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摘要：大体积混凝土中的水泥在水化凝结过程中，会产生相当数量的水化热，使混凝土在浇筑后的几天内，内部温度很快上升，当达到最高温度后温度开始下降。但混凝土是绝热材料，如果任其自然散发，往往需要几十年甚至几百年的时间，混凝土内部的温度才会达到稳定温度。另外，混凝土温度的大幅变化也可能会使混凝土产生表面裂缝或深层贯穿裂缝，这对于结构作用和建筑物防渗都是不利的，需要采取人工冷却措施来降低混凝土的温升。
关键词：大体积混凝土 水化热 温度 裂缝
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
前言
关于大体积混凝土的定义有很多，其中美国混凝土学会的定义：任何现浇混凝土，其尺寸达到必须解决水化热及随之引起的体积变形问题，即最大限度减少开裂影响的，即称为大体积混凝土；日本建筑学会的标准的定义是：结构断面最小尺寸在80cm以上，水化热引起混凝土内的最高温度和外界气温之差预计超过25℃的混凝土，称为大体积混凝土；我国《混凝土结构工程施工及验收规范》认为，建筑物的基础最小边尺寸在1~3m范围内就属大体积混凝土。
截止目前，大体积混凝土的定义仍然没有一个统一的标准，但是对于大体积混凝土，它们都有一个共同的特点：结构厚实、混凝土量大、工程条件复杂，施工技术要求高，水泥水化热较大，易使结构物产生温度变形，需要采取冷却措施防止产生裂缝。本文将着重介绍大体积混凝土的裂缝控制。
二、裂缝的成因
大体积混凝土结构裂缝的发生是由多种因素引起的。各类裂缝产生的主要影响因素有以下几种：
1、水泥水化热的影响。水泥在水化的过程中要释放出大量的热量，并通过边界把部分热量向四周传递（散热）。硬化初期，水泥水化速度快，发热量大于散热量，使混凝土升温；硬化后期，水泥水化速度减慢，当发热量小于散热量时，混凝土温度开始下降。但在浇筑初期，混凝土的弹性模量较低，徐变较大，因此对温变引起的变形约束不大，相应的温度应力也比较小；随着龄期的增长，混凝土弹性模量迅速增长，徐变减小，对降温收缩变形的约束也越来越强，并产生温度应力（拉应力），当混凝土的抗拉强度不足以抵抗这种拉应力时，便容易出现温度裂缝。
2、外界气温变化的影响。混凝土内部温度是水化热的绝热温升、浇筑温度和结构的散热温度等各种温度的叠加，因此在施工阶段受外界气温的影响主要体现在两方面：A、外界气温越高，混凝土的浇筑温度也越高，相应最高温升值也越高；B、外界气温下降，又增加混凝土的降温幅度，特别是气温骤降，会大大增加外层混凝土与内部混凝土的温度梯度，形成“冷击”。内外温差越大，温度应力也越大。
3、混凝土收缩变形的影响。混凝土的收缩变形主要有浇筑初期（终凝前）的凝缩变形、硬化混凝土的干燥收缩变形、自生收缩变形、温度下降引起的冷缩变形以及碳化引起的碳化收缩变形等五种。混凝土的收缩变形越大，收缩变形的分布越不均勻，产生的应力也越大。
4、约束条件的影响。混凝土结构在变形变化中，必然受到一定的约束，阻碍其自由变形。这种约束分外约束和内约束（自约束）。外约束指结构的边界条件，如基础或其他外界因素对结构变形的约束；内约束指结构内部非均匀的温度及收缩分布，各质点变形不均匀而产生的相互约束。外约束分自由体、全约束（刚性约束）和弹性约束三种。混凝土的收缩变形因受到约束而产生拉应力，当拉应力超过其相应龄期的抗拉强度时，便引起开裂。
三、防止裂缝的措施
大体积混凝土出现裂缝后，破坏结构的整体性、耐久性、防水性，危害十分严重。总结现场各方面经验，为防止大体积混凝土产生裂缝，应从以下几个方面着手。
1、优选原材料、优化配合比
（1）优选原材料
大体积混凝土产生裂缝的主要原因是水泥水化过程中释放了大量的热量。因此在大体积混凝土施工中应尽量选用低热矿渣硅酸盐水泥，并尽量降低混凝土中的水泥用量，以降低混凝土的温升，提高混凝土硬化后的体积稳定性。
