板时，要及时掌握天气情况，现场须设防雨棚，设置集水和排水设施；一般可采用先一层塑料簿膜后，二层草包作保温养护，草包应迭缝铺放，覆盖养护防止混凝土降温和失水过快产生裂纹，更应避免猛浇大量冷水，防止混凝土突然降温，以控制内表温差，避免混凝土早期和中期裂缝，根据混凝土内表温差和降温速率，及时调整养护措施。拆模后要及时对混凝土侧面回填土或覆盖保护。根据工程的具体情况，养护要做到使混凝土表面经常保持湿润、适宜的温度和湿度条件，应尽可能多养护一段时间，养护时间一般为28天，通过养护，有效防止表面裂缝。
3.2干收缩裂缝
（1）混凝土干收缩：是随着水泥用量的增大而增大，因此大体积泵送混凝土的水泥用量都会偏高。在满足强度质量的前提下，盡可能减少水泥用量。混凝土的干收缩受用水量的影响很大，在同一水泥用量条件下，混凝土的干收缩和用水量成正比，当水泥用量较高的条件下，混凝土的干收缩随着用水量的增加而急剧增大，即水灰比越大，干收缩越大。因此严格控制泵送混凝土的用水量是减少裂缝的有效措施。在浇筑混凝土前，对模板进行预湿，混凝土浇筑成型后，采取有利措施降低混凝土表面的温度，如覆盖塑料薄膜等，防止因水分急剧蒸发而形成内外硬化不均和异常收缩引起的裂缝。
（2）砂率控制：混凝土的干收缩随着砂率的增大而增大，但增加的数值不大。泵送混凝土宜加大砂率，使其控制在最佳砂率范围内。
（3）掺合料控制：质量良好的粉煤灰，由于内比表面积小、需水量少，能降低混凝土干收缩值。
（4）养护时间和方法控制：混凝土浇筑面表面干燥过快，产生较大的收缩，受到内部混凝土的约束，在表面产生拉应力而导致开裂。如果混凝土终凝之前进行早期保温养护，对减少干收缩有一定作用。
3.3塑性收缩裂缝
因现工程均采用泵送混凝土，而泵送混凝土属于大流态的混凝土，它与过去现场自拌的混凝土相比，具有坍落度大、砂率大、水泥用量多等显著特点。应严格控制混凝土单位用水量及水灰比，在满足泵送和浇筑要求时，尽可能减少坍落度；掺加适量、质量良好的泵送剂和掺合料，可改善工作性，减少沉陷；混凝土搅拌时间要适当，时间过短、过长都会造成拌合物均匀性变坏而增大沉陷；混凝土应分层浇筑、振捣密实，振捣时间以10～15秒/次为宜。在混凝土浇筑1～1.5小时后，混凝土尚未凝结之前，对混凝土进行二次振捣，可排除混凝土因泌水而在石子、水平钢筋下部形成的空隙和水分，提高粘结力和抗拉强度，并减少内部裂缝与气孔，提高抗裂性。由于大体积泵送混凝土表面水泥浆较厚，故浇筑结束后须在初凝前用铁滚筒碾压数遍，打磨压实，表面要压实抹光，以闭合混凝土的收水裂缝。
4结束语
大体积泵送混凝土产生裂缝的成因是错综复杂的。因其水泥用量多、单位用水量大、流动性大，砂率高和掺化学外加剂，混凝土内部受水化热和外界环境温度的变化影响较大，使其产生裂缝的潜在危险也较大，对此必须引起足够重视。为此在满足质量强度条件下，尽可能降低水泥用量，在满足流动性和泵送性的条件下，要合理选择水泥品种，按施工要求选择较低坍落度，使单位用水量降低，同时掺加适量的混合材料和外加剂，优化混凝土配合比，合理施工，在施工中采用二次振捣，加强抹面和加强养护等技术措施，是预防和控制大体积泵送混凝土裂缝的重要手段。
【参考文献】
[1]混凝土结构工程施工及验收规范（GB50204－92）[S]。
[2]王铁梦.工程结构裂缝控制.中国建筑工业出版社，1997。
[3]朱伯芳.大体积混凝土温度应力与温度控制[M].北京：中国电力出版社，1999。
[4]李福平.大体积混凝土的温度裂缝原因及其预防措施.岳阳职业技术学院学报，2007。
关键词：大体积泵送混凝土； 温度裂缝； 干收缩裂缝 ；塑性收缩裂缝 ；防治措施
Abstract：This paper analyzes the main reason for large volume pumping concrete cracks, and made a specific control measures for the prevention of large volume pumping of concrete cracks, improve project quality, to ensure the project structure of long-term safety and durability, and has important practicalsignificance.
