范文无忧网大体积混凝土温度裂缝控制研究THECRACKCONTROLSTUDYOFTHEMASSCONCRETEFOUNDATIONCONSTRUCTION
专业：XXXXX
班级：XXXXXXX
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指导教师：XXX
摘要
随着我国经济的发展，工程建设规模也越来越大型化，复杂化。这使得工业与民用建筑中的大体积混凝土温度裂缝问题日益突出并成为具有相当普遍性的问题。
大体积混凝土温度裂缝问题十分复杂，它涉及到和工程结构相关的方方面面。对大体积混凝土基础的温度裂缝控制更是涉及到岩土、结构、建筑材料、施工、环境等多专业、多学科。建设部门在此领域的研究还不够全面深入,相关规范条文的覆盖面还不够完善，很多工程实践中的问题只能依靠经验，还缺乏理论依据。这使得在工程实践中造成大量人力、物力、财力的浪费。因概念含糊或顾此失彼而导致工程事故的也屡见不鲜。
本文查阅了大量参考文献，总结了大体积混凝土温度裂缝产生的原因以及控制方法，根据具体情况把这些方法灵活应用于实际工程的基础工程施工，在施工中对材料选择、施工布置、浇筑工艺、养护等几个环节采取了严格的控制措施，并同时对基础典型位置的内外温度差进行了监测。监测结果表明基础混凝土的内外温差均在合理范围之内，从而避免了裂缝的产生，同时也说明本文所采取的温控措施的合理性和有效性。
本文针对具体大体积基础工程所采取的温控措施和监测结果，为同类工程的施工提供了方便，也为进一步的理论研究提供了参考依据。
关键词：大体积混凝土；温度裂缝；裂缝控制
ABSTRACT
Astheeconomicdevelopment,theengineeringconstructionscaleinChinaisbecominglargerandmorecomplex.ThismakesthethermalcrackProblemofthelarge-volumeconcretemoreoutstandingandcommon.
ThethermalcrackProblemofthelargevolumeconcreteisverycomplicated,whichiscorrelativewitheveryfieldofconstruction.Controllingofthethermalcrackoflargevolumeconcreteisrelatedtotherock,structure,thebuildingmaterial,construction,andeventhecircumstance.Theresearchinthisfieldbytheconstructiondepartment15notenoughandcomprehensive.Thecoveringareaintherelatedcodesislimitedandnarrow.ManyProblemsappearinginconstructionPracticehavetobesolvedaccordingtotheexperience,ratherthantheory.ThisPhenomenaleadtothewasteofworkforce,materialandfinancialresource.Andtheconstructionaccidentalwayshappensbecauseoftheambiguityoftheconceptionsofthermalcrackoflargevolumeconcreteorattendingtoonethingandlosinganother.
TheProductionreasonandresistancemethodofthethermalcrackoflargevolumeconcretearesummedupinthisPaperbasedonalargenumberofreference.Andtheresistancemethodwasusedinthefoundationconstructionoftwoengineeringbuildings.
Thestrictmeasurementtoavoidthethermalcracdwasbeenadoptedinthetachesofmaterialselection,constructionmethod,concreteirrigatingandconservingTechnics.Theinsideandoutsidetemperaturesoftheconcretefoundationwereinspected.Themeasurementresultsshowthatthetemperaturedifferenceoftheconcretefoundationwasintherationalrangeandthecrackwasavoided.Thetemperatureinspectingresultsalsoprovedthecontrollingmeasurementswererationalandeffective.ThecontrollingmeasurementsofthetemperaturedifferenceandtheinspectingresultsinthisPaperwillnotonlyProvideconveniencetothesimilarresearch,butalsobeusedasareferenceoftheorystudy.
KEYWORDS:largevolumeconcrete;temperaturecrack;crackcontrol;
目录
第1章绪论
1.1前言
1.2国内外研究现状
1.3本文的研究意义
1.4本文的主要研究内容
第2章混凝土裂缝及其控制
2.1混凝土裂缝的基本概念及其分类
2.1.1微观裂缝
2.1.2宏观裂缝
2.2裂缝控制定义
第3章大体积混凝土温度裂缝产生的主要影响因素
3.1水泥水化热
3.2混凝土的导热性能
3.3约束条件
3.4外界气温变化
3.5混凝土的收缩变形
3.6大体积混凝土的几何尺寸及钢筋的配置
第4章防止大体积混凝土出现温度裂缝的控制措施
4.1合理选择原材料，优化混凝土配合比
4.1.1选用中低热的水泥品种
4.1.2集料的选择
4.1.3掺用混合材料
4.2选择合理的施工措施，提高混凝土施工质量
4.2.1合理分层分段浇筑
4.2.2采用二次振捣，提高混凝土的抗裂性
4.2.3改善混凝土的搅拌工艺
4.2.4控制混凝土的出机温度和浇筑温度
4.3改善边界约束和构造设计
4.3.1合理配置钢筋
4.3.2设置滑动层
4.3.3设置缓冲层
4.3.4设置应力缓和沟
4.4改善混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸值
4.5加强混凝土的保温和养护
4.5.1大体积混凝土的养护要求
4.5.2大体积混凝土的养护措施
