建筑工程技术专业毕业论文

基础工程中大体积混凝土的施工及其技术措施

摘要：随着我国经济的飞速发展，我国的建筑施工技术也得到一个快速发展的机遇，尤其在混凝土方面的施工技术。混凝土的体积由几百立方米已经发展到了几万立方米。因此，对于大体积混凝土的施工工艺和施工技术也提出了更高的要求。在现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工，如高层建筑的箱基、笩板基础、大型设备基础、水利大坝等，这些大体积混凝土的主要特点是体积大，一般实体最小尺寸大于或等于1m。由于其体积大，表面积小，水泥水化热释放比较集中，内部温升比较快，当混凝土内外温差较大时会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用，所以如何选择施工工艺，采取哪些技术措施，对于大体积混凝土结构来说是非常重要的。

关键词：大体积混凝土施工工艺裂缝技术措施

目录

一、基础工程中大体积混凝土的特性 (3)

1、大体积混凝土的定义 (3)

2、大体积混凝土的特点 (3)

二、基础工程中大体积混凝土的施工 (4)

1、大体积混凝土对原材料的要求 (4)

2、大体积混凝泥土配合比设计考虑原则 (5)

3、设计步骤 (6)

4、施工准备 (6)

5、施工工艺 (6)

6、大体积混凝土的养护 (8)

7、大体积混凝土的测温 (8)

三、基础工程中大体积混凝土裂缝产生的原因 (8)

1、内外温差 (9)

2、收缩作用 (9)

四、基础工程中大体积混凝土裂缝的影响因 (9)

1、水泥水化热 (9)

2、外界气温变化的影响 (9)

3、混凝土结构的约束 (9)

4、混凝土的收缩变形 (10)

五、防止大体积混凝土裂缝的主要措施 (10)

六、小结 (11)

一、基础工程中大体积混凝土的特性

1、大体积混凝土的定义

对于大体积混凝土，我国目前尚无一个确切的定义。美国混凝土协会对大体积混凝土的规定为：“任何就地浇筑的大体积混凝土，其尺寸之大，必须要求采取措施解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度的减少开裂。”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度与外界气温之差预计超过25℃的混凝土称为大体积混凝土。”从上述两国的定义可知：大体积混凝土不是由其绝对截面尺寸的大小决定的，而是由是否会产生水化热引起的温度收缩应力来定性的，但水化热的大小又与截面尺寸有关。我国有的规定认为，当基础边长大于20m，厚度大于1m，体积大于400m3时，称为大体积混凝土。一般认为当基础尺寸大到必须采取措施，妥善处理混凝土内部所产生的温差，合理解决混凝土体积变化所引起的应力，力图控制裂缝开展到最小程度。这种混凝土才称得上大体积混凝土。

2、大体积混凝土的特点

大体积混凝土最主要的特点是以大区段为单位进行浇筑施工，每个施工区段的体积比较厚大，由此带来的问题是，水泥水化热引起的结构内部温度升高，冷却时如果不采取一定的技术措施，很容易出现裂缝，怎样防止基础工程中大体积混凝土的裂缝，在基础工程中是一个很重要的问题。为了防止裂缝的产生，必须采取切实可行的技术措施。如使用水化热比较小的水泥，参加适量的粉煤灰，使用单位水泥用量少的配合比，控制一次浇筑的高度和浇筑的速度以及人工冷却控制温度等。

在大体积混凝土设计和施工过程中，从事设计与施工的技术人员应掌握混凝土的基本物理性能，了解大体积混凝土温度变化所引起的应力状态对结构的影响，认识混凝土材料一系列的特点，掌握温度应力的变化规律。

在结构设计上，为改善大体积混凝土的内外约束条件以及结构薄弱环节的补强，提出行之有效的措施，在施工技术上，从原材料选择、配合比设计、施工方法、施工季节的选定和测温、养护方面，采取一系列的综合性措施，有效的控制大体积混凝土裂缝；在施工组织上，编制确实可行的施工方案，制定合理周密的技术措施，采取全过程的温度检测，只有这样，才能防止产生温度裂缝，确保大体积混凝土的质量。