Key words: large volume pumping concrete; temperature cracks; dry shrinkage cracks; plastic shrinkage cracks; control measures.
中图分类号：TV544+.91 文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）
1引言
大体积泵送混凝土结构开裂一直是工程界所密切关注的课题。而大积混凝土的裂缝在工程中几乎无处不在，如高层建筑的地下室混凝土底板以及很多大型的基础承台等。大多是在早期产生的裂缝，开裂后，其性能与原状混凝土性能相差很大，尤其是对结构的抗渗性影响更大，而混凝土渗透反过来又会加速和促使混凝土及内部钢筋的进一步恶化，严重影响结构的长期安全性和耐久性，造成的危害性极大。因此探讨裂缝产生的原因和防止裂缝的出现就具有重要的现实意义。
2大体积泵送混凝土裂缝产生的原因分析
大体积泵送混凝土裂缝产生的原因十分复杂，因素很多。按其产生的原因可分为两类：一是结构性裂缝，是受外荷载作用产生的裂缝，如结构设计不合理引起的裂缝（本文暂不讨论）。二是非结构性裂缝，即在非荷载作用下产生的裂缝，主要有三种裂缝，分别是温度裂缝和干收缩裂缝、塑性收缩裂缝。
2.1温度裂缝是最常见的裂缝。其产生的主要原因：一是由于温差较大引起的，混凝土结构在硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，使混凝土表面和内部温差较大，混凝土内部膨胀大于外部，此时混凝土表面将受到很大的拉应力，而混凝土的早期抗拉强度很低，当混凝土抗拉强度不足以抵抗这种拉应力时，因而出现温度裂缝。二是由结构温差较大，因为混凝土内部和表面的散热条件不同，所以混凝土中心温度低，形成温度梯度，受到外界的约束引起的。当大体积混凝土浇筑在约束地基（例如桩基）上时，又没有采取特殊措施降低、放松或取消约束，或根本无法消除约束，随着时间的发展而发生深进，直至贯穿的温度裂缝。
2.2干收缩裂缝产生的主要原因是因混凝土养护不够，表面覆盖不及时，受风吹日晒，混凝土表面水份散失快，混凝土表面收缩加快，且水泥水化反应，使混凝土内部和表面形成很大的温差，受混凝土内部的约束，将在表面产生拉应力，混凝土抗拉强度不足以抵抗因收缩产生的拉应力时，便产生表面裂缝。
2.3塑性收缩裂缝在采用泵送混凝土现浇的大体积混凝土结构中，经常出现一种早期裂缝，其主要原因是混凝土在塑性状态时，振捣不密实，沉实不足，或者骨料下沉，表层浮浆过多。混凝土浇筑后，混凝土表面失水过快造成的，混凝土逐渐散热和硬化过程，便在混凝土表面产生无规则网络状裂缝或沿混凝土构件截面变化等规则的形状裂缝，引起结构体积干缩变形，没有及时抹压，裂缝在混凝土浇筑后1～3小时内出现。
3大体积泵送混凝土裂缝防治措施
对于大体积泵送混凝土，其形成的温度应力与其结构尺寸相关，在一定尺寸范围内，混凝土结构尺寸越大，温度应力也越大；且混凝土内部的温度与混凝土浇筑厚度及水泥品种、用量等有关。混凝土分层越厚，水泥用量越大，水化热越高的水泥，其内部温度越高，形成温度应力越大。因而引起裂缝的可能性、危险性也越大，这就是大体积混凝土易产生温度裂缝的主要原因。