4.6加强混凝土的施工监测工作
第5章工程实例应用
5.1工程概况
5.2施工准备
5.3施工
5.3.1施工方案
5.3.2混凝土浇筑工艺
5.3.3混凝土试块的留置
5.4质量保证及成品保护措施
第6章结论与展望
6.1结论
6.2展望
参考文献
致谢
第1章绪论
1.1前言
随着经济的高速发展与城市人口的迅速增长，我国许多城市房屋建筑工程也
越来越大型化、复杂化。这使的大体积混凝土结构在现代工程建设中得到了广泛的应用。
特别高层建筑的地下室混凝土底板，其体积达几千甚至上万m3已屡见不鲜，而有的民用建筑的筏式基础厚度达2-3m，长度超过100m，这些都是大体积混凝土。
对于大体积混凝土，通常认为是体积很大的现场浇筑的混凝土，其尺寸大到必须采取措施以对付水泥水化发出的热量以及伴随发生的体积变化，尽量减少温度裂缝。直观的看，最小尺寸大小2m左右的混凝土都可以称之为大体积混凝土。日本建筑学会标准（JASS5）的定义是：“结构断面最小尺寸在80cm以上，同时水化热引起的混凝土内最高温与外界气温之差，预计超过25℃的混凝土称之为大体积混凝土。”[1]美国混凝土协会ACI207认为大体积混凝土是“现场浇筑的混凝土，其尺寸大到必须要采取措施解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度减少开裂”。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。我国《普通混凝土配合比设计规程》这样定义，混凝土结构物实体最小尺寸等于或大于1m，或预计会因水化热引起混凝土内外温差过大而导致裂缝的混凝土为大体积混凝土。
大体积混凝土施工，由于混凝土中水泥的水化作用是放热反应，大体积混凝土自身又具有一定的保温性能，因此其内部温升幅度较其表层的温升幅度要大得多，而在混凝土升温峰值过后的降温过程中，内部降温速度又比其表层慢得多，在这些过程中，混凝土各部分热胀冷缩（称为温度变形）及由于其相互约束及外界约束的作用而在混凝土内产生的应力（称为温度应力），是相当复杂的。一旦温度应力超过混凝土所能承受的拉应力极限值时，混凝土就会出现裂缝。
1.2国内外研究现状
大体积混凝土温度裂缝的控制并不是单纯的结构理论问题，它涉及到结构计算、构造设计、材料组成、施工工艺、质量监控等多方面的问题。而大体积混凝土基础的温度裂缝控制更是涉及到岩土、结构、建筑材料、施工、环境等多作业、多学科。
对于大体积混凝土的浇筑温度，美国规定不超过32℃；日本土木工程学会施工规范规定不超过30℃，日本建筑学会规范规定不超过35℃；原苏联规范规
定：当浇筑表面系数大于3的结构时；混凝土从搅拌站运出时的温度不应超过30℃-35℃[2]；在我国《混凝土结构工程施工及验收规范》规定：大体积混凝土浇筑温度不宜超过28℃。
我国著名工程结构裂缝控制专家王铁梦在大量实践和现场实验研究基础上，运用综合研究方法，结合设计、施工、材料、地基、环境等条件，最早提出了“抗”与“放”的设计原则，通过实践提出了伸缩缝间距及裂缝控制的计算公式。
国外的情况也是如此。前苏联及东欧等国家一贯以伸缩缝作为控制裂缝的主要措施。德国对于设置伸缩缝的问题并无具体规定，只是在实践中取30mm～40mm。法国连续墙式结构设计采用30mm～40mm的伸缩缝间距，从上面可知，目前大多数国家均靠设置永久伸缩缝或后浇带来控制裂缝，间距10mm～40mm不等。[3][4]
当然，除此之外，控制裂缝的措施还有很多。如：采用低水化热水泥；预埋水管，通水冷却以降低温升；预冷混凝土降低浇筑温度等等。
1.3本文的研究意义
改革开放以来，随着社会的发展，经济水平的不断提高，许多房屋建筑工程的工程规模日趋扩大，结构型式也日趋复杂，特别是一些高层建筑物的基础底板，由于其混凝土体积大，很容易产生温度裂缝，如莱芜市馨百商务中心大厦位于莱芜市鲁中大街，建筑面积69300m2，由地下1层，主体28层，裙楼8层组成，基础采用筏板基础。地下室基础底板面积达5000m2，一次连续浇筑混凝土量为10000m3，底板混凝土强度等级为C30，厚度从1.2m，1.8m(裙楼)、2.8m到6m不等，属大体积混凝土范畴。在该工程大体积混凝土基础施工过程中采取了一些防止温度裂缝的措施，在基础典型位置的内外温差进行计算和监测的基础上，对材料选择、施工部署、混凝土浇筑工艺、养护等几个环节采取了严格的控制措施，工程获得了成功。
在大体积混凝土施工过程中，如何防止因水泥水化热引起的裂缝，一直是工程技术人员关注的问题。如果能够在施工过程中加强控制措施，以保证施工的质量，这对我国经济发展有重要意义。
1.4本文的主要研究内容
本文在查阅大量相关文献的基础上，针对基础施工过程中大体积混凝土易产生裂缝的问题进行了研究，主要开展了以下几个方面的工作。
（1）阐述大体积混凝土的基本含义，结构裂缝的现状研究。
（2）对大体积混凝土裂缝进行详细的论述，并提出裂缝控制及温度裂缝的危害。
（3）阐述大体积混凝土温度裂缝产生的主要影响因素
（4）阐述防止大体积混凝土温度裂缝的综合措施
（5）结合莱芜市馨百商务中心大厦工程，从原材料选择、混凝土配合比设计及混凝土运输、浇筑、测温等方面对此工程基础施工进行裂缝控制，确保工程质量。
第2章混凝土裂缝及其控制
2.1混凝土裂缝的基本概念及其分类
混凝土工程结构的裂缝问题是具有一定普遍性的技术问题。虽然结构物的设计是建立在极限承载力的基础上，但有些工程的使用标准都是由裂缝控制的。因此，按混凝土的裂缝宽度不同，可将混凝土裂缝分为“微观裂缝”和“宏观裂缝”两种。
2.1.1微观裂缝
混凝土的裂缝理论不少有唯象理论统计理论构造理论分子理论和断裂理论。近代混凝土的研究，逐渐由宏观向微观过渡。借助于现代化的试验设备(如各种实验显微镜、x光照相设备、超声仪器、渗透观测仪等)已经证实了尚未受荷的混凝土结构中存在着肉眼不可见的微观裂缝(“微观裂缝”亦称“肉眼不可见裂缝”，宽度一般在0.05mm以下)。不少学者考虑混凝土的实际结构，建立了构造模型如骨料和水泥石组成的“层构模型”、壳一核模型和组合盘体模型等。并通过弹性理论计算，从理论上证明了变形约束力可能导致三种类型微观裂缝:
①粘着裂缝，即沿着集料周围出现的集料与水泥石粘结面上的裂缝。
②水泥石裂缝，即分布于集料之间的水泥浆中的水泥石裂缝。
③集料裂缝，即存在于集料本身的裂缝。
以上三种微观裂缝，以粘着裂缝和水泥石裂缝较多，而集料裂缝较少。微观裂缝在混凝土中的分布是不规则的，沿截面是不贯穿的。因此，有微观裂缝的混凝土可以承受拉力，但结构物的某些受拉较大的薄弱环节，微观裂缝在拉力作用下，很容易串连贯穿全截面，最终导致较早的断裂。
2.1.2宏观裂缝
混凝土中宽度不小于0.05mm的裂缝是肉眼可见裂缝，亦称为宏观裂缝。宏观裂缝是微观裂缝不断扩展的结果。在混凝土工程结构中，由于微观裂缝对防水、防腐、承重等都不会引起危害，所以具有微观裂缝结构则可假定为无裂缝结构。在结构设计中所谓不允许出现裂缝，也是指不出现宽度大于0.05mm的初始裂缝。由此可见，有裂缝的混凝土是绝对的，无裂缝的混凝土是相对的。
