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摘要：大体积混凝土基础施工环境比较复杂，在施工过程中普遍存在温度裂缝。本文对大体积混凝土基础的施工进行了分析，对产生温度裂缝的水泥水化热、内外约束、外界气温、混凝土收缩徐变等原因进行了研究，并提出了相应的处理措施，以期解决这一普遍难题。
关键字：大体积混凝土；基础；温度裂缝
1 绪论
随着我国工业化及城市化进程的加快，日益增多的大型工业设施及高层、超高层建筑拔地而起。它们高度越来越高，体积也越来越大，它们的基础，无论是采用箱形基础、筏形基础，还是桩基基础，都会有很厚的钢筋混凝土底板，可以定义为大体积混凝土结构。混凝土结构开裂现象一直非常普遍，在大体积混凝土中，由于水泥用量大、水化热反应，更是如此。因此，对大体积混凝土基础的温度裂缝研究，具有重要意义。
2 大体积混凝土基础施工分析
大体积混凝土基础结构根据基础形式的不同，施工方法也有所变化，但都有模板工程、钢筋工程和混凝土工程三部分。
2.1 模板工程
模板尺寸主要依据混凝土结构形状、尺寸以及侧压力而定。由于大体积混凝土基础底面面积较大，浇筑垫层后无法保证在同一标高，此时可在基础钢模板下铺设一根50mm×100mm的小方木。箱形基础的底板模板，大多采用组合模板，如组合钢模板、钢框胶合板或竹胶板模板，按照模板配板设计组装成大块的木板进行安装，不足之处用异型模板予以补充。由于侧压力较大，在混凝土浇筑之前一定要将模板支撑牢固，确保安全。
2.2 钢筋工程
大体积混凝土基础结构具有承载力大、体积厚重的特点，因此配筋也具有数量多、直径大、分布密、高差大等特点。为了保证施工质量，使钢筋网格整齐划一、分布合理，在进行钢筋绑扎或焊接是，应采用长4~5米的卡尺进行卡位限制，必要时也可根据钢筋间距设置缺口。钢筋的连接，可采用电焊、气压焊、法兰连接以及锥螺纹、直螺纹套筒挤压连接等。在施工过程中，竖向钢筋的连接通常采用电渣压力焊工艺，较粗钢筋在基坑底板出连接时，通常采用锥螺纹、直螺纹套筒挤压连接工艺。在保证上层双向钢筋位置和标高准确时，宜设置支撑上层钢筋的钢筋支架。钢筋支架由角钢焊接，一般情况下每隔两米设置一个，且相互拉结。
2.3 混凝土工程
大体积混凝土基础的混凝土用量是十分巨大的，一次浇筑数千立方米也很普遍。为了保证工程质量，通常采取一次浇筑成型。因此，在选择混凝土泵车的时候应根据工程量，选择合适旋转半径的泵车。混凝土浇筑可采用全面浇筑、分层分段浇筑和斜面分层的方法。当基础厚度不大时，可采用斜面分层方法，一次到顶。分层分段浇筑适合厚度较大且面积尺寸较大的工程。全面分层适用于结构平面尺寸不太小的工程，从外围向中间进行浇筑。浇筑和振捣过程中产生的沁水应及时排除坑外。由于大体积混凝土基础的表面泥浆较厚，一般在初凝钱用铁滚筒碾压数遍后再用木楔打磨压实。
3 大体积混凝土基础温度裂缝原因分析
温度裂缝大体积混凝土基础施工中常见的质量问题。对于大体积混凝土来讲，由于水化热巨大，温度变形明显，温度变化受到混凝土内外约束的影响，产生较大应力，尤其是拉应力，是导致混凝土出现裂缝的主要原因。具体分析有以下原因。
3.1 水泥水化热的影响
水泥水化热是大体积混凝土中主要的温度因素。大体积混凝土基础浇筑后，由于水泥的水化热很大，聚集在内部的水化热不容易散发，混凝土形成一定的温度梯度。无论是温升阶段还是温降阶段，混凝土中心温度都要高于混凝土表面温度，膨胀速率与温度呈正线性关系。当温度梯度达到临界点时，表面拉应力超过混凝土极限抗拉强度，即会产生裂缝。在温升阶段，混凝土弹性模量小，只会产生表面裂缝。在温降阶段，随着混凝土龄期的增长，温降收缩产生的拉应力较大，易在混凝土中心部分形成较高拉应力，若此时拉应力大于极限抗拉强度，则会产生贯穿裂缝。