关于大体积混凝土的内外温差控制指标，国内至今还没有一个明确统一的标准。根据日本的施工经验，一般控制在25℃以内，也有的工程控制在30℃获得成功。随着我国建筑业的飞速发展，根据近年来的工程实践证明：混凝土的温升和温差与表面系数有关，单面散热的结构断面最小厚度在75cm以上，双面散热的结构断面最小厚度在100cm以上，水化热引起的混凝土内外的最大温差预计超过25℃，应该按大体积混凝土施工。

在全国很多一、二线城市以及大部分三线城市中，大批的高层建筑和高耸构筑物相继被建造。这些建筑物的基础都采用了大体积混凝土，通过这些工程的实践，促进了大体积混凝土的施工技术的发展。

对大体积混凝土工程的研究，取得了不小的成就，主要是：

2.1在设计上，为改善大体积混凝土的内外约束条件以及结构薄弱环节的补强，提出了行之有效的措施。

2.2在施工技术上，从选材、配合比设计、施工方法、施工季节的选定和测温养护等，采取一些综合的措施，有效地克服了大体积混凝土的裂缝。

2.3在施工组织管理上，为了解决大体积混凝土一次浇筑量大的问题，在精心组织、协调指挥下才用了集中搅拌、罐车运输，泵送混凝土等技术。

二、基础工程中大体积混凝土施工

1、大体积混凝土对原材料的要求

1.1水泥

水泥水化热是大体积混凝土的主要温度因素。因此水泥应选用水化热低和凝结时间长的水泥。当拌制高强度等级的混凝土，必须采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥时，应采取相应措施延缓水化热的释放。为避免大体积混凝土开裂，要尽量降低水泥用量。有条件的地方应积极掺用粉煤灰或矿粉以降低水化热。a.在满足强度和耐久性等要求的前提下，宜选用低热或中热的矿渣水泥、火山灰水泥，严禁使用安定性不合格的水泥。b.由于大体积混凝土工程量大，水泥用量多，水泥供应难以做到按施工要求的品种标号一次性进场，因此要加强水泥进场的检验和试配工作。

1.2外加剂

在的体积混凝土中，如果采用各种外加剂以减少水泥用量，从而降低混凝土的温升是一种有效地方法。大体积混凝土中常用的外加剂品种功能如减水剂、高效减水剂、缓凝减水剂以及其他多种功能如减水、缓凝、引气等复合剂。在大体积混凝土中之所以采用缓凝型减水剂，主要目的在于延缓水泥水化热速度，推迟热峰出现时间，降低最高温度峰值并减少总的发热量，以减少混凝土因温度而引起的裂缝。同时，由于延缓混凝土的凝结时间，有利于浇筑和捣实大体积混凝土时不致形成施工冷接缝，有利于延长振动时间或扩大振动范围。

1.3集料

一般选用结构致密，并且有足够的优良集料（特别是粗集料），具体应符合相关标准规定。除此之外结合大体积混凝土的特点，还应注意以下几个问题：

1.3.1有害杂质。拌制混凝土的集料要求洁净而不含杂质，以保证混凝土的质量。砂石属于天然材料，长混入一些有害物质如云母、粘土、淤泥等。特别是一些有机杂质、硫化物及硫酸盐，它们对水泥有腐蚀作，会降低混凝土的强度。若使用混有碱活性反应的集料浇筑成混凝土后，在潮湿的环境中，经过一段时间的消化膨胀，便会发生开裂和剥落现象，并导致混凝土结构物的破坏。