防止大体积混凝土出现裂缝最根本的措施就是合理进行混凝土分层、分块、分段浇筑，并在混凝土原材料及配合比选用、泵送混凝土浇筑工艺、养护措施等方面控制混凝土内部和表面的温度差。
3.1温度裂缝
（1）混凝土浇筑前，应根据结构物的结构尺寸、断面大小及约束情况等合理划分浇筑断面，保证分层、分块、分段符合设计及规范要求。大体积混凝土分层、分块不宜过大，采用“分段定点，一个坡度，薄层浇筑，循序推进，一次到顶”的方法进行，以避免容易产生温度裂缝。
（2）水泥品种选择和水泥用量控制：大体积混凝土施工宜选用中热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥。在满足设计强度要求和混凝土可泵性的前提下，尽可能减少水泥用量，以减少水化热，降低混凝土的内部温升值，并延缓峰值，降低混凝土最高温升，降低混凝土所受的拉应力。在条件许可的情况下，也可选用具有微膨胀的水泥，这种水泥可抵消部分温度徐变应力，减少混凝土内的拉应力，提高混凝土的抗裂能力。
（3）选择质量优良的粗细骨料：根据结构最小断面尺寸和泵送管道内径，选择合理的最大粒径的粗骨料。应选择线膨胀系数小、岩石弹模较低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料。天然连续级配的粗骨料可使混凝土具有较好的可泵性，减少用水量、水泥用量，进而减少水化热。细骨料采用级配良好的中砂为宜，并应适当放宽石粉或细粉含量，砂子中石粉比例一般在15%~18%之间为宜，这样不仅降低了水泥水化热，有利于提高混凝土的工作性，而且可提高混凝土的密实性、耐久性和抗裂性。
（4）添加掺合料：除了掺加具有减水、增塑、缓凝、引气的泵送剂，混凝土中掺入一定数量优质的粉煤灰后，不但能代替部分水泥，而且能起到润滑作用，可改善混凝土拌合物的流动性、粘聚性和保水性，从而改善了可泵性。特别重要的掺加粉煤灰之后效果是非常显著的，可以降低混凝土中水泥水化热，减少绝热条件下的温度升高。
（5）大体积泵送混凝土施工工艺改进：控制混凝土出机温度和浇筑温度，降低混凝土的出机温度，最有效的方法是降低原材料温度，根据测温掌握温度变化情况，采用冰水搅拌混凝土，粗细骨料遮阳防晒或洒冷水降温等措施。在高温季节施工时，混凝土最高浇筑温度应≤28℃，降低混凝土的浇筑温度，最好不要让混凝土在太阳下直接爆晒。除此之外，搅拌运输车罐体、泵送管道保温、冷却也是有效的措施，如泵管上须遮盖湿麻袋，并经常淋水散热。
（6）改进工艺：振动工艺，须合理选择泵送压力，泵管直径，输送管线布置合理。避免泵送过程中输送管堵塞，经常拆除、冲洗和接长，从而提高泵送效率，简化混凝土的泌水处理，提高混凝土的可泵性，保证上下层混凝土浇筑间隔不超过初凝时间，以确保下部混凝土密实，随着浇筑的推进，振动器也相应跟上，以確保整个水平面上混凝土的质量。
（7）养护工艺：养护是大体积泵送混凝土施工中一项十分关键的工作。应严格控制大体积混凝土的内外温差，降低混凝土表层的温度差，确保混凝土质量，减少裂缝。对浇筑大面积的底板时，要及时掌握天气情况，现场须设防雨棚，设置集水和排水设施；一般可采用先一层塑料簿膜后，二层草包作保温养护，草包应迭缝铺放，覆盖养护防止混凝土降温和失水过快产生裂纹，更应避免猛浇大量冷水，防止混凝土突然降温，以控制内表温差，避免混凝土早期和中期裂缝，根据混凝土内表温差和降温速率，及时调整养护措施。拆模后要及时对混凝土侧面回填土或覆盖保护。根据工程的具体情况，养护要做到使混凝土表面经常保持湿润、适宜的温度和湿度条件，应尽可能多养护一段时间，养护时间一般为28天，通过养护，有效防止表面裂缝。