3.2 内外约束条件的影响
约束类型一般可概括为两类：外部约束和内部约束(也称自约束)。外部约束指结构物的边界条件，一般指支座或其他外界因素对结构物变形的约束。内部约束指大断面的结构，由于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。如在完全约束条件下混凝土结构物的温度变形，是温差与温度膨胀系数的乘积。即ε=ΔT·α，当ε大于混凝土的极限拉伸率εP时，便会出现裂缝。式中，ε为混凝土的收缩时的相对变形，ΔT为温差，α为混凝土的温度膨胀系数。混凝土的温度膨胀系数α一般为10×10-6/℃，极限拉伸率εP一般在50~100×10-6之间，此时容许混凝土的内外温差一般在20~25℃之间尚未开裂。这主要因为结构物不可能受到绝对约束，混凝土也不可能完全没有徐变和塑性变形的缘故。
3.3 外界气温变化的影响
大体积混凝土结构在施工阶段，外界气温的变化对大体积混凝土开裂的影响显而易见。混凝土的内部温度是绝热升温、浇筑温度和结构的散热温度等各种温度的线性叠加。浇筑温度与外界温度有着直接关系，外界温度越高，浇筑温度就越高；如果外界温度突降，则会大大增加中心混凝土与外部混凝土的温度梯度，因而会造成过大温差和温度应力，使大体积混凝土出现裂缝。同时，在外部高温环境下，大体积混凝土不易散热，混凝土内部的最高温度一般可达到60~65℃，并且有较长的延续时间(与结构尺寸和浇筑的块体厚度有关)。在这种情况下，研究合理的温度控制措施，防止混凝土内部温差引起的过大温度应力，就显得更为重要。
4 大体积混凝土基础温度裂缝控制措施
为了防止裂缝的产生和发展，应从控制大体积混凝土内外部温差、改善结构约束条件。改善混凝土性能等方面进行考虑。
4.1 设计措施
(1)采取合理的结构形式。大体积混凝土结构施工中如果允许设置水平施工缝，应根据温度裂缝的要求进行分块，且设置必要的连接方式。
(2)设计中大体积混凝土不宜选用高强度混凝土，强度等级宜在C20-C35范围内。
(3)合理设置分布钢筋。尽量采用小直径、密间距布置；采用直径8~14mm的钢筋和100~150mm间距是比较合理的。全截面配筋率不小于0.3％，宜在0.3~0.5％之间。受力筋能满足构造要求的，不再增加温度筋，构造筋不能起到抗约束作用时，应增配温度筋，变截面处配置加强分布筋。
4.2 材料措施
水泥：水泥水化热的大小，对混凝土的温升影响很大，因此选用C3S及C3A含量低的中、低热水泥可有效的降低混凝土温升。
粗、细骨料：在选择租骨料时，优先选用碎石，用碎石拌制的混凝土有较高的强度、良好的抗裂性能，同时，要严格控制粗、细骨料含泥量。
外加剂：粉煤灰可以改善混凝土的和易性、干缩性和脆性。可以掺入适当的粉煤灰降低水化热，但是对于高强混凝土，对振动或冲击有要求的结构，不宜掺加粉煤灰。
5 结语
大体积混凝土基础工程的条件都比较复杂，施工情况也不尽相同。同时使用的混凝土原材料的也存在差异性，因此控制在施工上出现的问题不仅仅是理论问题，而是涉及到结构计算、材料组成、构造设计、施工工艺等多方面的综合性问题。只有在工程实践中不断摸索和积累经验，才能将这一普遍性的难题予以解决。
参考文献
[1]GB50011-2001,建筑抗震设计规范[s]．北京：中国标准出版社.2001