产生宏观裂缝一般有外荷载、次应力和变形变化三种起因，前两者引起裂缝的可能性较小，后者是导致混凝土产生宏观裂缝的主要原因。宏观裂缝又可分为表面裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝三种。
①表面裂缝
大体积混凝土在浇筑的初期，由于水泥水化热大量产生，从而使混凝土的温度急剧上升。但由于混凝土表面散热条件较好，热量可以向大气散发，其温度上升实际比较少;而混凝土内部由于散热条件较差，热量不易向外散发，所以其温度上升较多。混凝土内部温度高、表面温度低，则形成温度梯度，使混凝土内部产生压应力，而表面产生拉应力，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，混凝土表面就会产生裂缝。
混凝土表面裂缝虽不属于结构性裂缝，但在混凝土收缩时，由于表面裂缝处的断面已被削弱，易产生应力集中现象，能促使裂缝进一步开展。国内外对混凝土表面裂缝的宽度都有相应的规定，如我国的混凝土结构设计规范(GBJ1O-89)，对钢筋混凝土结构的最大允许裂缝宽度就有明确的规定:室内正常环境下的一般构件为0.3mm，露天或室内高温环境下为0.2mm。
②深层裂缝
基础约束范围内的混凝土，处在大面积拉应力状态。在这种区域若产生了表面裂缝，则极有可能发展成为深层裂缝，甚至发展成贯穿性裂缝。深层裂缝部分切断了结构断面，具有较大的危害性，施工中是不允许出现的。如果设法避免基础约束区的表面裂缝，对混凝土内外温差控制适当，则基本上可避免出现深层裂缝。
③贯穿裂缝
在大体积混凝土浇筑初期，混凝土处于升温阶段及塑性状态，弹性模量很小，变形变化所引起的应力也很小，所以温度应力一般可忽略不计。混凝土浇筑一定时间后，水泥水化热基本已释放，混凝土从最高温度开始逐渐降温，降温的结果引起混凝土收缩，再加上混凝土中多余水份蒸发等引起的体积收缩变形，受到地基和结构边界条件的约束，不能自由变形，导致产生拉应力。当拉应力超过混凝土极限抗拉强度时，混凝土整个截面就会产生贯穿性裂缝。
a.表面裂缝b.深层裂缝c.贯穿裂缝
图1.1混凝土温度裂缝
Fig1.1Temperaturecrackingofconcrete
贯穿裂缝是危害最大的一种裂缝。它切断了结构的全断面，破坏了结构的整体性、稳定性、耐久性、防水性等，影响结构的正常使用。所以，应当采取一切措施，坚决控制贯穿裂缝的产生。
2.2裂缝控制定义
钢筋混凝土结构裂缝是一个带普遍性的技术问题。结构的破坏和倒塌都是从裂缝的扩展开始的，如强烈地震后震区的建筑物上布满了各种各样的裂缝，荷载试验的钢筋混凝土梁上出现大量裂缝等等。所以人们对裂缝往往产生一种破坏前兆的恐惧感。的确，裂缝的扩展是结构物破坏的初始阶段，结构物裂缝可以引起渗漏，引起持久强度的降低，如保护层剥落、钢筋腐蚀、混凝土碳化等。所以，习惯的概念，甚至某些验收规范和某些工程现场都是不允许结构物上出现裂缝的。
但是，近代科学关于混凝土强度的微观研究以及大量工程实践所提供的经验表明:结构物的裂缝是不可避免的，裂缝是一种人们可以接受的材料特征，裂缝既是结构的一种缺陷，也是结构的物理力学性质，无害裂缝是正常现象。著名钢筋混凝土工程裂缝治理专家、博士生导师、高级工程师王铁梦教授于2003年11月11日在中国建筑业协会混凝土分会四届二次理事大会(湖南长沙)上所作的关于钢筋混凝土工程裂缝治理的专题报告中也曾指出:“轻微收缩裂缝的处理与修补不是质量事故”[5]。如对建筑物抗裂要求过严，必将付出巨大的经济代价，科
学的要求应是将其有害程度控制在允许范围内。
混凝土有裂缝是绝对的，无裂缝是相对的。结构物的裂缝是不可避免的，要保证混凝土构筑物不出现裂缝可以说是不可能的，要想控制混凝土构筑物不开裂也是很难的，而只能把裂缝宽度控制在一个合理的范围内。我国的混凝土结构设计规范(GBJIO-89)，在对不同环境、不同介质情况下的钢筋混凝土结构的最大允许裂缝宽度就有明确的规定:室内正常环境下的一般构件为0.3mm;露天或室内高湿度环境下为0.2mm[6]。国内外有关规范对裂缝宽度都有相应的规定，一般都是根据结构工作条件和钢筋种类而定。
控制裂缝宽度的理由是，过大的裂缝会引起混凝土中钢筋的严重锈蚀，降低结构的耐久性;同时，过大的裂缝会损坏结构的外观，引起使用者的不安。这些关于钢筋混凝土裂缝的控制、预测、预防和处理工作，称之为“钢筋混凝土结构的裂缝控制[6][7]，这方面的研究课题具有重要的现实意义和技术经济意义。
钢筋混凝土的裂缝控制有两个基本方面:
①作为到达使用极限状态界限的临界裂缝宽度的限值;
②裂缝宽度的计算。
按照国际上近代结构的极限状态设计原则，整体建筑结构的功能必需满足两种极限状态的要求:①承载能力的极限状态，以确保结构不产生破坏，不失去平衡，不产生破坏时过大的变形，不失去稳定，即不超过承载力的极限状态;②正常使用极限状态，以确保结构不产生超过正常使用状态的变形、裂缝及耐久性、振动以及其它影响使用的极限状态。目前人们对第一极限状态已给予足够的重视并严格执行，而对第二极限状态却经常被忽视了。
近年来，工程裂缝是影响正常使用极限状态的主要因素。裂缝产生的原因主要是变形作用，如温度变形、收缩变形、基础不均匀沉降变形等多因素，统称为变形作用引起的裂缝问题，此类裂缝几乎占全部裂缝的80%以上。对于变形作用引起的裂缝研究还很不成熟，缺乏有关规范及规程，它涉及到结构设计、地基基础、施工技术、材料质量、环境状态等诸多因素，特别是泵送混凝土施工工艺的发展，使得混凝土裂缝控制的技术难度大大增加。例如过去干硬性及预制混凝土的收缩变形约为2.5×10-4-3.5×10-4，而现在泵送流态混凝土约为6×10-4-8×10-4，水化热也大幅度增高。
大量实践证明:大体积混凝土工程条件复杂、施工情况各异，再加上混凝土原材料差异较大，研究控制温度裂缝就不单纯是结构问题，而且涉及到结构计算、构造设计、材料组成和物理力学性质以及施工工艺等多学科的综合。目前对大体积混凝土温度裂缝控制主要采用传统的施工控制，并没有从大体积混凝土温度场变化和温度应力变化的规律性，特别是裂缝随温度变化的扩展规律，系统地有针对性地从材料、设计和施工提出有效裂缝控制的方案。本文系统的有针对性的提出了控制裂缝的方案措施，有较大的工程意义和经济效益。
第3章大体积混凝土温度裂缝产生的主要影响因素大体积混凝土由于截面大，水泥用量大，水泥水化释放的水化热会产生较大的温度变化，由此形成的温度应力是导致产生裂缝的主要原因。这种裂缝分为两种:
1)混凝土浇筑初期，水泥水化产生大量水化热，使混凝土的温度很快上升。但由于混凝土表面散热条件较好，热量可以向大气中散发，因而温度上升较少;而混凝土内部由于散热条件较差，热量散发少，因而温度上升较多，内外形成温度梯度，形成内外约束。结果混凝土内部产生压应力，面层产生拉应力，当该拉应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土表面就产生裂缝。