掺加适量粉煤灰，可以提高混凝土的和易性，改善了混凝土的工作性，同时可代替水泥
用量，从而达到降低水化热的目的，但掺量不能大于30%。掺加适量的减水剂，不仅可以改善混凝土的流动性，同时减少了拌和用水，节约水泥，从而降低了水化热。
（2）优化配合比
在保证混凝土强度的前提下，尽量节省水泥，增加粉煤灰，降低混凝土绝热温升。
2、温度控制措施
（1）控制浇筑温度
在温度较高的情况下进行施工，将砂、石骨料等原材料堆放在有遮阳棚的料仓里，以减少阳光的辐射，同时对砂石用冷水降温，在搅拌过程中向混凝土中添加冰水。混凝土车出场前，喷淋车滚筒表面，防止太阳直晒造成混凝土温度上升。在混凝土浇注的过程中，用湿麻包包裹泵送管道，以降低泵送过程中的温度。混凝土浇筑完后应及时注意保温保湿。
如果是在冬季进行施工，为了防止早期混凝土受冻，常常要求混凝土浇筑时应该具有较高的浇筑温度，在浇筑混凝土以前还应该采取相应的措施来提高混凝土的温度，并掺加适量防冻剂。混凝土浇筑完后应及时注意保暖保湿。
（2）大体积混凝土应采用分层浇筑，每一次浇注的混凝土不可过高、过厚，利于混凝土散热，有效控制混凝土温度均匀上升。保证振捣密实，严格控制振捣时间、移动距离和插入深度，严防漏振及过振。
（3）混凝土监控与养护
①温度控制
为降低大体积混凝土的水化热，在混凝土的内部埋设冷却水管，通入循环水，能直接达到降低水化热温度的效果。但冷却水与混凝土的温差不宜过大，宜控制水温与冷管周围的温度在25℃以下。采用内散外蓄综合养护措施，降低大体积混凝土的温升值。
②温度监测
为了进一步摸清大体积混凝土水化热的大小，混凝土中不同深度温度场的变化以及施工各个阶段温差的变化规律，在混凝土的芯部及表面埋设温度传感器，准确的测出混凝土各个时期的温度值，以便采取相应的措施确保工程质量。
③混凝土养护
混凝土养护是大体积砼施工中一项十分关键的工作。主要有两个目的：一是使水泥得以充分水化，加速混凝土的硬化；二是防止混凝土成型后因风吹、日晒、干燥、寒冷等原因而出现超出正常范围的收缩、裂缝及破坏等现象。
混凝土养护的方法及要点如下：
Ⅰ、混凝土在浇筑完毕后12h内应加以覆盖和浇水，具体而言，初凝后可以覆盖，终凝后开始浇水。混凝土强度未达到1.2Mpa以前不得伤人踩踏或安装模板及支架。
Ⅱ、覆盖物可以用麻袋、草帘、竹帘、砂等，浇水次数以使混凝土保持湿润为准，养护用水应与拌制用水相同。当日平均气温低于5℃时不得浇水。
Ⅲ、混凝土的浇水养护时间，对采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥拌制的混凝土不少于7d，对掺用缓凝剂、有抗渗性要求、掺加矿渣及粉煤灰拌制的水泥不少于14d。
Ⅳ、在养护过程中，如发现遮盖不全，浇水不足，以致表面泛白或出现干缩裂缝时，应立即仔细遮盖，充分浇水，加强养护，并延长浇水日期加以补救。
3、健全施工组织管理：
在制订技术措施和质量控制措施的同时，还需落实组织指挥系统，逐级进行技术交底，做到层层落实，确保顺利实施。
（1）在施工前期，一定要重视混凝土温度控制方面的准备工作，保证制冷、保温设备能正常投入使用，使混凝土温度控制满足设计要求。
（2）除了严格控制混凝土温度外，还需要加强施工管理、提高混凝土施工质量。实践证明，混凝土的强度是不均匀的，裂缝总是从强度最低的薄弱处开始的。因此，为了防止裂缝，一定要加强施工管理，提高混凝土施工质量。
（3）在混凝土浇注进度安排上，应采用“分层浇筑、薄层浇筑、循序渐进、一次到位”的方法浇筑，这样可以避免产生裂缝。
（4）尽量利用低温季节浇筑混凝土。
四、结束语
对于大体积混凝土裂缝，应以预防为主，为此需要精心设计、精心施工，在施工中采取实际有效的措施，会使施工质量得到良好的保证。实践证明，在优化配合比设计，改善施工工艺，提高施工质量，做好温度监测工作及养护等方面采取有效技术措施，坚持严谨的施工组织管理，完全可以控制大体积混凝土温度裂缝和施工裂缝的发生。文中根据个人施工经验的简单总结，仅发表个人的一点见解，受工作局限性的影响存在不足之处，欢迎各位同行批评指正。
