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摘要:向普通混凝土中加入高效减水剂、膨胀剂、矿粉、粉煤灰、聚丙烯纤维等外加剂，控制材料温度、分层浇捣，在施工过程中控制混凝土入模温度，来控制大体积混凝土裂缝的控制
关键词:大体积混凝土温度 应力裂缝防治
中图分类号：TV331文献标识码： A
一．前言
在当今的整个社会的建设中，大多建筑物都是采用钢筋混凝土结构。但是，钢筋混凝土建筑容易产生裂缝，而且，混凝土结构裂缝是不可避免的。对有害裂缝的形成原因和如何控制，这是本文所提出的关键所在。
二．大体积混凝土裂缝的产生原因
2.1混凝土温度应力裂缝
1.混凝土硬化过程中，混凝土构筑物可能要承受各种温度和湿度及其他原因引起变形而产生应力裂缝。
2.凝土内部温度应力大于混凝土的拉应力时，混凝土结构将会出现裂缝。
3.当混凝土内外温差超过一定的限度，混凝土的拉应力小于混凝土的热涨应力时，便会产生温度应力裂缝，这种裂缝主要出现在大体积混凝土上。
2.2混凝土温度应力裂缝形成的原因
2.2.1裂缝形成的内因
水泥混凝土在制作和硬化过程中会产生物理作用和化学反应。这些反应归纳起来有三个方面：
1.水泥混凝土堆聚结构的分层现象。由于混凝土形成堆聚结构的过程中具有分层性，这种分层性使混凝土从表层到内层的强度越来越高，表层的抗拉能力最弱，这便是混凝土产生裂缝的主要原因。
2.水泥的水化反应。大体积混凝土水化反应产生的大量水化热不容易散发，内部温度不断上升，而混凝土表面散热较快，使内外截面产生温度梯度，进而使胀缩变形不能同步进行，这样互相制约的约束，也会产生拉压内应力。
3.水泥混凝土的干缩作用。在混凝土中，大约只有水泥重量的15%—20%的水是水化反应所必须的，其余大部分蒸发掉，使混凝土产生干缩变形。由于冷缩和干缩产生的拉应力远远大于凝结硬化的抗拉强度，因而导致了混凝土内部及表面产生裂缝。
2.2.2裂缝形成的外因
1.温度的变化
（1）由于热胀冷缩的作用，由于天气原因，在短时间内会产生温差剧变。混凝土强度的增长不足以抵抗因温度变化的温度应力，而形成早期裂缝。
（2）夏季在阳光的暴晒和干热风影响下，砂、石料的温度可高达60℃--70℃，拌制出来的混凝土的温度可达40℃左右。温度高，水泥水化反应加快，混凝土凝结硬化快，和易性降低，水分蒸发快，表面易干燥，养护不充分，增加出现干缩裂缝的可能性。
（3）“假凝”或早凝结造成早期裂缝的产生。混凝土拌和物摊铺成型后，在阳光的辐射下，温度迅速上升，造成“假凝”或早凝结，产生裂缝。
（4）高温基层的影响也易产生早期裂缝。被暴晒而致高温的基层，在摊铺前未充分湿水，混凝土摊铺后下部形成一高温层，以较快的速度凝结硬化及收缩，但受到基层的约束产生拉应力，形成裂缝。
2.混凝土配合比不当或拌和时间不足
在大体积混凝土配比设计时，如果没有充分考虑降低水泥水化时产生的温度，和水灰的配合比，且没有措施降低水泥水化温度，是导致产生裂缝的重要原因之一。搅拌时间不足，生产出来的混凝土不均匀，强度变化不均匀，强度弱区应力集中，促使混凝土出现裂缝。
3.施工组织不当和养护不当