2)混凝土浇筑后数日，水泥水化热基本上已释放，混凝土从最高温逐渐降温，降温的结果引起混凝土收缩，再加上由于混凝土中多余水份蒸发、碳化等引起的体积收缩变形，受到地基和结构边界条件的约束(外约束)，不能自由变形，导致产生温度应力(拉应力)，当该温度应力超过混凝土抗拉强度时，则从约束面开始向上开裂形成温度裂缝。如果该温度应力足够大，严重时可能产生贯穿裂缝。
美国A.Edward和Abudn-Nur以他们从事各种类型混凝土结构工程六十年的经验，指出[8]，混凝土裂缝的原因很简单，就是由于它的抗拉强度和延性低。混凝土为骨料、水泥石、气体、水份等所组成的非均质材料，在硬化过程中就己存在宽度为0.05mm以下的微观裂缝。混凝土中存在的微观裂缝等缺陷是混凝土呈现非线性变形及抗拉强度远低于抗压强度的主要原因之一。
大体积混凝土施工阶段产生的温度裂缝，是其内部矛盾发展的结果。一方面是混凝土由于内外温差产生应力和应变，另一方面是结构的外约束和混凝土各质点间的约束(内约束)阻止这种应变。一旦温度应力超过混凝土能承受的抗拉强度，就会产生裂缝。上述混凝土温度应力的大小取决于水泥、水化热、拌合浇筑温度、大气温度、收缩变形及当量温度等因素，同时它与混凝土的降温散热条件和硅升降温速密切相关的，而混凝土抗拉强度的提高与混凝土本身材料性能有关，此外还与施工方案及配筋等因素有关。总结过去大体积混凝土裂缝产生的情况，可知道产生裂缝的具体原因。
3.1水泥水化热
水泥在水化过程中要产生一定的热量，是大体积混凝土内部热量的主要来源。由于大体积混凝土截面厚度大，水化热聚集在结构内部不易散失，所以会引起急骤升温。水泥水化热引起的绝热温升，与混凝土单位体积内的水泥用量和水泥品种有关，并随混凝土的龄期按指数关系增长，一般在10d左右达到最终绝热温升，但由于结构自然散热，实际上混凝土内部的最高温度，大多发生在混凝土浇筑后的3-5d。
3.2混凝土的导热性能
热量在混凝土内传递的能力反映在其导热性能上。混凝土的导热系数越大，热量传递率就越大，则其与外界热交换的效率也越高，从而使混凝土内最高温升降低。同时也减小了混凝土的内外温差。可以预计，导热性能越好，热峰值出现的时间也相应提前。中部最高温度的热峰值及热峰值出现的时间与板厚密切有关。显见，板越厚，中部点散热较少，热峰值也越高，中部受外界温降影响所需时间就越长，峰值出现的时间也要晚一些。
混凝土的导热性能较差，浇筑初期，混凝土的弹性模量和强度都很低，对水化热急剧温升引起的变形约束不大，温度应力较小。随着混凝土龄期的增长，弹性模量和强度相应提高，对混凝土降温收缩变形的约束愈来愈强，即产生很大的温度应力，当混凝土的抗拉强度不足以抵抗该温度应力时，便开始产生温度裂缝。
3.3约束条件
结构在变形变化时，会受到一定的抑制而阻碍其自由变形，该抑制即称“约束”。
大体积混凝土由于温度变化产生变形，这种变形受到约束才产生应力。在内外约束条件下，混凝土结构的变形，是温差和混凝土线性膨胀系数的乘积:ε=ΔＴ·α，当ε超过混凝土的极限拉伸值εP时，结构便出现裂缝。由于结构不
可能受到全约束，且混凝土还有徐变变形，所以温差在25℃甚至30℃情况下混凝土亦可能不开裂。
无约束就不会产生应力，因此，改善约束对于防止混凝土开裂有重要意义。
3.4外界气温变化
大体积混凝土结构施工期间，外界气温的变化对大体积混凝土开裂有重大影响。混凝土的内部温度是浇筑温度(既混凝土的入模温度，它是混凝土水化热温
升的基础，可以预见，混凝土的入模温度越高，它的热峰值也必然越高。工程实践中在高温季节浇筑大体积常采用骨料预冷，加冰拌和等措施来降低浇筑温度，控制混凝土最高温升，原因在此)。水化热的绝热温升和结构散热降温等各种温度的叠加之和。外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也愈高;若外界温度下降，会增加混凝土的降温幅度，特别在外界气温骤降时，会增加外层混凝土与内部混凝土的温度梯度，这对大体积混凝土极为不利。
温度应力是由温差引起的变形造成的。温差愈大，温度应力也愈大。
大体积混凝土不易散热，其内部温度有时高达80℃以上，而且延续时间较长，为此研究合理温度控制措施，对防止大体积混凝土内外温差悬殊引起过大的温度应力，显得十分重要。
3.5混凝土的收缩变形
混凝土中的水份有化学结合水、物理一化学结合水和物理力学结合水，其中80%的水份需要蒸发，只有20%的水份是水泥硬化所必须的。混凝土在水泥水化过程中多余水份的蒸发会引起混凝土要产生体积变形，多数是收缩变形，少数为膨胀变形，这主要取决于所采用的胶凝材料的性质。混凝土中多余水份的蒸发是引起混凝土体积收缩的主要原因之一。这种干燥收缩变形不受约束条件的影响，若存在约束，即产生收缩应力即可引起硅的开裂，并随龄期的增加而发展。
混凝土水化作用时产生体积变形，称为“自然体积变形”。该变形取决于胶凝材料的性质，多数为收缩变形[11-15]。有关资料研究证明，混凝土的最终收缩(变形)值一般在2-6×10一4范围内波动，有时高达10×10一4。
混凝土中含有大量空隙，粗孔和毛细孔，这些孔隙中存在着水份，水份的活动对硅的性质影响很大。“温胀干缩”的性质对裂缝控制极为重要。
混凝土的干燥收缩机理较复杂，其主要原因是混凝土内部孔隙水蒸发变化时引起的毛细管引力所致。这种干燥收缩在很大程度上是可逆的，混凝土产生干燥收缩后，如再处于水饱和状态，混凝土还可以膨胀恢复到原有的体积。
除上述干燥收缩外，混凝土还产生碳化收缩，即空气中的CO2与混凝土水泥
石中的Ca(OH)2反应生成碳酸钙，放出结合水而使混凝土收缩。
影响混凝土收缩的因素很多，主要是水泥品种和混合材料，混凝土的配合组分，化学外加剂及施工工艺养护条件。新型混凝土和特种混凝土的发展和研究逐
渐认识到，如果说有意识控制混凝土的自生体积变形、补偿混凝土的收缩变形，有可能大大改善混凝土的抗裂性。
3.6大体积混凝土的几何尺寸及钢筋的配置
大体积混凝土底板的长度对裂缝也影响，底板越长，越容易产生裂缝[12]，这是因为温度应力与浇筑块长度有关。
关于配筋对大体积混凝土裂缝的影响是一个比较复杂、在国内外有争议的问题，下面分别分析配筋对混凝土的温度应力的影响。
钢的线膨胀系数αS约为1.2×10一5/℃，与混凝土的膨胀系数相差很小。因
此在温差变化时，在钢筋与混凝土之间只发生很小的应力。
混凝土材料结构是非匀质的，承受拉力作用时，截面中各质点受力是不均匀的，有大量不规则的应力集中点，这些点由于应力首先达到抗拉强度极限，引起局部塑性变形，如无钢筋继续受力，便在应力集中处出现裂缝，如进行适当配筋，钢筋将约束混凝上的塑性变形，从而分担混凝土的应力，推迟混凝土裂缝的出现，亦即提高了混凝土的极限拉伸[15][16]。
当混凝土结构发生收缩时，从直观上看，混凝土收缩，钢筋不收缩，因而必然产生收缩应力，但在含钢率较低的条件下，其数值是微小的，一般可以忽略不计。
总之，虽然合理配筋增加了一定程度的收缩应力是个缺点，但是它提高极限拉伸和约束裂缝扩展的优点大于缺点，在工程实践中增加构造钢筋能起到控制裂缝扩展，减小裂缝宽度的作用，从而具有抗裂作用。对于一定的配筋率，裂缝的开展随着钢筋根数的增加而减小，因为钢筋表面积的增加提高了它与混凝土的粘结力。假若放置过于少量的钢筋，当裂缝发生时，沿钢筋表面的滑动力的值可能超过粘结力，而导致粘结破坏，使放置的钢筋作用不大。