1.3.2集料品种和粒径要求。砂子按其平均粒径和细度模数分为粗砂、中砂、细砂和特等细砂。在大体积混凝土中宜使用粗砂或中砂。

石子有碎石和卵石。当配合比相同时，碎石混凝土强度较高，抗裂性较好。当混凝土抗压强度相同时，坍落度也相同时，卵石混凝土的水泥用量较少。对于抗裂性有特殊要求的工程，当无碎石时也可以将卵石人工压碎。石子按其最大粒径分为粗中细三类。当所用的石子最大粒径较大时，混凝土的密实性较好，并可以节约水泥；但为了便于捣实，石子的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4,也不得大于钢筋最小净距的3/4。

1.3.3含泥量的要求。在大体积混凝土结构工程中把含泥量作为一个突出的问题提出来。因为过多的含泥量不仅增加混凝土的收缩，又会降低混凝土的强度，而且对抗裂性特别有害。为此。在施工中应严格控制标准规定，砂中含泥量＜3%；石子＜1%。

1.3.4石子级配。石子级配的好坏，对节约水泥和保证混凝土具有良好的和易性有很大的关系。石子级配有连续级配和间断级配之分，而连续级配因大小颗粒搭配较好，混凝土拌合物的和易性好。不易出现离析现象。连续级配是常用的级配方法。有关间断级配的石子，其颗粒尺寸的大小是不联系的。有意的去删去中间尺寸的粒径造成颗粒尺寸级配的间断。大颗粒和小颗粒之间有相当大的“空挡”，因而可以减少颗粒间的干扰。大颗粒间的空隙，由很多小的石子来填充，可使空隙减小，密实性增加，因而可以节约水泥。但中断级配加工困难，施工时如无强力振动或采用低流动性的混凝土时，容易发生离析现象。因此，在大体积混凝土基础工程中，一般不推荐使用。而在实际的大体积混凝土工程中，连续级配的石子是最常用的，也是最普遍使用的。

2.大体积混凝泥土配合比设计考虑原则

2.1水泥的用量。大体积混凝土在保证混凝土强度及坍落度要求的条件，应提高掺和料及集料的含量，以降低煤m3混凝土水泥用量，在施工条件许可的范围内，应尽可能的降低用水量，从而少用水泥，就能减少水泥的总发热量。以降低混凝土内部的最高温度。这是大体积混凝土配合比中应考虑的首要问题。

基础工程中大体积混凝土宜选用低热和中热的矿渣、火山灰水泥，水泥用量宜控制在260—320Kg/m3。并且尽量利用混凝土60天或90天的后期强度，以满足减少水泥用量的要求，但须征得设计单位的同意和满足施工荷载的要求。

2.2谨慎掺用外加剂。大体积混凝土应掺用缓凝剂、减水剂和减少水泥水化热的掺和料。为了保证工程的质量，掺用外加剂时一般应该注意以下几个问题：

2.2.1必须事先适配。种外加剂对不同矿物组成及不同含量的水泥，其效果不完全一样，环境气温、施工条件对某些外加剂的作用也有影响；各种外加剂工厂的产品质量稳定性也不尽相同。为此，在工程中选用某种外加剂之前，应该对产品进行必要的验证试验。

2.2.2严格控制掺入量。缓凝剂、缓凝减水剂及缓凝高效减水剂的掺量应根据环境气温、施工要求的混凝土凝结时间、运输距离、停放时间、强度等来确定。对于不溶于水的缓凝剂或缓凝减水剂，以干粉掺入到混凝土拌和料中并适当延长搅拌时间。

2.2.3石膏的应用。用硬石膏或工业副产品石膏作调凝剂的水泥，掺用糖钙及木钙类等缓凝剂常常会引起速凝故应先作水泥适应性试验，合格后方可使用。

2.3和易性要求。

大体积混凝土多数采用集中搅拌站供料。由于受运输、浇筑、振动和气候条件的影响较大，所以对混凝土的和易性提出了一些新的要求。在这样情况下，混凝土的坍落度除了按照结构种类、振动方法考虑之外，尚需补充以下实验：