在混凝土浇筑过程中，间断的浇筑没有处理好，就会形成不规则的接缝和裂缝。养护不当将造成内外部温差过大，易产生温度应力裂缝，和表面水分蒸发过快，形成干缩裂缝。
三．大体积裂缝控制的措施
3.1配合比
通过合理的配比设计和选用水泥品种和掺减水剂、粉煤灰、矿粉、膨胀剂和聚丙烯纤维来减小混凝土水灰比，水化热及收缩来预防和减少大体积混凝土中的裂缝。
3.1.1水灰比
混凝土中用水量越大，坍落度越大，则干缩越大，因此严格控制水灰比对大体积混凝土裂缝控制是十分重要的。
3.1.2砂率
混凝土中粗骨料是抵抗收缩的主要材料。在配合比完全相同的情况下，混凝土干缩率随砂率增大而增大。
3.1.3水泥
混凝土质量很大程度上取决于水泥质量，所以在选择混凝土组成材料时因特别注意水泥的品种和强度。
3.1.4砂
砂的含泥量对混凝土收缩影响较大，随着含泥量增大，混凝土收缩增大，抗拉强度降低。所以大体积混凝土应选用细度模数交好含泥量小的中粗砂。
3.1.5石
石子粒径加大，混凝土配合比不变的情况下，其用水量或水泥用量相应减少，混凝土收缩随之减少。同样石的自含泥对其收缩极为不利，所以大体积混凝土的石子也要严格控制。
3.1.6掺和料
在混凝土中掺入高效减水剂、粉煤灰、矿粉、膨胀剂、聚丙烯纤维
3.2温度控制
从原材料的温度和混凝土的温度，来控制大体积混凝土因温度应力产生的裂缝。
3.2.1原材料控制
水泥
水泥在使用前需放置冷却两昼夜左右，以降低水泥本身的温度。
还可浇水降温或覆盖保温，降低材料本身的温度。
4.施工和养护控制
4.1施工
在大體积混凝土的施工浇筑中，应采取分层浇筑的方法控制大体积混凝土温度应力裂缝的产生。可采取每次50cm的浇筑厚度来施工。在混凝土浇筑速度不宜过快，特别是分层浇筑时，下层未来得及沉降时，上层又覆盖，容易产生分层处水平裂纹。振捣混凝土的振动棒移动间距400mm左右，时间以每秒5-15秒/次为宜。在气象条件不好的时段，可在大体积混凝土顶层浇筑后一小时左右再进行捣固，是待混凝土沉缩一段时间后，在振捣将裂纹消除，在表面水基本收干前后，用木模子磨平搓毛2-3遍，拍打液化混凝土，愈合裂纹。
4.2养护
对大体积混凝土应设混凝土内部水化温度探测孔，以监测大体积混凝土内部的温度，来进行养护。养护应采用薄膜和草袋覆盖的方法，并人工喷雾，加大空气湿度，按时浇水养护。
四．对大体积裂缝的影响
4.各种掺和料对大体积裂缝控制的影响及应用
4.1.1减水剂
减水剂可以分散在混凝土中胶结料的表面，减少胶结料表面的吸水量，因此，它可以在保证混凝土拌和物的和易性的前提下，减少混凝土拌和物的用水量，减小水灰比，从而降低水泥用量，减少水化热。避免水化峰值重叠，产生过高的温度，出现温度应力裂缝。如图4-1所示。
图4-1 空白试件及减水剂试件强度
4.1.2粉煤灰
在混凝土中掺入粉煤灰后，不仅可以增加混凝土的和易性，更能降低水泥的用量，来有效的降低混凝土水化温度。如图4-2和图4-2-1说明粉煤灰掺量为20%到56天时，空白混凝土试件的抗折强度增加了9%，而粉煤灰掺量为30%及40%的混凝土试件的抗折强度分别增长了22.5%和26%。说明粉煤灰的掺入对改善混凝土的内部微裂缝结构是有利的。
图4-2粉煤灰混凝土抗压强度
图4-2-1粉煤灰混凝土抗折强度
4.1.3矿粉