一般的建筑工程大体积混凝土结构的任何方向，其受力钢筋满足构造配筋率，且钢筋为对称分布时可不必再增加温度筋。
在工业与民用建筑的各种底板、箱形基础和其他构筑物可能遇到各种方、圆、矩形孔洞，还有一些结构在长度方向遇有断面突变的情况。在孔洞和变断面的转角部位，由于温度、收缩作用，同样会产生应力集中而导致裂缝。对此可采取:
1)在孔洞四边搭配向钢筋、钢筋网片或护边角铁。
2)应尽量避免结构的断面突变而产生应力集中。当不能避免断面突变时可作局部处理，将断面做成逐步过渡的型式，同时增配抗裂钢筋。
第4章防止大体积混凝土出现温度裂缝的控制措施在结构工程的设计与施工中，对于大体积混凝土结构，为防止其产生温度裂缝，除需要在施工前认真进行温度计算外，还要做到在施工过程中采取一系列有效的技术措施。根据我国的大体积混凝土施工经验，应着重从控制混凝土温升、延缓混凝土降温速率、减少混凝土收缩变形、提高混凝土极限抗拉应力值、改善混凝土约束条件、完善构造设计和加强施工中的温度监测等方面采取技术措施。以上各项技术措施并不是孤立的，而是相互联系、相互制约的。因此，设计和施工中必须结合实际、全面考虑、合理采用，才能收到良好的效果。
从控制裂缝的观点来讲，混凝土表面裂缝危害较小，而贯穿性裂缝危害很大，因此，在大体积混凝土施工中，重点是控制混凝土贯穿裂缝的开展。
4.1合理选择原材料，优化混凝土配合比
选择混凝土原材料、优化混凝土配合比的目的是使混凝土具有较大的抗裂能力，具体说来，就是要求混凝土的绝热温升较小、抗拉强度较大、极限拉伸变形能力较大、热强比较小、线胀系数较小，自生体积变形最好是微膨胀，至少是低收缩。根据国内外经验主要有以下几条:
4.1.1选用中低热的水泥品种
水泥品种选择和用量控制大体积混凝土结构引起裂缝的原因很多，但其主要原因是:混凝土的导热性能较差，水泥水化热的大量积聚，使混凝土出现早强温升和后期降温现象。因此，控制水泥水化热引起的温升，即减少混凝土内外温差，对降低温度应力、防止产生温度裂缝将起到釜底抽薪的作用。
混凝土升温的热源主要是水泥在水化反应中产生的水化热，因此选用中热或低热水泥品种，是控制混凝土温升的最根本方法。如强度等级为42.5MPa的矿渣硅酸盐水泥，其3d的水化热却高达25OkJ/kg。强度等级42.5MPa的火山灰质硅酸盐水泥，其3d内的水化热仅为同强度等级普通硅酸盐水泥的60%。根据对某大型基础对比试验表明:选用强度等级为42.5MPa的硅酸盐水泥，比选用强度等级为42.5MPa的矿渣硅酸盐水泥，3d内水化热平均升温高5℃-8℃。
结构工程中的大体积混凝土，大多采用矿渣硅酸盐水泥，其水泥熟料矿物含量要比硅酸盐水泥少得多，而且混合材料中的活性氧化硅、活性氧化铝与氢氧化
钙、石膏的作用，在常温下进行比较缓慢，早期强度(3d和7d)较低，但在硬化后期(28d以后)，由于水化硅酸钙凝胶数量增多，使水泥石强度不断增长，最后甚至能超过同标号的普通硅酸盐水泥，对利用其后期强度非常有利。如上海宝山钢铁厂、亚洲宾馆、新锦江宾馆、浦东煤气厂筒仓等工程大型基础，都采用了f45或f60作为混凝土设计强度，C20～C40的混凝土，其f60比f28平均增长12%-26.2%。
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。
4.1.2集料的选择
大体积混凝土所需的强度并不是很高的，所以组成混凝土的砂石料比高强混凝土要高，约占混凝土总质量的85%左右，正确选用砂石料对保证混凝土质量、节约水泥用量、降低水化热量、降低工程成本是非常重要的。集料的选用应根据就地取材的原则，首先考虑成本较低、质量优良、满足要求的天然砂石料。根据国内外对人工砂石料的试验研究和生产实践，证明采用人工集料也可以做到经济实用。
①粗集料的选择
结构工程的大体积混凝土，宜优先选择以自然连续级配的粗集料配制。这种连续级配粗集料配制的混凝土，具有较好的和易性、较少的用水量、节约水泥用量、较高的抗压强度等优点。在选择粗集料粒径时，可根据施工条件，尽量选用粒径较大、级配良好的石子。根据有关试验结果证明，采用5-40mm石子比采用5-20mm石子，每立方米混凝土可减少用水量15Kg左右，在相同水灰比的情况下，水泥用量可节约2Okg左右，混凝土温升可降低2℃。
选用较大集料粒径，确实有很大优越性。但是，集料粒径增大后，容易引起混凝土的离析，影响混凝土的质量。为了达到预定的要求，同时又要发挥水泥最有效的作用，粗集料有一个最佳的最大粒径。对于结构工程的大体积混凝土，粗集料的最大粒径不仅与施工条件和工艺有关，而且与结构物的配筋间距、模板形状等有关。因此，进行混凝土配合比设计时，不要盲目选用大粒径粗集料，必须
进行优化级配设计，施工时要加强搅拌，细心浇筑和认真振捣。
②细集料的选择
大体积混凝土中的细集料以采用优质的中粗砂为宜细度模数宜在26-29范围内。根据有关试验资料证明，当采用细度模数为2.79、平均粒径为0.381mm的中粗砂时，比采用细度模数为2.12、平均粒径为0.336mm的细砂，每立方米混凝土可减少水泥用量28-35kg，减少用水量20-25kg这样就降低了混凝土的温升和减小了混凝土的收缩。
泵送混凝土的输送管道形式很多，既有直管又有锥形管、弯管和软管。当通过锥形管和弯管时，混凝土颗粒间的相对位置就会发生变化。此时，如果混凝土中的砂浆量不足，很容易发生堵管现象。所以，在混凝土配合比设计时，可适当提高砂率。但若砂率过大，将对混凝土的强度产生不利影响。因此，在满足混凝土可泵性的前提下，尽可能选用较小的砂粒。
③集料的质量要求
集料是混凝土的骨架，集料的质量如何，直接关系到混凝土的质量。所以，集料的质量技术要求，应符合国家标准的有关规定。混凝土试验表明，集料中的含泥量多少是影响混凝土质量的最主要因素。若集料中含泥量过大，则对混凝土的强度、干缩、徐变、抗渗、抗冻融、抗磨损及和易性等性能都产生不利的影响。尤其会增加混凝土的收缩，引起混凝土抗拉强度的降低，对混凝土的抗裂更是十分不利。因此，在大体积混凝土施工中，石子的含泥量不得大1%，砂的含泥量不得大于2%。
4.1.3掺用混合材料
大体积混凝土的浇筑，由于工程量较大、施工要求高、施工工期紧，所以很多工程采用泵送混凝土。泵送混凝土的拌合物一般应具备三个特征:
①在输送管壁形成水泥浆或水泥砂浆的润滑层，使混凝土拌合物具有在管道中顺利滑动的流动性。
②为了能在各种形状和尺寸的输送管内顺利输送，混凝土拌合物要具备适应输送管形状和尺寸变化的变形性。
③为使泵送混凝土在施工过程中不产生离析而造成堵塞，拌合物应具备压力变化和位置变动的抗分离性。
由于影响泵送混凝土性能的因素很多，如砂石的种类与品质、级配、用量、砂率、坍落度、外掺料等。因此，为了满足混凝土具有良好的泵送性，在进行混凝土配合比设计中，不能用单纯增加水泥浆的方法。这样不仅会增加水泥用量，增大混凝土的收缩，而且还会使水化热升高，容易引起裂缝。工程实践证明，在施工中优化混凝土级配，掺加适量的外加料，以改善混凝土的特性，是大体积混凝土施工中的一项重要技术措施。混凝土中常用的外加料主要是外加剂和外掺料。