2.3.1不同停置时间及气温条件，对混凝土拌合物内水分的损失与坍落度的影响。

2.3.2不同停置时间及气候条件，对混凝土拌合物热量（或冷量）损失的影响。

混凝土配合比,应根据使用的材料和现场环境通过适配确定。一般要求水泥用量宜控制在260—300Kg/m3，水灰比应≤0.6，砂率应控制在0.33—0.37（泵送时宜为0.4—0.45）。坍落度应根据配合比要求严格控制，当采用商品混凝土泵送时，坍落度的增加应通过调整砂率和掺用减水剂或高效减水剂解决。严禁在现场随意加水，以增大坍落度并应控制在10——14cm为宜。确保混凝土振动后里实外光，强度合格。当水泥用量与坍落度（相对应的水灰比）发生矛盾时，应适当

增大坍落度指标，调整水灰比，并与外加剂相匹配。不用外加剂和掺和料的大体积混凝土不可能是优质的。

3.设计步骤

按现行《混凝土结构工程施工及验收规范》执行。

4.施工准备工作

大体积混凝土施工前的准备工作，除按一般混凝土施工前必须进行的物质准备、机具准备、技术准备和现场准备外，应根据其施工的特殊性，做好附属材料和辅助设备的准备工作，如冰、冰水箱（池）、真空吸水设备、水泵、测温设备等。尤其要做好施工方案的编制工作。其编制的原则和主要内容如下：

4.1编制的原则

4.1.1 在保证结构整体性的原则下，采用分层分块浇筑时，尽量减少浇筑块在硬化过程中的内外约束，分层的时间间隔做到既有利于散热，又考虑到底层对上层的约束。

4.1.2 控制内外温差，加强养护，防止产生贯通裂缝和其它有害裂缝。

4.2编制的主要内容

4.2.1根据减少约束的要求，确定分层分块的尺寸及层间、块间的结合措施。

4.2.2通过热工计算，确定混凝土入模温度以及对材料加热或降温的措施。

4.2.3确定混凝土搅拌，运输和浇筑的方案。

4.2.4制订混凝土的保温方案。

4.2.5明确对混凝土的测温方案。

4.2.6有关保证工程质量、方案。

5.施工方案

5.1大体积混凝土的施工，一般宜在低温条件下进行，即最高气温≤30oC 时为宜。气温大于30oC时，应周密分析和计算温度（包括收缩）应力，并采取相应的降低温差和减少温度应力的措施。

5.2混凝土的配制，应严格掌握各种原材料的配合比，其重量允许误差为：水泥、外掺合料+2%；粗、细骨料+3%；水、外加剂溶液+2%。混凝土的搅拌时间，自全部拌合料装入搅拌筒内起到卸料止，一般应不少于1.5～2min。雨季施工期间，应勤测粗细骨料的含水量，并随时调整用水量和粗细骨料用量。

5.3搅拌后的混凝土，应及时运至浇筑地点，入模浇筑。在运送过程中，要防止混凝土离析、灰浆流失、坍落度变化等现象，如发生离析现象，必须进行人工二次拌合后方可入模。

5.4大体积混凝土浇筑方案：

大体积混凝土浇筑方案应根据整体连续浇筑的要求，结合结构物的大小，钢筋疏密，混凝土供应条件（垂直与水平运输能力）等具体情况，选择如下三种方法：

5.4.1全面分层法。在整个结构内，采取全面分层浇筑混凝土，做到第一层全面浇筑完毕后，开始浇筑第二层时，已施工的第一层的混凝土还未初凝，如此逐层进行，直至浇筑完成。这种方案适合用于结构物的平面尺寸不太大的工程，施工时宜从短边开始推进；也可分为两段。从中间向两端或从两端向中间同时进行浇筑。

5.4.2分段分层（分块分层）。适用于厚度不太大而面积或长度较大的工程。施工时混凝土先从底层开始浇筑，进行到一定距离后浇筑第二层，如此依次向前浇筑其他各层。

5.4.3斜面分层。适用于结构的长度超过厚度的3倍。施工时将混凝土由底部一次浇筑到顶，让混凝土自然地流淌，形成一定的斜面。振捣工作应从浇筑层的下端开始，逐渐上移，此时向前推进的浇筑混凝土摊铺坡度应小于1：3，以保证分层混凝土之间的施工质量。这种方案很适应混凝土泵送工艺，可免除混凝土输送管的反复拆装。