3.2干收缩裂缝
（1）混凝土干收缩：是随着水泥用量的增大而增大，因此大体积泵送混凝土的水泥用量都会偏高。在满足强度质量的前提下，盡可能减少水泥用量。混凝土的干收缩受用水量的影响很大，在同一水泥用量条件下，混凝土的干收缩和用水量成正比，当水泥用量较高的条件下，混凝土的干收缩随着用水量的增加而急剧增大，即水灰比越大，干收缩越大。因此严格控制泵送混凝土的用水量是减少裂缝的有效措施。在浇筑混凝土前，对模板进行预湿，混凝土浇筑成型后，采取有利措施降低混凝土表面的温度，如覆盖塑料薄膜等，防止因水分急剧蒸发而形成内外硬化不均和异常收缩引起的裂缝。
（2）砂率控制：混凝土的干收缩随着砂率的增大而增大，但增加的数值不大。泵送混凝土宜加大砂率，使其控制在最佳砂率范围内。
（3）掺合料控制：质量良好的粉煤灰，由于内比表面积小、需水量少，能降低混凝土干收缩值。
（4）养护时间和方法控制：混凝土浇筑面表面干燥过快，产生较大的收缩，受到内部混凝土的约束，在表面产生拉应力而导致开裂。如果混凝土终凝之前进行早期保温养护，对减少干收缩有一定作用。
3.3塑性收缩裂缝
因现工程均采用泵送混凝土，而泵送混凝土属于大流态的混凝土，它与过去现场自拌的混凝土相比，具有坍落度大、砂率大、水泥用量多等显著特点。应严格控制混凝土单位用水量及水灰比，在满足泵送和浇筑要求时，尽可能减少坍落度；掺加适量、质量良好的泵送剂和掺合料，可改善工作性，减少沉陷；混凝土搅拌时间要适当，时间过短、过长都会造成拌合物均匀性变坏而增大沉陷；混凝土应分层浇筑、振捣密实，振捣时间以10～15秒/次为宜。在混凝土浇筑1～1.5小时后，混凝土尚未凝结之前，对混凝土进行二次振捣，可排除混凝土因泌水而在石子、水平钢筋下部形成的空隙和水分，提高粘结力和抗拉强度，并减少内部裂缝与气孔，提高抗裂性。由于大体积泵送混凝土表面水泥浆较厚，故浇筑结束后须在初凝前用铁滚筒碾压数遍，打磨压实，表面要压实抹光，以闭合混凝土的收水裂缝。
4结束语
大体积泵送混凝土产生裂缝的成因是错综复杂的。因其水泥用量多、单位用水量大、流动性大，砂率高和掺化学外加剂，混凝土内部受水化热和外界环境温度的变化影响较大，使其产生裂缝的潜在危险也较大，对此必须引起足够重视。为此在满足质量强度条件下，尽可能降低水泥用量，在满足流动性和泵送性的条件下，要合理选择水泥品种，按施工要求选择较低坍落度，使单位用水量降低，同时掺加适量的混合材料和外加剂，优化混凝土配合比，合理施工，在施工中采用二次振捣，加强抹面和加强养护等技术措施，是预防和控制大体积泵送混凝土裂缝的重要手段。
【参考文献】
[1]混凝土结构工程施工及验收规范（GB50204－92）[S]。
[2]王铁梦.工程结构裂缝控制.中国建筑工业出版社，1997。
[3]朱伯芳.大体积混凝土温度应力与温度控制[M].北京：中国电力出版社，1999。
[4]李福平.大体积混凝土的温度裂缝原因及其预防措施.岳阳职业技术学院学报，2007。