①外加剂
大体积混凝土中掺加的外加剂主要是木质素磺酸钙(简称木钙)。木钙属阴离子表面活性剂。它对水泥颗粒有明显的分散效应，并能使水的表面张力降低。因此，在泵送混凝土中掺入水泥质量的0.2%-0.3%的木钙，不仅能使混凝土的和易性有明显的改善，而且可减少10%左右的拌合水，混凝土28d的强度可提高10%-20%;若不减少拌合水，坍落度可提高10cm左右;若保持强度不变，可节省水泥10%，从而可降低水化热。
②外掺料
大量试验证明，在混凝土中掺入一定量的粉煤灰后，除了粉煤灰本身的火山灰活性作用，生成硅酸盐凝胶，作为胶凝材料的一部分起增强作用外，在混凝土用水量不变的条件下，由于粉煤灰颗粒呈球状并具有“滚珠效应”，可以起到显著改善混凝土和易性的效能。若保持混凝土拌合物原有的流动性不变，则可减少单位用水量，从而可提高混凝土的密实性和强度。由此可见，在混凝土中掺入适量的粉煤灰，不仅可满足混凝土的可泵性，而且还可以降低混凝土的水化热。
大体积混凝土掺加粉煤灰分为”等量取代法”和”超量取代法”两种。前者是用等体积的粉煤灰取代水泥的方法，取代量应非常慎重。后者是一部分粉煤灰取代等体积水泥，超量部分粉煤灰则取代等体积砂子，它不仅可获得强度增加效应，而且可以补偿粉煤灰取代水泥所降低的早期强度，从而保持粉煤灰掺入前后的混凝土强度等效。
③优化混凝土配合比
严格控制砂石骨料的含泥量，在保证混凝土强度及流动条件下，尽量节省水泥，降低混凝土绝热温升。
4.2选择合理的施工措施，提高混凝土施工质量
4.2.1合理分层分段浇筑
当大体积混凝土结构的尺寸过大，通过计算证明整体一次浇筑会产生较大温度应力，有可能产生温度裂缝时，则可与设计单位协商，采用合理分层分段浇筑，即纵向分层，横向增设“后浇带”的方法进行浇筑。
混凝土浇筑可采用全面分层浇筑和分段分层浇筑及斜面分层浇筑三种，见图
4.1。
4.2.2采用二次振捣，提高混凝土的抗裂性
大量施工现场试验证明，对浇筑后未初凝的混凝土进行二次振捣，能排除混凝土因泌水在粗集料、水平钢筋下部生成的水份和空隙，提高混凝土与钢筋之间的握裹力，防止因混凝土沉落而出现的裂缝，减小混凝土内部微裂，增加混凝土的密实度，使混凝土的抗压强度提高10%-20%，从而可提高混凝土的抗裂性。
混凝土二次振捣有严格的时间标准，二次振捣的恰当时间是指混凝土振捣后尚能恢复到塑性状态的时间，这是二次振捣的关键，又称为振动界限。掌握二次振捣恰当时间的方法，一般有以下两种:
①将运转着的振捣棒与其自身的重力逐渐插入混凝土中进行振捣，混凝土在振捣棒慢慢拔出时能自行闭合，不会在混凝土中留下孔穴，则可以认为此时施加二次振捣是适宜的。
②为了准确地判定二次振捣的适宜时间，国外一般采用测定贯入阻力值的方法进行判定。当标准贯入阻力值在未达到350N/cm2以前，再进行二次振捣是有效的，不会损伤已成型的混凝土，对应的立方体试块强度约为25N/cm2，对应的压痕仪强度值约为27N/cm2。
由于采用二次振捣的最佳时间与水泥品种、水灰比、坍落度、外加剂种类、施工温度和振捣条件等有关，因此，在实际工程正式采用二次振捣前必须经试验确定。在最后确定二次振捣时间时，既要考虑技术上的合理性，又要满足分层浇筑、循环周期的安排，在操作时间上要留有余地，避免由于这些失误而造成”冷接头”等质量问题。
4.2.3改善混凝土的搅拌工艺
在传统混凝土搅拌工艺过程中，水份直接湿润石子的表面;在混凝土成型和静置过程中，自由水进一步向石子与水泥砂浆界面集中，形成石子表面的水膜层。在混凝土硬化后，由于水膜层的存在而使界面过渡层疏松多孔，削弱了石子与硬化水泥砂浆之间的粘结，形成混凝土中最薄弱的环节，从而对混凝土的抗压强度和其他物理力学性能产生不良的影响。
改善混凝土的搅拌工艺，可以提高混凝土的极限拉伸值，减少混凝土的收缩。为了进一步提高混凝土的质量，可采用二次投料的砂浆裹石或净浆裹石的搅拌新工艺。这样不仅可有效地防止水份向石子与水泥砂浆界面的集中，使硬化后的界面过渡层的结构致密，粘结强度增强，而且可使混凝土强度提高10%左右，相应地也提高了混凝土的抗拉强度和极限抗拉值。实践证明，当混凝土强度基本相同时，可减少7%左右的水泥用量，从而也减少了水化热。
4.2.4控制混凝土的出机温度和浇筑温度
①要重视施工前的准备工作。各种设备、工具要能立即投入使用，使混凝土温度控制能够满足设计要求。
②控制出机温度。在混凝土的各种原料中间，石子的比热较小，但每立方米混凝土中石子所占的重量最大，而水的比热最大。但它的重量在每立方米混凝土中只占一小部分。因此，对混凝土出机温度影响最大的是石子及水的温度。为了降低出机温度，其最有效的办法是降低石子的温度。在气温较高的季节施工时，为了防止太阳直接照射，可在砂石堆场上搭设遮阳蓬，必要时也可在使用前冲洗
骨料。
③控制浇筑温度。为了降低混凝土从搅拌机出料到卸料，泵送和浇灌振捣后的温度，减少结构的内外温差，一般按季节采取措施，如夏季施工时，则应以减少冷量损失、着手在整个长度的水平输送管道上覆盖草包并经常喷洒冷水、在浇灌混凝土时，采用一个坡度、薄层浇灌、循序推进、一次到顶等措施来缩小混凝土暴露面积以及加快浇灌速度，缩短浇灌时间。在冬季施工时，对结构厚度在
1.Om以上的大体积混凝土可继续施工，但应保证保温浇灌、保温养护，一般可利用混凝土本身散发的水化热养护自己，并要求在混凝土没有达到允许临界强度以前防止冻害。
根据试验资料证明，混凝土的早期强度达到临界强度后，在零下温度作用下不会遭到冻害，小于该“临界，，强度时则会遭到冻害。一般对于C20-C30强度等级的混凝土，其允许临界值为设计标号40%，C4O-C50强度等级的混凝土，其允许临界值为设计标号的30%。
4.3改善边界约束和构造设计
4.3.1合理配置钢筋
在一般常温和允许应力状态下，钢的性能是比较稳定的，其与混凝土的热膨胀系数相差不大，因而在温度变化时，钢与混凝土之间的内应力很小，而钢的弹性模量比混凝土的弹性模量大6-16倍。当混凝土的强度达到极限强度、变形达到极限拉伸值时，应力开始转移到钢筋上，从而可以避免裂缝的开展。
①在构造方面进行合理配置钢筋，对提高混凝土结构的抗裂性有很大作用。工程实践证明，当混凝土墙板的厚度为400-600mm时，采取增加配置构造钢筋的方法，可使构造筋起到温度筋的作用，能有效地提高混凝土的抗裂性能。
配置的构造钢筋应尽可能采用小直径、小间距，例如配置直径6-14mm、间距控制在100-150mm。按全截面对称配筋是最合理的，这样可大大提高抵抗贯穿性开裂的能力。若进行全截面对称配筋，配筋率应控制在0.3%-0.5%之间。
②在结构的孔洞周围、变断面转角部位、转角处等，由于温度变化和混凝土收缩，会产生应力集中而导致混凝土裂缝。为此，可在孔洞四周增配斜向钢筋、钢筋网片;在变断面处避免断面突变，可作局部处理使断面逐渐过渡，同时增配一定量的抗裂钢筋，这对防裂缝产生是有很大作用的。