矿粉的掺入不仅可以提高混凝土的中后期强度，还可以减少水泥
用量，从而达到降低水化热的目的。
4.1.4膨胀剂
混凝土在掺加膨胀剂后的力学性能以及变形特性与普通混凝土相比有较大的变化，这主要是其中的膨胀组分能使混凝土产生体积膨胀，由此全部或部分抵消混凝土的干缩变形，以减轻混凝土的开裂和裂缝的产生。如图4-4所示。
图4-4 膨胀剂混凝土强度
4.1.5聚丙烯纤维
在混凝土基材中掺加纤维是提高混凝土韧性的一条有效途径。
如图4-5。掺加纤维以后抗压强度变化不大，但抗折强度在14天，28天及56天分别提高了5.3%，6.7%和6.5%。所以我们可以得出结论，聚丙烯纤维对混凝土内部的微裂缝有改善作用。
4.2工程应用
混凝土中掺加高效减水剂、粉煤灰、矿粉、膨胀剂和聚丙烯纤维，来控制大体积混凝土裂缝技术在几个大型工程的实际应用中取得了良好的效果。
杭州朝辉现代城Ⅰ期，会所转换大梁及层面，施工季节夏季。日均温度35℃左右，砼标号C40，梁高3m宽2m长15m。配比采用高效减水剂、粉煤灰、矿粉、和聚丙烯纤维及水中掺冰，大梁采用分层浇筑施工。
杭政储出[2013]19号地块，基础梁，砼标号C35，施工季节夏季，，配比采用减水剂、粉煤灰、矿粉、和聚丙烯纤维。
。
结束语
通过向混凝土中掺加高效减水剂、粉煤灰、矿粉、膨胀剂和聚丙烯纤维等均能显著减少大体积混凝土早期裂缝的产生，对控制大体积混凝土裂缝的防治是十分有利的。
参考文献
1.张宝相.混凝土构筑物裂缝原因分析与处理 中国混凝土网
1002.3550（2000）10-0039-06
2.王象文，邱文恒.混凝土开裂原因与防治措施.
科技情报与开发经济.1999，（1）：15-17
3.邓伟炎.高强度混凝土早期裂缝的产生原因及防治。
中南公路工程.2002，（2）；21-22
关键词:大体积混凝土温度 应力裂缝防治
中图分类号：TV331文献标识码： A
一．前言
在当今的整个社会的建设中，大多建筑物都是采用钢筋混凝土结构。但是，钢筋混凝土建筑容易产生裂缝，而且，混凝土结构裂缝是不可避免的。对有害裂缝的形成原因和如何控制，这是本文所提出的关键所在。
二．大体积混凝土裂缝的产生原因
2.1混凝土温度应力裂缝
1.混凝土硬化过程中，混凝土构筑物可能要承受各种温度和湿度及其他原因引起变形而产生应力裂缝。
2.凝土内部温度应力大于混凝土的拉应力时，混凝土结构将会出现裂缝。
3.当混凝土内外温差超过一定的限度，混凝土的拉应力小于混凝土的热涨应力时，便会产生温度应力裂缝，这种裂缝主要出现在大体积混凝土上。
2.2混凝土温度应力裂缝形成的原因
2.2.1裂缝形成的内因
水泥混凝土在制作和硬化过程中会产生物理作用和化学反应。这些反应归纳起来有三个方面：
1.水泥混凝土堆聚结构的分层现象。由于混凝土形成堆聚结构的过程中具有分层性，这种分层性使混凝土从表层到内层的强度越来越高，表层的抗拉能力最弱，这便是混凝土产生裂缝的主要原因。
2.水泥的水化反应。大体积混凝土水化反应产生的大量水化热不容易散发，内部温度不断上升，而混凝土表面散热较快，使内外截面产生温度梯度，进而使胀缩变形不能同步进行，这样互相制约的约束，也会产生拉压内应力。