[2]谢正辉,混凝土房屋建筑结构裂缝控制研究，山西建筑，2010(13)
[3]刘景刚,简述混凝上裂缝的成因与防治措施，山西建筑，2010(10)
关键字：大体积混凝土；基础；温度裂缝
1 绪论
随着我国工业化及城市化进程的加快，日益增多的大型工业设施及高层、超高层建筑拔地而起。它们高度越来越高，体积也越来越大，它们的基础，无论是采用箱形基础、筏形基础，还是桩基基础，都会有很厚的钢筋混凝土底板，可以定义为大体积混凝土结构。混凝土结构开裂现象一直非常普遍，在大体积混凝土中，由于水泥用量大、水化热反应，更是如此。因此，对大体积混凝土基础的温度裂缝研究，具有重要意义。
2 大体积混凝土基础施工分析
大体积混凝土基础结构根据基础形式的不同，施工方法也有所变化，但都有模板工程、钢筋工程和混凝土工程三部分。
2.1 模板工程
模板尺寸主要依据混凝土结构形状、尺寸以及侧压力而定。由于大体积混凝土基础底面面积较大，浇筑垫层后无法保证在同一标高，此时可在基础钢模板下铺设一根50mm×100mm的小方木。箱形基础的底板模板，大多采用组合模板，如组合钢模板、钢框胶合板或竹胶板模板，按照模板配板设计组装成大块的木板进行安装，不足之处用异型模板予以补充。由于侧压力较大，在混凝土浇筑之前一定要将模板支撑牢固，确保安全。
2.2 钢筋工程
大体积混凝土基础结构具有承载力大、体积厚重的特点，因此配筋也具有数量多、直径大、分布密、高差大等特点。为了保证施工质量，使钢筋网格整齐划一、分布合理，在进行钢筋绑扎或焊接是，应采用长4~5米的卡尺进行卡位限制，必要时也可根据钢筋间距设置缺口。钢筋的连接，可采用电焊、气压焊、法兰连接以及锥螺纹、直螺纹套筒挤压连接等。在施工过程中，竖向钢筋的连接通常采用电渣压力焊工艺，较粗钢筋在基坑底板出连接时，通常采用锥螺纹、直螺纹套筒挤压连接工艺。在保证上层双向钢筋位置和标高准确时，宜设置支撑上层钢筋的钢筋支架。钢筋支架由角钢焊接，一般情况下每隔两米设置一个，且相互拉结。
2.3 混凝土工程
大体积混凝土基础的混凝土用量是十分巨大的，一次浇筑数千立方米也很普遍。为了保证工程质量，通常采取一次浇筑成型。因此，在选择混凝土泵车的时候应根据工程量，选择合适旋转半径的泵车。混凝土浇筑可采用全面浇筑、分层分段浇筑和斜面分层的方法。当基础厚度不大时，可采用斜面分层方法，一次到顶。分层分段浇筑适合厚度较大且面积尺寸较大的工程。全面分层适用于结构平面尺寸不太小的工程，从外围向中间进行浇筑。浇筑和振捣过程中产生的沁水应及时排除坑外。由于大体积混凝土基础的表面泥浆较厚，一般在初凝钱用铁滚筒碾压数遍后再用木楔打磨压实。
3 大体积混凝土基础温度裂缝原因分析
温度裂缝大体积混凝土基础施工中常见的质量问题。对于大体积混凝土来讲，由于水化热巨大，温度变形明显，温度变化受到混凝土内外约束的影响，产生较大应力，尤其是拉应力，是导致混凝土出现裂缝的主要原因。具体分析有以下原因。
3.1 水泥水化热的影响
水泥水化热是大体积混凝土中主要的温度因素。大体积混凝土基础浇筑后，由于水泥的水化热很大，聚集在内部的水化热不容易散发，混凝土形成一定的温度梯度。无论是温升阶段还是温降阶段，混凝土中心温度都要高于混凝土表面温度，膨胀速率与温度呈正线性关系。当温度梯度达到临界点时，表面拉应力超过混凝土极限抗拉强度，即会产生裂缝。在温升阶段，混凝土弹性模量小，只会产生表面裂缝。在温降阶段，随着混凝土龄期的增长，温降收缩产生的拉应力较大，易在混凝土中心部分形成较高拉应力，若此时拉应力大于极限抗拉强度，则会产生贯穿裂缝。