对于大体积混凝土，构造筋对控制贯穿性裂缝作用不太明显，但沿混凝土表面配置钢筋，可提高面层抗表面降温的影响和干缩。
4.3.2设置滑动层
混凝土由于边界存在约束才会产生温度应力，如果在与外约束的接触面上全部设置滑动层，则结构的计算长度可折减约一半。为此，若遇到约束强的岩石类地基、较厚的混凝土垫层时，可在接触面上设置滑动层，对减小温度应力将起到显著作用。
滑动层的作法有:涂刷两道热沥青加铺一层沥青油毡，或铺设10-20mm厚的沥青砂，或铺设50mm厚的砂或石屑层等。
4.3.3设置缓冲层
设置缓冲层，即在高低底板交接处、底板地梁处等，用30-50mm厚的聚苯乙烯泡沫塑料作垂直隔离，以缓冲基础收缩时的侧向压力。
4.3.4设置应力缓和沟
设置应力缓和沟，这是日本清水建筑工程公司研究成功的一种防止大体积混凝土开裂的新方法，即在混凝土结构的表面，每隔一定距离(结构厚度的1/5)设置一条沟。设置应力缓和沟后，可将结构表面的拉应力减少20%-50%，能有效地防止表面裂缝。我国己用于直径60m、底板厚3.5-5.Om的地下罐工程，并取得良好效果。
4.4改善混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸值
混凝土的收缩值和极限拉伸值除与水泥用量集料品种和级配水灰比、集料含泥量等因素有关外，还与施工工艺和施工质量密切相关。因此，通过改善混凝土的配合比和施工工艺，可以在一定程度上减少混凝土的收缩和提高混凝土的极限拉伸值印，这对防止产生温度裂缝也可起到一定的作用。
4.5加强混凝土的保温和养护
刚浇筑的混凝土强度低、抵抗变形能力小，如遇到不利的温湿度条件，其表面容易发生有害的冷缩和干缩裂缝。
保温的目的是减小混凝土表面与内部温差及表面混凝土温度梯度，防止表面裂缝的发生。无论在常温还是在负温下施工，混凝土表面都需覆盖保温层。常温保温层，可以对混凝土表面因受大气温度变化或雨水袭击的温度影响起到缓冲作
用;负温保温层则根据工程项目地点、气温以及控制混凝土内外温差等条件进行设计。但负温保温层必须设置不透风材料覆盖层，否则效果不够理想。保温层兼有保湿的作用，如果用湿砂层，湿锯末层或积水保湿效果尤为突出，保湿可以提高混凝土的表面抗裂能力。
4.5.1大体积混凝土的养护要求
①在大体积混凝土保温养护过程中，应对混凝土浇筑块体的里外温差和降温速度进行监测，现场实测是控制大体积混凝土施工中是一重要环节:根据现场实测结果可随时掌握与温控施工控制数据有关的数据(里外温差、最高温升及降温速度等)，可根据这些实测结果调整保温养护措施以满足温控指标的要求。
②保温养护的时间，应根据温度应力(包括混凝土收缩产生的应力)加以控制确定，如何时开始覆盖保温材料对保温最有利呢?目前施工单位大都在混凝土表层终凝后就开始覆盖保温层，这无疑偏早，合理的保温时间应从混凝土降温时开始，这是因为:
1)混凝土在升温阶段基本上处于受压状态(表面拉应力非常小)，混凝土出现裂缝的机会非常小。
2)如果在升温阶段开始保温，这实际上是进行混凝土蓄热，势必提高了混凝土的最高温升，根据多年经验，混凝土保温开始至少在混凝土浇筑3d以后进行。
3)大体积混凝土的养护期不得少于巧天，保温层覆盖层的拆除应分层逐步进行。
③保温养护过程中，应保持混凝土表面湿润。保湿可以提高混凝土的表面抗裂能力。有资料表明，潮湿养护时，混凝土极限拉伸值比干燥养护时要大20—50%。
④具有保温性能良好的材料可以用于混凝土的保温养护中。在大体积混凝土施工中可因地制宜地采用保温性能好，又便宜的材料作为大体积混凝土的保温养护，如塑料薄膜、草袋等。
⑤在大体积混凝土养护过程中，不得采用强制、不均匀的降温措施。否则，易使大体积混凝土产生裂缝。
⑥在大体积混凝土拆模后，应采取预防寒潮袭击、突然降温和剧裂干燥等措施。当采用木模板，而且木模板又作为保温养护措施的一部份时，木模板的拆除
时间应根据保温养护的要求确定。
4.6加强混凝土的施工监测工作
温度控制是大体积混凝土施工中的一个重要环节，也是防止温度裂缝的关键。加强施工监测工作在大体积混凝土的凝结硬化过程中，及时摸清大体积混凝土不同深度温度场升降的变化规律，随时监测混凝土内部的温度情况，对于有的放矢地采取相应的技术措施，确保混凝土不产生过大的温度应力，避免温度裂缝的发生，具有非常重要的作用。
监测混凝土内部的温度，可采用在混凝土内部不同部位埋设铜热传感器，用混凝土温度测定记录仪进行施工全过程的跟踪监测，做到全面、及时、均匀地控制大体积混凝土温度情况。
为了准确地了解混凝土内部温度场的分布情况，除需要按设计要求布置一定数量的传感器外，还要确保埋入混凝土中的每个传感器具有较高的可靠性。因此，必须对传感器进行封装，封装的工序一般包括:初筛→热老化处理→绝缘试验→馈线焊接和密封。
目前在工程上所用的混凝土测定记录仪，不仅可显示读数，而且还自动记录各测点的温度，能及时绘制出混凝土内部温度变化曲线，随时可对照理论计算值，可有的放矢地采取相应的技术措施。这样在施工过程中，可以做到对大体积混凝土内部的温度变化进行跟踪监测，实现信息化施工，确保施工质量。
铜热传感器，在混凝土浇筑前埋置于基础内，一般按结构的厚度分上、中、下三层设)置。测温的时间，应在混凝土浇筑完毕12h开始，前5d每隔2h测一次;到后可延长到4h测一次;10d后可延长到6h测一次。当混凝土表面温度与大气温度接近，大气温度与混凝土中心温度的温差不大于25℃时，可以解除保温，停止测温工作。
第5章工程实例
5.1工程概况
莱芜市馨百商务中心大厦位于莱芜市鲁中大街，总建筑面积69300㎡，地下一层，地上二十八层，基础采用筏板基础。地下室基础底板面积达5000m2，一次连续浇筑混凝土量为10000m3，底板混凝土强度等级为C30，厚度从1.2m，
1.8m(裙楼)、2.8m到6m不等，属大体积混凝土范畴。
5.2施工准备
1.材料要求
（1）水泥：应尽可能采用中低水化热的水泥。如425号矿渣硅酸盐水泥。减少水泥用量，降低水化热。
（2）细骨料：中粗砂，含泥量
（3）粗骨料：5～25mm或5～40mm石子，优先选用5～40mm石子，减少混凝土收缩。含泥量
（4）外掺剂：在混凝土中可掺加复合型外加剂和粉煤灰，以减少绝对用水量和水泥用量，改善混凝土和易性与可泵性，延长缓凝时间。
（5）混凝土供应：本工程所用混凝土全部采用大型混凝土搅拌站生产的商品混凝土，选用莱芜大通、莱芜万达、莱芜电厂商品混凝土公司三个搅拌站。使用莱芜万达混凝土搅拌站提供的同一配合比来供应混凝土。根据施工图纸计算详细的混凝土用量，并根据进度计划安排计算日最大混凝土浇筑量，按商品混凝土搅拌站的供应能力合理选择相应的搅拌站，满足混凝土的供应。
表5-1混凝土配比：C30S8（基础底板、顶板）材
粉煤灰
料
掺
40kg/m
量3碎石水泥中砂5-25mm440kg/m3PPPNF纤维3水690kg/m31036kg/m24kg/m30.9kg/m3170kg/m3
表5-2混凝土配比：C35S8（膨胀加强带）材
水泥
料
掺
450kg/m
量3碎石中砂5-25mm723kg/m3PPPNF纤维3水1040kg/m27kg/m30.9kg/m3160kg/m3