5.5严格控制混凝土的入模温度。大体积混凝土最好选择在春秋季节施工，以降低入模温度。如果在夏季施工，最好采取有效的措施降低入模温度，再者浇筑混凝土时最好不要让混凝土在太阳下直接暴晒。施工过程中可在砂石堆场、运输设备上搭设简易的遮阳装置或覆盖草簾等隔热材料，同时应对碎石洒水降温，保证水泥库通风良好，采用低温水或冰水拌制混凝土，也可将自来水预先放入地下储水池中降温。以上措施可以组合采用，使入模温度控制在25℃以下。

5.6控制混凝土下料高度。混凝土自高处自由下落高度超过2m时，应沿串筒、溜槽、溜管等下落，以保证混凝土不致发生离析现象。漏斗和串筒的布置应根据浇筑面积、浇筑速度和摊平混凝土堆的能力而定，其间距不得大于3m，布置方式为交错式或行列式。

5.7当基础底板厚度超过1.3m时，应采取分层浇筑，分层厚度宜为0.6-1.0m 对于大块地板在平面上应分成若干块施工，以减少收缩和温度应力，有利于控制裂缝一般分块最大尺寸宜为30m左右。

5.8防止混凝土发生离析。混凝土发生泌水现象的原因是多方面的，主要与水泥品种、加水量、砂率、振动等情况有关，混凝土中加水量过多，结构物厚度较大以及过分振捣等都易混凝土表面形成泌水层。这种混凝土在硬化后表面酥软，脱皮起砂，强度较低；对于大体积混凝土结构来说，由于混凝土采取分层浇筑，上下层施工的间隔时间可能较久，虽然要控制在混凝土的初凝之前，因此分层之间更易产生泌水层；这对混凝土的密实性和结构的整体性都是非常有害的。

解决的办法一般可以在结构物四周侧模底部开设排水孔，使其多余水分从孔中自然排走，然后汇集到集水井中，再用水泵抽出基坑中的水。在混凝土下料时，应使中间的混凝土高于四周的混凝土。经过振捣后，混凝土中多余的水分，比较容易从侧模预留孔中排走。

5.9施工缝的处理。在施工缝处继续浇筑混凝土时，其底层混凝土的抗压强度不应小于1.2MPa（可以通过同等条件下养护的试块试验决定）；在底层混凝土的表面，应清除水泥薄膜和松动的石子或软弱的混凝土层，并加以充分湿润和冲洗干净（但不得有积水）；在浇筑前，施工缝处应宜铺10——15mm厚与混凝土成分相同的水泥砂浆，并应细致捣实，是新旧混凝土紧密结合。

5.10加强易裂部位控制。在混凝土易裂部位埋设应力应变传感片，直接测试拉应力，以便对易裂部位采取适宜的控制措施，调节养护条件，保证温度梯度，确保混凝土不裂缝。在基础面筋上加设钢丝网片或小直径钢筋网，以提高混凝土便面抗裂性。

5.11混凝土表面处理。大体积混凝土中，表面水泥砂浆比较厚，在混凝土浇筑后要认真处理，一般可在初凝前1—2小时，先用长刮尺按标高刮平；在初凝前再用铁滚筒碾压数遍，并用木抹子打磨压实，以闭合收缩裂缝，约12-14h 后，才可覆盖湿草袋等物养护。

5.12加强混凝土的测温工作。为可以及时掌握混凝土内部的温升与表面温度的变化值，应在大体积混凝土内埋设若干个测温点，测量混凝土中心的最高温升，和混凝土表面下100mm处表面温度，等1-5d每2h测温一次，第6天后，每