参考文献：
[1]朱伯芳。大体积混凝土温度应力与温度控制。《土木工程学报》。1999年04期
[2]虎铭伟、李晓罡、高建贺。浅谈预防大体积混凝土裂缝的措施。《市政技术》。2009年S1期
关键词：大体积混凝土 水化热 温度 裂缝
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
前言
关于大体积混凝土的定义有很多，其中美国混凝土学会的定义：任何现浇混凝土，其尺寸达到必须解决水化热及随之引起的体积变形问题，即最大限度减少开裂影响的，即称为大体积混凝土；日本建筑学会的标准的定义是：结构断面最小尺寸在80cm以上，水化热引起混凝土内的最高温度和外界气温之差预计超过25℃的混凝土，称为大体积混凝土；我国《混凝土结构工程施工及验收规范》认为，建筑物的基础最小边尺寸在1~3m范围内就属大体积混凝土。
截止目前，大体积混凝土的定义仍然没有一个统一的标准，但是对于大体积混凝土，它们都有一个共同的特点：结构厚实、混凝土量大、工程条件复杂，施工技术要求高，水泥水化热较大，易使结构物产生温度变形，需要采取冷却措施防止产生裂缝。本文将着重介绍大体积混凝土的裂缝控制。
二、裂缝的成因
大体积混凝土结构裂缝的发生是由多种因素引起的。各类裂缝产生的主要影响因素有以下几种：
1、水泥水化热的影响。水泥在水化的过程中要释放出大量的热量，并通过边界把部分热量向四周传递（散热）。硬化初期，水泥水化速度快，发热量大于散热量，使混凝土升温；硬化后期，水泥水化速度减慢，当发热量小于散热量时，混凝土温度开始下降。但在浇筑初期，混凝土的弹性模量较低，徐变较大，因此对温变引起的变形约束不大，相应的温度应力也比较小；随着龄期的增长，混凝土弹性模量迅速增长，徐变减小，对降温收缩变形的约束也越来越强，并产生温度应力（拉应力），当混凝土的抗拉强度不足以抵抗这种拉应力时，便容易出现温度裂缝。
2、外界气温变化的影响。混凝土内部温度是水化热的绝热温升、浇筑温度和结构的散热温度等各种温度的叠加，因此在施工阶段受外界气温的影响主要体现在两方面：A、外界气温越高，混凝土的浇筑温度也越高，相应最高温升值也越高；B、外界气温下降，又增加混凝土的降温幅度，特别是气温骤降，会大大增加外层混凝土与内部混凝土的温度梯度，形成“冷击”。内外温差越大，温度应力也越大。
3、混凝土收缩变形的影响。混凝土的收缩变形主要有浇筑初期（终凝前）的凝缩变形、硬化混凝土的干燥收缩变形、自生收缩变形、温度下降引起的冷缩变形以及碳化引起的碳化收缩变形等五种。混凝土的收缩变形越大，收缩变形的分布越不均勻，产生的应力也越大。
4、约束条件的影响。混凝土结构在变形变化中，必然受到一定的约束，阻碍其自由变形。这种约束分外约束和内约束（自约束）。外约束指结构的边界条件，如基础或其他外界因素对结构变形的约束；内约束指结构内部非均匀的温度及收缩分布，各质点变形不均匀而产生的相互约束。外约束分自由体、全约束（刚性约束）和弹性约束三种。混凝土的收缩变形因受到约束而产生拉应力，当拉应力超过其相应龄期的抗拉强度时，便引起开裂。
三、防止裂缝的措施
大体积混凝土出现裂缝后，破坏结构的整体性、耐久性、防水性，危害十分严重。总结现场各方面经验，为防止大体积混凝土产生裂缝，应从以下几个方面着手。
1、优选原材料、优化配合比
（1）优选原材料
大体积混凝土产生裂缝的主要原因是水泥水化过程中释放了大量的热量。因此在大体积混凝土施工中应尽量选用低热矿渣硅酸盐水泥，并尽量降低混凝土中的水泥用量，以降低混凝土的温升，提高混凝土硬化后的体积稳定性。
掺加适量粉煤灰，可以提高混凝土的和易性，改善了混凝土的工作性，同时可代替水泥
用量，从而达到降低水化热的目的，但掺量不能大于30%。掺加适量的减水剂，不仅可以改善混凝土的流动性，同时减少了拌和用水，节约水泥，从而降低了水化热。
（2）优化配合比