3.水泥混凝土的干缩作用。在混凝土中，大约只有水泥重量的15%—20%的水是水化反应所必须的，其余大部分蒸发掉，使混凝土产生干缩变形。由于冷缩和干缩产生的拉应力远远大于凝结硬化的抗拉强度，因而导致了混凝土内部及表面产生裂缝。
2.2.2裂缝形成的外因
1.温度的变化
（1）由于热胀冷缩的作用，由于天气原因，在短时间内会产生温差剧变。混凝土强度的增长不足以抵抗因温度变化的温度应力，而形成早期裂缝。
（2）夏季在阳光的暴晒和干热风影响下，砂、石料的温度可高达60℃--70℃，拌制出来的混凝土的温度可达40℃左右。温度高，水泥水化反应加快，混凝土凝结硬化快，和易性降低，水分蒸发快，表面易干燥，养护不充分，增加出现干缩裂缝的可能性。
（3）“假凝”或早凝结造成早期裂缝的产生。混凝土拌和物摊铺成型后，在阳光的辐射下，温度迅速上升，造成“假凝”或早凝结，产生裂缝。
（4）高温基层的影响也易产生早期裂缝。被暴晒而致高温的基层，在摊铺前未充分湿水，混凝土摊铺后下部形成一高温层，以较快的速度凝结硬化及收缩，但受到基层的约束产生拉应力，形成裂缝。
2.混凝土配合比不当或拌和时间不足
在大体积混凝土配比设计时，如果没有充分考虑降低水泥水化时产生的温度，和水灰的配合比，且没有措施降低水泥水化温度，是导致产生裂缝的重要原因之一。搅拌时间不足，生产出来的混凝土不均匀，强度变化不均匀，强度弱区应力集中，促使混凝土出现裂缝。
3.施工组织不当和养护不当
在混凝土浇筑过程中，间断的浇筑没有处理好，就会形成不规则的接缝和裂缝。养护不当将造成内外部温差过大，易产生温度应力裂缝，和表面水分蒸发过快，形成干缩裂缝。
三．大体积裂缝控制的措施
3.1配合比
通过合理的配比设计和选用水泥品种和掺减水剂、粉煤灰、矿粉、膨胀剂和聚丙烯纤维来减小混凝土水灰比，水化热及收缩来预防和减少大体积混凝土中的裂缝。
3.1.1水灰比
混凝土中用水量越大，坍落度越大，则干缩越大，因此严格控制水灰比对大体积混凝土裂缝控制是十分重要的。
3.1.2砂率
混凝土中粗骨料是抵抗收缩的主要材料。在配合比完全相同的情况下，混凝土干缩率随砂率增大而增大。
3.1.3水泥
混凝土质量很大程度上取决于水泥质量，所以在选择混凝土组成材料时因特别注意水泥的品种和强度。
3.1.4砂
砂的含泥量对混凝土收缩影响较大，随着含泥量增大，混凝土收缩增大，抗拉强度降低。所以大体积混凝土应选用细度模数交好含泥量小的中粗砂。
3.1.5石
石子粒径加大，混凝土配合比不变的情况下，其用水量或水泥用量相应减少，混凝土收缩随之减少。同样石的自含泥对其收缩极为不利，所以大体积混凝土的石子也要严格控制。
3.1.6掺和料
在混凝土中掺入高效减水剂、粉煤灰、矿粉、膨胀剂、聚丙烯纤维
3.2温度控制
从原材料的温度和混凝土的温度，来控制大体积混凝土因温度应力产生的裂缝。
3.2.1原材料控制
水泥
水泥在使用前需放置冷却两昼夜左右，以降低水泥本身的温度。
还可浇水降温或覆盖保温，降低材料本身的温度。
4.施工和养护控制
4.1施工
在大體积混凝土的施工浇筑中，应采取分层浇筑的方法控制大体积混凝土温度应力裂缝的产生。可采取每次50cm的浇筑厚度来施工。在混凝土浇筑速度不宜过快，特别是分层浇筑时，下层未来得及沉降时，上层又覆盖，容易产生分层处水平裂纹。振捣混凝土的振动棒移动间距400mm左右，时间以每秒5-15秒/次为宜。在气象条件不好的时段，可在大体积混凝土顶层浇筑后一小时左右再进行捣固，是待混凝土沉缩一段时间后，在振捣将裂纹消除，在表面水基本收干前后，用木模子磨平搓毛2-3遍，拍打液化混凝土，愈合裂纹。