4h测温一次，测致温度稳定为止。

5.13混凝土应采取机械振捣。振捣棒操作要做到快插慢拔，在振捣过程中，宜将振捣棒上下略有抽动，以使振动均匀。每点振捣时间一般以20-30s为宜，但还应适混凝土表面呈水平不再显著下沉、不再出现气泡、表面泛出灰浆为止准。分层浇筑时，振捣棒应插入下层5cm左右，以消除两层之间的接缝。振捣时要防止振动模板，并应尽量避免碰撞钢筋、管道、预埋件等。每振捣完一段，应随机用铁锹摊平拍实。

5.14为了减少大体积混凝土底板的内外约束，浇筑前宜在底板设置滑移层。为了减少分块间后浇缝处钢筋的连接约束，应将钢筋的连接设置在后浇缝处（在设计允许的前提下）。设置滑移层可以采取以下做法：

5.14.1在基层设置沥青油毡层或其它类似做法

5.14.2利用防水层上的保护层在其早期强度较低时，浇筑底板大体积混凝土；

5.14.3在岩基等基层上铺设250㎜厚级配砂石层，作为缓冲层。

6.大体积混凝土的养护

6.1养护时间：为了保证新浇筑的混凝土有适宜的硬化条件，防止在早期由于干缩而产生裂缝，大体积混凝土浇筑完毕后，应在12h内加以覆盖和浇水。具体要求是：普通硅酸盐水泥拌制的混凝土不得少于14天；矿渣水泥，火山灰质水泥、大坝水泥、矿渣大坝水泥拌制的混凝土不得少于21天。

6.2养护方法：大体积混凝土养护方法，分降温法和保温法两种。降温法，即在混凝土浇筑成型后，用蓄水、洒水或喷水养护；保温法是在混凝土成型后，使用保温材料覆盖养护（如塑料薄膜、草袋等）及薄膜养生液养护，可视具体条件选用。

夏季施工时，砼一般可使用草袋覆盖、洒水、喷水养护或喷刷养生液养护。

冬期施工时，由于环境气温较低，一般可利用保温材料以提高浇筑的混凝土表面和四周温度，减少混凝土的内外温差。另外亦可使用薄膜养生液、塑料薄膜等封闭料，来封闭混凝土中多余拌合水，以实现混凝土的自养护。但应选用低温下成膜性能好的养生液。养生液要求涂刷均匀，最好能互相垂直地涂刷两道，或用农用喷雾器进行喷涂。

7.大体积混凝土的测温

为了掌握大体积混凝土的升温和降温的变化规律以及各种材料在各种条件下的湿度影响，需要对混凝土进行温度监测控制。

7.1测温点的布置。必须内有代表性和可比性。沿浇筑的高度，应布置在底部、中部和表面，垂直测点间距一般为500～800㎜；平面则应布置在边缘与中间，平面测点间距一般为2.5～5m。当使用热电偶温度计时，其插入深度可按实际需要和具体情况而定，一般应不小于热电偶外径的6～10倍，则测温点的布置，距边角的表面应大于50㎜。采用预留测温孔洞方法测温时，一个测温孔只能反映一个点数据。不应采取通过沿孔洞高度变动温度计的方法来测竖孔中不同高度位置的温度。

7.2测温制度。在混凝土温度上升阶段每2～4h测一次，温度下降阶段每8h 测一次，同时应测大气温度。所有测温孔均应编号，进行混凝土内部不同深度和表面温度的测量。测温工作应由经过培训、责任心强的专人进行。测温记录，应交技术负责人阅签，并作为对混凝土施工和质量的控制依据。