在保证混凝土强度的前提下，尽量节省水泥，增加粉煤灰，降低混凝土绝热温升。
2、温度控制措施
（1）控制浇筑温度
在温度较高的情况下进行施工，将砂、石骨料等原材料堆放在有遮阳棚的料仓里，以减少阳光的辐射，同时对砂石用冷水降温，在搅拌过程中向混凝土中添加冰水。混凝土车出场前，喷淋车滚筒表面，防止太阳直晒造成混凝土温度上升。在混凝土浇注的过程中，用湿麻包包裹泵送管道，以降低泵送过程中的温度。混凝土浇筑完后应及时注意保温保湿。
如果是在冬季进行施工，为了防止早期混凝土受冻，常常要求混凝土浇筑时应该具有较高的浇筑温度，在浇筑混凝土以前还应该采取相应的措施来提高混凝土的温度，并掺加适量防冻剂。混凝土浇筑完后应及时注意保暖保湿。
（2）大体积混凝土应采用分层浇筑，每一次浇注的混凝土不可过高、过厚，利于混凝土散热，有效控制混凝土温度均匀上升。保证振捣密实，严格控制振捣时间、移动距离和插入深度，严防漏振及过振。
（3）混凝土监控与养护
①温度控制
为降低大体积混凝土的水化热，在混凝土的内部埋设冷却水管，通入循环水，能直接达到降低水化热温度的效果。但冷却水与混凝土的温差不宜过大，宜控制水温与冷管周围的温度在25℃以下。采用内散外蓄综合养护措施，降低大体积混凝土的温升值。
②温度监测
为了进一步摸清大体积混凝土水化热的大小，混凝土中不同深度温度场的变化以及施工各个阶段温差的变化规律，在混凝土的芯部及表面埋设温度传感器，准确的测出混凝土各个时期的温度值，以便采取相应的措施确保工程质量。
③混凝土养护
混凝土养护是大体积砼施工中一项十分关键的工作。主要有两个目的：一是使水泥得以充分水化，加速混凝土的硬化；二是防止混凝土成型后因风吹、日晒、干燥、寒冷等原因而出现超出正常范围的收缩、裂缝及破坏等现象。
混凝土养护的方法及要点如下：
Ⅰ、混凝土在浇筑完毕后12h内应加以覆盖和浇水，具体而言，初凝后可以覆盖，终凝后开始浇水。混凝土强度未达到1.2Mpa以前不得伤人踩踏或安装模板及支架。
Ⅱ、覆盖物可以用麻袋、草帘、竹帘、砂等，浇水次数以使混凝土保持湿润为准，养护用水应与拌制用水相同。当日平均气温低于5℃时不得浇水。
Ⅲ、混凝土的浇水养护时间，对采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥拌制的混凝土不少于7d，对掺用缓凝剂、有抗渗性要求、掺加矿渣及粉煤灰拌制的水泥不少于14d。
Ⅳ、在养护过程中，如发现遮盖不全，浇水不足，以致表面泛白或出现干缩裂缝时，应立即仔细遮盖，充分浇水，加强养护，并延长浇水日期加以补救。
3、健全施工组织管理：
在制订技术措施和质量控制措施的同时，还需落实组织指挥系统，逐级进行技术交底，做到层层落实，确保顺利实施。
（1）在施工前期，一定要重视混凝土温度控制方面的准备工作，保证制冷、保温设备能正常投入使用，使混凝土温度控制满足设计要求。
（2）除了严格控制混凝土温度外，还需要加强施工管理、提高混凝土施工质量。实践证明，混凝土的强度是不均匀的，裂缝总是从强度最低的薄弱处开始的。因此，为了防止裂缝，一定要加强施工管理，提高混凝土施工质量。
（3）在混凝土浇注进度安排上，应采用“分层浇筑、薄层浇筑、循序渐进、一次到位”的方法浇筑，这样可以避免产生裂缝。
（4）尽量利用低温季节浇筑混凝土。
四、结束语
对于大体积混凝土裂缝，应以预防为主，为此需要精心设计、精心施工，在施工中采取实际有效的措施，会使施工质量得到良好的保证。实践证明，在优化配合比设计，改善施工工艺，提高施工质量，做好温度监测工作及养护等方面采取有效技术措施，坚持严谨的施工组织管理，完全可以控制大体积混凝土温度裂缝和施工裂缝的发生。文中根据个人施工经验的简单总结，仅发表个人的一点见解，受工作局限性的影响存在不足之处，欢迎各位同行批评指正。
参考文献：
[1]朱伯芳。大体积混凝土温度应力与温度控制。《土木工程学报》。1999年04期
[2]虎铭伟、李晓罡、高建贺。浅谈预防大体积混凝土裂缝的措施。《市政技术》。2009年S1期