3.2 内外约束条件的影响
约束类型一般可概括为两类：外部约束和内部约束(也称自约束)。外部约束指结构物的边界条件，一般指支座或其他外界因素对结构物变形的约束。内部约束指大断面的结构，由于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。如在完全约束条件下混凝土结构物的温度变形，是温差与温度膨胀系数的乘积。即ε=ΔT·α，当ε大于混凝土的极限拉伸率εP时，便会出现裂缝。式中，ε为混凝土的收缩时的相对变形，ΔT为温差，α为混凝土的温度膨胀系数。混凝土的温度膨胀系数α一般为10×10-6/℃，极限拉伸率εP一般在50~100×10-6之间，此时容许混凝土的内外温差一般在20~25℃之间尚未开裂。这主要因为结构物不可能受到绝对约束，混凝土也不可能完全没有徐变和塑性变形的缘故。
3.3 外界气温变化的影响
大体积混凝土结构在施工阶段，外界气温的变化对大体积混凝土开裂的影响显而易见。混凝土的内部温度是绝热升温、浇筑温度和结构的散热温度等各种温度的线性叠加。浇筑温度与外界温度有着直接关系，外界温度越高，浇筑温度就越高；如果外界温度突降，则会大大增加中心混凝土与外部混凝土的温度梯度，因而会造成过大温差和温度应力，使大体积混凝土出现裂缝。同时，在外部高温环境下，大体积混凝土不易散热，混凝土内部的最高温度一般可达到60~65℃，并且有较长的延续时间(与结构尺寸和浇筑的块体厚度有关)。在这种情况下，研究合理的温度控制措施，防止混凝土内部温差引起的过大温度应力，就显得更为重要。
4 大体积混凝土基础温度裂缝控制措施
为了防止裂缝的产生和发展，应从控制大体积混凝土内外部温差、改善结构约束条件。改善混凝土性能等方面进行考虑。
4.1 设计措施
(1)采取合理的结构形式。大体积混凝土结构施工中如果允许设置水平施工缝，应根据温度裂缝的要求进行分块，且设置必要的连接方式。
(2)设计中大体积混凝土不宜选用高强度混凝土，强度等级宜在C20-C35范围内。
(3)合理设置分布钢筋。尽量采用小直径、密间距布置；采用直径8~14mm的钢筋和100~150mm间距是比较合理的。全截面配筋率不小于0.3％，宜在0.3~0.5％之间。受力筋能满足构造要求的，不再增加温度筋，构造筋不能起到抗约束作用时，应增配温度筋，变截面处配置加强分布筋。
4.2 材料措施
水泥：水泥水化热的大小，对混凝土的温升影响很大，因此选用C3S及C3A含量低的中、低热水泥可有效的降低混凝土温升。
粗、细骨料：在选择租骨料时，优先选用碎石，用碎石拌制的混凝土有较高的强度、良好的抗裂性能，同时，要严格控制粗、细骨料含泥量。
外加剂：粉煤灰可以改善混凝土的和易性、干缩性和脆性。可以掺入适当的粉煤灰降低水化热，但是对于高强混凝土，对振动或冲击有要求的结构，不宜掺加粉煤灰。
5 结语
大体积混凝土基础工程的条件都比较复杂，施工情况也不尽相同。同时使用的混凝土原材料的也存在差异性，因此控制在施工上出现的问题不仅仅是理论问题，而是涉及到结构计算、材料组成、构造设计、施工工艺等多方面的综合性问题。只有在工程实践中不断摸索和积累经验，才能将这一普遍性的难题予以解决。
参考文献
[1]GB50011-2001,建筑抗震设计规范[s]．北京：中国标准出版社.2001
[2]谢正辉,混凝土房屋建筑结构裂缝控制研究，山西建筑，2010(13)
[3]刘景刚,简述混凝上裂缝的成因与防治措施，山西建筑，2010(10)