在测温过程中，当发现温度差超过25oC时，应及时加强保温或延缓拆除保

温材料，以防止混凝土产生温差应力和裂缝。

三．基础工程中大体积混凝土裂缝产生的原因

大体积混凝土结构在升温和随之而来的降温过程中，产生裂缝的主要原因是：

1.内外温差

混凝土内部热量积聚不宜散发，外部则散热较快。无论在升温或降温的过程中，混凝土表面的温度总低于内部温度。即使在硬化后期水化热散尽，结构温度已接近周围气温,这时若受到寒潮侵袭，气温骤降，结构表面急冷，仍会产生内外温差。这种温差造成内部和外部热胀冷缩的程度不同，就在混凝土表面产生拉应力（又称内约束力），当温差大到一定程度，表面的拉应力超过当时的极限抗拉强度时，混凝土表面就会产生裂缝。

2.收缩作用

温升造成热胀，降温产生冷缩。混凝土在浇筑过程中因其处于流动状态或只有很低的强度，水化热造成的热胀受到很小的约束，而混凝土硬化后发生收缩（此时还有干缩），将受到地基强大的约束，产生很大的外约束力。这种约束在基础内产生的拉应力超过此时混凝土的极限抗拉强度时，就会在基础内部产生裂缝。

表面裂缝与内部裂缝叠加起来，形成了贯穿裂缝，造成严重危害。而混凝土是含有多结构的非匀质体，要想其中不出现任何裂缝是不可能的，但必须防止影响结构正常使用的有害裂缝出现，即将裂缝控制在规定允许的范围之内。而如何控制大体积混凝土的裂缝呢？这必须要知道大体积混凝土裂缝的影响因素。

四、基础工程中大体积混凝土裂缝的影响因素

混凝土在施工阶段，随着温度的变化而发生膨胀与收缩，而产生裂缝，对于在施工阶段所产生温度裂缝，使其内部矛盾发展的结果。一方面是混凝土由于内部温差而产生应力和应变，另一方面是结构物的外部约束和混凝土各质点间的约束，应阻止这种应变。一旦温度应力超过混凝土能承受的抗拉强度时，即会出现裂缝。影响这种裂缝产生的因素主要有：

1.水泥水化热

水泥水化热是大体积混凝土中的主要温度因素。水泥在水化的过程中产生大量的热量，每克水泥放出的热量达到502.42J/g，而大体积混凝土结构物一般断面较厚，水泥发出的热量聚集在结构物内部不易散失。实测表明，水泥水化热引起的温升，在建筑工程中一般为20-30℃，甚至更高，而它在1～3天内放出的热量是总热量的一半。混凝土内部的最高温度多发生在浇筑后3～5天内，当混凝土内部与表面温差过大时，就会产生温度应力和温度变形，温度应力与温度成正比。而混凝土内部的温度与混凝土及水泥用量有关，即混凝土结构尺寸越大，温度应力也越大，因而引起裂缝的可能性也越大，当这种温度应力超过混凝土内外的约束力时，就会产生裂缝。

2.外界气温变化的影响

大体积混凝土在施工阶段，外界气温变化的影响是显而易见的。混凝土内部温度是由于水泥水化热的绝对温度、浇筑温度和混凝土的散热温度三者叠加。其中浇筑温度与外界气温有直接的联系，外界气温越高，浇筑温度也越高。当温度下降较快，会大大增加外层与内部的温度梯度，从而产生温差和温度应力，这对混凝土是极为不利的。

3.混凝土结构的约束

基础工程中大体积钢筋混凝土与地基浇筑在一起，当温度变化时，受下部地基的限制，因而产生外部约束力。混凝土在早期温度上升时，混凝土的弹性模量小，徐变和应力松弛度大，因而压应力较小，但当温度下降时，产生较大的拉应力，若超过混凝土的抗拉强度，混凝土会产生垂直裂缝。混凝土内部由于水泥水化热而形成中心温度高，热膨胀大，而在中心产生压应力，在表面产生拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度和钢筋的约束作用时同样会产生裂缝。

4.混凝土的收缩变形

混凝土中80%的水分要蒸发，约20%的水分是水泥硬化所必需的。由于多余水分的蒸发，会引起混凝土体积收缩（干缩），这种收缩变形不受约束条件的影响。若有约束，即可引起混凝土的开裂，并随着龄期的增长而增加发展。如果混凝土收缩后在处于水饱和状态，还可恢复膨胀，几乎达到原来的体积。干湿交替将引起混凝土体积的交替变化，这对大体积混凝土是很不利的。