4.2养护
对大体积混凝土应设混凝土内部水化温度探测孔，以监测大体积混凝土内部的温度，来进行养护。养护应采用薄膜和草袋覆盖的方法，并人工喷雾，加大空气湿度，按时浇水养护。
四．对大体积裂缝的影响
4.各种掺和料对大体积裂缝控制的影响及应用
4.1.1减水剂
减水剂可以分散在混凝土中胶结料的表面，减少胶结料表面的吸水量，因此，它可以在保证混凝土拌和物的和易性的前提下，减少混凝土拌和物的用水量，减小水灰比，从而降低水泥用量，减少水化热。避免水化峰值重叠，产生过高的温度，出现温度应力裂缝。如图4-1所示。
图4-1 空白试件及减水剂试件强度
4.1.2粉煤灰
在混凝土中掺入粉煤灰后，不仅可以增加混凝土的和易性，更能降低水泥的用量，来有效的降低混凝土水化温度。如图4-2和图4-2-1说明粉煤灰掺量为20%到56天时，空白混凝土试件的抗折强度增加了9%，而粉煤灰掺量为30%及40%的混凝土试件的抗折强度分别增长了22.5%和26%。说明粉煤灰的掺入对改善混凝土的内部微裂缝结构是有利的。
图4-2粉煤灰混凝土抗压强度
图4-2-1粉煤灰混凝土抗折强度
4.1.3矿粉
矿粉的掺入不仅可以提高混凝土的中后期强度，还可以减少水泥
用量，从而达到降低水化热的目的。
4.1.4膨胀剂
混凝土在掺加膨胀剂后的力学性能以及变形特性与普通混凝土相比有较大的变化，这主要是其中的膨胀组分能使混凝土产生体积膨胀，由此全部或部分抵消混凝土的干缩变形，以减轻混凝土的开裂和裂缝的产生。如图4-4所示。
图4-4 膨胀剂混凝土强度
4.1.5聚丙烯纤维
在混凝土基材中掺加纤维是提高混凝土韧性的一条有效途径。
如图4-5。掺加纤维以后抗压强度变化不大，但抗折强度在14天，28天及56天分别提高了5.3%，6.7%和6.5%。所以我们可以得出结论，聚丙烯纤维对混凝土内部的微裂缝有改善作用。
4.2工程应用
混凝土中掺加高效减水剂、粉煤灰、矿粉、膨胀剂和聚丙烯纤维，来控制大体积混凝土裂缝技术在几个大型工程的实际应用中取得了良好的效果。
杭州朝辉现代城Ⅰ期，会所转换大梁及层面，施工季节夏季。日均温度35℃左右，砼标号C40，梁高3m宽2m长15m。配比采用高效减水剂、粉煤灰、矿粉、和聚丙烯纤维及水中掺冰，大梁采用分层浇筑施工。
杭政储出[2013]19号地块，基础梁，砼标号C35，施工季节夏季，，配比采用减水剂、粉煤灰、矿粉、和聚丙烯纤维。
。
结束语
通过向混凝土中掺加高效减水剂、粉煤灰、矿粉、膨胀剂和聚丙烯纤维等均能显著减少大体积混凝土早期裂缝的产生，对控制大体积混凝土裂缝的防治是十分有利的。
参考文献
1.张宝相.混凝土构筑物裂缝原因分析与处理 中国混凝土网
1002.3550（2000）10-0039-06
2.王象文，邱文恒.混凝土开裂原因与防治措施.
科技情报与开发经济.1999，（1）：15-17
3.邓伟炎.高强度混凝土早期裂缝的产生原因及防治。
中南公路工程.2002，（2）；21-22