5.3施工
5.3.1施工方案
底板、承台（梁）混凝土一次浇筑量较大，同时底板为重点防水部位，施工时严禁出现“冷缝”，因此首先要重点解决好以下两个问题：
1)混凝土运输及输送
考查搅拌站实力：包括其每小时混凝土的输出量、汽车数量等是否满足本工程要求，然后与其签订合理的供货合同，以保证混凝土的供应连续均衡。本工程选用三家混凝土搅拌站，按照三家混凝土搅拌站的日生产量与混凝土浇筑量进行比较，完全能够保证底板混凝土连续浇筑。
2)由于底板混凝土为抗渗混凝土，选用外加剂为UEA膨胀剂。
3)考虑到外墙防水要求，外墙按设计图留置水平施工缝。吊模部分待底板浇筑振捣密实2h左右浇筑，用φ16钢筋人工振捣，保证300mm高吊模处混凝土振捣密实，外墙垂直施工缝预留260mm宽止水钢板。每段混凝土的浇筑应连续浇筑．根据振捣棒的有效震动长度，分排进行施工浇筑。
4)对于底板上反梁及柱帽的浇筑，采用吊模，在底板浇筑后2h浇筑，该范围内混凝土用φ16钢筋人工振捣。
5)为了避免浇筑过程中泵管产生很大的震动扰动钢筋，泵管需架设在钢管搭设的架子上,架子支腿处满铺跳板。
6）作好施工前准备工作，办好隐、预检，准备好施工用具及检测工具，作好夜间照明等工作。
5.3.2混凝土浇筑工艺
1)工艺流程
作业准备→混凝土的运输→混凝土浇筑→混凝土振捣→找平→混凝土养护
2)混凝土的浇筑
a)底板混凝土的浇筑,严格按照浇筑顺序进行。施工缝留在的后浇带上(后浇带宽1000mm)，外墙吊模部分高出底板面300mm留水平缝,底板梁吊模高出底板面350～750mm，此部分待底板浇筑振捣密实2h后浇筑，用φ16钢筋人工振捣，保证吊模处混凝土振捣密实，每段混凝土的浇筑应连续浇筑，根据振捣棒的有效震动长度，根据振捣棒的有效震动长度，分排进行施工浇筑，不得出现施工冷缝。
b)膨胀加强带的浇筑，按顺序浇筑至膨胀带位置时采用C35内掺27kg/m3PNF的膨胀混凝土进行浇筑。膨胀带采用密目钢丝网隔离，钢丝网加固竖向采用φ20@600，厚度大于900mm以上在竖向筋中部增加φ22腰筋一道。
3)混凝土的振捣
施工采用机械振捣，由于使用泵送混凝土，坍落度大，流动性好，采用斜面分两层布料施工法：“一个坡度，分层浇筑，循序渐进，一次到顶，不出冷缝”的方法浇筑，振捣持续时间应使混凝土表面产生浮浆，无气泡，不下沉为止。不可漏振或过振，摊灰与振捣应对称位置开始，以防止钢筋及预埋件的走动，对于基梁交叉部位，钢筋十分密集，振捣时应特别注意，交叉部位面积较小处，应从四周插振捣棒，对于交叉部位面积较大处，应在钢筋帮扎时注意间隔500mm左右，预留插棒孔（可在绑扎钢筋时，插管径48mm的钢管，钢筋绑扎完毕后拔出）。要严格按分层浇筑分层振捣的规程操作。浇筑到上表面，必须按照标高线，用木杠或木抹找平，平整度要求在规范要求以内。
4)底板后浇带
采用密目钢丝网隔离，钢丝网加固竖向采用φ20@600，底板厚度大于900mm以上在竖向筋中部增加φ22腰筋一道。施工工完毕后清理干净，及时保护,膨胀带两侧与内部浇筑基本保持同步,内外高差不超过400mm.
5)混凝土的找平
底板混凝土找平用木抹子或长木杠将表层附浆集中赶到一处，人工清走，然后进行第一次找平，平整度要求在规范要求以内，护凝土初凝后终凝前，第二次找平，目的是消除护凝土表面微小的收缩缝。
6）混凝土的养护：
养护是大体积混凝土施工中一项十分关键的工作。养护主要是保持适宜的
温度和湿度，以便控制混凝土内表温差，促进混凝土强度的正常发展及防止混凝土裂缝的产生和发展。对大面积的底板面，一般可采用先一层塑料簿膜后二层草包作保温保湿养护。草包应迭缝，骑马铺放。养护必须根据混凝土内表温差和降温速率，及时调整养护措施。根据工程的具体情况，应尽可能多养护一段时间，拆模后应立即回土或在覆盖保护，同时预防近期骤冷气候影响，以控制内表温差，防止混凝土早期和中期裂缝。
7）测温点的布置
承台混凝土浇筑量体积较大且地下室混凝土浇筑为冬期施工，按规范及养护要求必须进行测温。测温点的布置见附图:测温点布置图。整个底板测温导线的布置共四十八处，混凝土初凝后72h内每2h测温一次，以后每4h一次，并做好测温测量记录，测温工作持续到混凝土与环境温度差小于15℃时结束。测温采用UJ36型电子测温仪。
为了严格控制混凝土质量，满足设计对工程特殊部位的要求，防止混凝土温度裂缝的产生，对测温记录数据进行分析，针对分析结果及时采取相应措施：在底板范围内，下铺一层塑料薄膜，上部覆盖二层毛毡被，若混凝土内外温差接近25℃时，继续在混凝土上加盖草帘被，直到温差小于25℃为止。
5.3.3混凝土试块的留置
评定混凝土的强度的试块，每100立方留一组，每留置一组标养,对应留置一组同条件试块；进入冬期施工后，临界强度、转常温分别留置对应组数试块；抗渗试块500立方以下留两组，每增加250--500立方增设两组，一组标养，一组同条件养护，养护期28d。
5.4质量保证及成品保护措施
1)质量检查标准遵照现行建《筑工程质量验收评定标准》。
2)施工过程中应注意下列事项:
A、商品混凝土到场后，每车均要检查其坍落度是否符合合同要求，过大或过小超规范要求时必须退场；略小时严禁加水要用减水剂来调整其坍落度。
B、混凝土浇筑过程过程中，对于剪力墙、柱浇筑高度超过2m时泵管端头必须加软管插入进行浇筑。
C、混凝土振捣过程中严禁接触钢筋或模板；严格按方案要求进行振捣不得
过振或漏振。
3)混凝土养护时间必须符合方案要求不得过早上人或堆放材料及其他物品。
4)混凝土拆模后对墙、柱阳角；门窗洞口、楼梯踏步要及时放护角保护，护脚制作采用废竹胶板钉制，以保证混凝土观感及后续工序施工。
5)出现质量通病时必须按现行《混凝土工程施工及验收规范》进行处理。
第6章结论与展望
6.1结论
本文在介绍了大体积混凝土基础结构裂缝及裂缝控制定义、裂缝的种类和危害后，分析了大体积混凝土裂缝产生的主要影响因素，提出了防止大体积混凝土防裂控制措施，并将这些理论运用到具体的工程实践中，结合莱芜市馨百商务中心大厦工程实例，介绍了大体积混凝土如何进行裂缝控制，并获得了成功。得出，要有效控制大体积混凝土开裂，必须从以下几个方面着手:
①合理选择原材料，优化混凝土配合比。如采用低热水泥，减少单位体积水泥用量;
②合理选用混凝土拌制、运输、浇筑及振捣等方式;
③进行内外表面温差计算，采取合理的保温养护措施;
④改善边界约束及散热条件，合理配置钢筋，加强构造设计;
⑤明确温控要求，合理布设测温点，加强混凝土施工温度监测和控制。
6.2展望
虽然本文用理论结合实际工程的方法，成功的实现了大体积混凝土的控制，但大体积混凝土的裂缝控制仍是一个很复杂的问题，还有很多工作需要具体实施，所以以后应该做好以下两方面的工作：
(1)进一步对大体积混凝土的裂缝产生机理进行研究，以求进一步改善控制方法。
(2)把大体积混凝土裂缝的控制方法应用于更多的工程实践，以迎接更多的实际工程考验。
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