五、防止基础工程中大体积混凝土裂缝的主要措施

1.合理选择混凝土的配合比，尽量选用水化热低和安定性好的水泥，并在满足设计强度要求的前提下，尽可能减少水泥用量，以减少水泥的水化热。从实践经验看，水泥用量控制在450kg/m3是可以防止裂缝出现的。

2.控制石子、砂子的含泥量不超过1%和3%。

3.根据施工季节的不同，可分别采用降温法和保温法施工。夏季主要用降温法施工，即在搅拌混凝土时掺入冰水，一般温度可控制在5-10oC，在浇筑混凝土后采用冰水养护降温，但要注意水温和混凝土温度之差不超过20oC，或采用覆盖材料养护。冬季可以采用保温法施工，利用保温模板和保温材料防止冷空气侵袭，以达到减小混凝土内外温差的目的。

4.采用分层分段法浇筑混凝土。分层振捣密实以使混凝土的水化热能尽快散失。还可采用二次振捣的方法，增加混凝土的密实度，提高抗裂能力，使上下两层混凝土在初凝前结良好。也可采用在下层混凝土面上预留沟槽，以加强上下层混凝土的连接。

5.作好测温工作，控制混凝土的内部温度与表面温度，以使表面温度与环境温度之差不超过25oC。

6.在混凝土中掺加少量磨细的粉煤灰和减水剂，以减少水泥用量。也可掺加缓凝剂，推迟水化热的峰值期。

7.掺入适量的微膨胀剂或膨胀水泥，使混凝土得到补偿收缩，减少混凝土的温度应力。

8.改善约束条件。根据工程特点，可以采取某些措施，降低外约束力。例如在大体积混凝土下设置滑动的垫层，通常作法是在垫层混凝土上，先铺一层低强度水泥砂浆，以降低新旧混凝土之间的约束力。为了防止护坡桩对混凝土的约束力，还可在大体积混凝土四周与护坡桩之间砌筑隔离墙，既作为模板，又减小了大体积混凝土的外约束力。

9.设置后浇缝。当大体积混凝土平面尺寸过大时，可以适当设置后浇缝，以减小外约束力和温度应力，同时也有利于散热，降低混凝土的内部温度。

10.当分层浇筑时，为了保证每个浇筑层上下均有温度筋，可建议设计者将温度筋作适当调整。温度筋宜细密，一般用?8钢筋，间距15㎝，双向布筋，这样可以增强抵抗温度应力的能力。上层钢筋的绑扎，应力争在浇筑下层混凝土后进行，这样便于混凝土的保温覆盖和保持钢筋的整洁。对于一次绑扎成形的钢筋

网架，混凝土下料高度过大时，应采用溜槽或串筒下料，防止混凝土离析。

11.混凝土中掺加一定数量的毛石。这样可以减少水泥用量，同时毛石还可吸收混凝土中一定的水化热，这是防止基础工程中大体积混凝土产生裂缝的良好措施。

六、小结

基础工程中大体积混凝土的施工是一项系统工程，必须以材料、设计、施工和维护四个方面加以综合解决。设计方面,要积极采用先进技术,配合成熟的技术措施,抗放兼施,以抗为主,在理论上提出可行的施工工艺和合理的控制措施,在实践操作中采用切实可行的技术，在经济上合理节约；材料的配置和施工组织方面,要科学组织,合理安排,确保大体积砼的质量,严格按照施工规范、规程操作,不断改进操作工艺,加强养护，采取合理的技术措施,以提高基础工程中大体积混凝土结构的质量，进而提高混凝土结构物的整体质量。

参考文献：

【1】刘津明. 混凝土结构施工技术机械工业出版社

【2】赵志缙，赵帆.高层建筑施工（第二版）中国建筑工业出版社