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摘要：水泥混凝土在水化过程中会放出大量的热量，当混凝土的体积较大时，这些热量因不能及时地消耗掉而在其内部聚集，当混凝土内外温差达到一定程度之后就会发生开裂现象，这对大体积混凝土来说是致命的伤害，在施工过程中要极力避免，导致混凝土出现温度裂缝的因素有很多，本文从原材料、施工技术、养护方式等方面对控制温度裂缝进行了综合评价。
关键词：混凝土；温度；裂缝；控制措施
文章编号：1674-3954（2013）09-0112-02
1 前言
大体积混凝土多用于坝体、基础等重要结构，对混凝土的整体性、防水性和抗渗性要求很高，但由于其水泥用量大，内部会产生大量的热不能及时排除，使得内部温度急剧升高（可达80℃），这首先会使得浆体出现膨胀，在降温阶段，又会出现温度收缩而会使得混凝土内部出现严重的贯穿性裂缝，严重降低了混凝土的整体性和抗渗性，使其耐久性大打折扣。自1930年以来，工程师们才开始注意到大体积混凝土的温度裂缝问题，美国人在1933年建造胡佛大坝时对大体积混凝土进行了全面研究，相继开发了许多措施，这些措施对今后产生了重要影响。从那以来，全世界都开始大量地建造大体积混凝土，也积攒了大量的控制大体积混凝土温度裂缝的措施，本文从原材料、施工技术、养护方式、使用环境等方面对控制温度裂缝的措施进行了综合评价。
2 原材料措施
2.1用低热水泥
水泥熟料中，放热量较大的相是C3A与C3S，若能降低这两相的含量，就能大大地降低混凝土结构内部的水化热，所谓低热水泥，是以C2S为主导矿物，C3S含量较低的水泥，由于其C2S含量高，不仅降低了体系的水化热，而且能大大提高其后期强度，一些研究结果表明，纯C2S浆体1年的强度可达到与同龄期的C3S浆体的强度，此后C2S漿体的强度将会超过C3S浆体的强度，而其绝热温升比中热硅酸盐水泥混凝土低35℃左右，同时由于C2S的烧成温度要低于C3S，因此用低热水泥也能降低能耗。日本在上世纪90年代建设明石海峡大桥时开发出了一种以中热比特兰水泥为基础的添加矿渣和粉煤灰的三元超低热水泥，可以有效地降低水化热，同时早期强度降低不多而后期强度有所增长。表1给出的是这种水泥与中热波特兰水泥的对比，可以看到，超低热水泥的水化热显著低于中低热波特兰水泥。
2.2降低水泥用量
混凝土中热量的主要来源是水泥，水泥用量越大，能产生的热量越大，因此要降低其水化热，也可通过降低水泥用量来实现，这实际上也是研究大体积混凝土最先使用的方法，平均来说，大体积混凝土中的水泥用量已经从30年代的225kg/m3降低到了现在的160kg/m3。
2.3骨料的选择
在选择粗骨料时，可根据施工条件，尽可能选用粒径较大、质量优良、级配良好的砾石，这样既可以减小用水量，也可相应较小水泥用量，还可以减小混凝土的收缩和泌水的发生。现在大体积混凝土中的骨料最大粒径可达150mm。
在选择细骨料时，尽可能选用平均粒径较大的中粗砂，从而降低混凝土的干缩，减小水化热，对混凝土的裂缝控制有重要影响。
2.4添加掺合料
掺用粉煤灰可以取代部分水泥用量，从而降低混凝土的水化热，同时利用粉煤灰的活性效应，使混凝土更加致密，提高抗渗性能；由于掺加粉煤灰后使混凝土中的浆量增多，减少了混凝土拌合物的离析和泌水现象，改善了混凝土的和易性，提高了混凝土的均质性。
2.5添加外加剂和聚合物
可向体系中添加高效缓凝剂和减水剂，这有两个作用：一方面可相应地减少用水量和水泥用量，降低了混凝土的水化热；另一方面可延缓混凝土的凝结时间，延缓水泥水化放热速度，推迟放热峰的出现时间并降低最高温的峰值，而达到减少浇筑过程中出现施工缝的可能性。此外还可通过掺加膨胀剂，使混凝土产生体积微膨胀，在混凝土中建立预压应力，利用补偿收缩性能抵抗混凝土的干缩，抵制裂缝产生，提高混凝土的抗裂抗渗性能。
另外向水泥中加一定量的聚合物对其进行改性，也能在一定程度上降低水泥的水化热，如图1所示，随着聚合物掺量的增加，水泥的放热峰值显著减小。
3 施工技术
施工前一定要周密计划，保证混凝土的供应，对现场混凝土泵车进行合理的安排和调度，安排好施工顺序，尽量使混凝土浇注一次成型，浇注尽量连续进行，间歇时间不超过6h，如有特殊情况，混凝土在4h以后仍不能连续浇注，徐在已浇注的混凝土表面上插12段插筋，长度为1m，间距50mm，呈梅花形布置，同时将混凝土表面用薄膜加草席等覆盖住，以防出现施工裂缝。
3.1施工时间
特别是在炎热的夏季，应该避免白天温度最高的时候浇筑，应该尽量将浇筑时间控制在下午四点到凌晨四点之间，尽可能地降低混凝土的出机温度。
3.2控制混凝土的出罐和入墨温度
要尽量降低混凝土的出罐和入模温度，在搅拌站和施工现场尽可能地建设临时的混凝土罐车遮阳篷，无论是空车候料还是满载待放，均要将罐车放于阴凉处，以降低罐车内部的温度，同时对砂、石子进行覆盖，尤其是夏天施工，要尽可能地避免原材料受阳光直晒，在石子入罐前，可视情况用自来水对石子进行冲洗，一方面可降低石子的含泥量，又能在一定程度上降低石子的温度。夏天施工时，在施工现场对满载待放的罐车用草袋覆盖并保持用自来水冲淋润湿，能有效地降低混凝土的入模温度。
3.3二次振捣
混凝土浇筑后的最初几小时，是水泥水化、水分蒸发、析出、混凝土的沉陷和收缩最明显的时期，这是由于混凝土拌合料中存有大量的多余水分，固体颗粒在混凝土凝结之前要下沉，水分就会上升并由表面析出，加上水分的蒸发和水泥浆凝固过程中的体积收缩，造成了混凝土的沉陷以及收缩裂缝，而采用二次振捣，可使坍落度已经消失的混凝土拌合物重新振捣液化，消除了粗骨料、水平钢筋预埋件等下面的积水周围的水膜，使这些水分与周围的砂浆重新拌和均匀。同时由于二次振捣前混凝土本来已初步凝结，坍落度已经消失，二次振捣停止后就又很快凝固，这样就最终防止了水分的再次上升和由此形成的渗水通道，减少了孔隙和气泡，增加了混凝土的密实度，在很大程度上减少了混凝土的塑性收缩和沉降裂缝。 3.4水管冷却
多数的大体积混凝土，其内部的冷却过程十分缓慢，常需要几年甚至几十年的时间。为了加快工程施工进度，同时又有效地降低内部温度，减小温度应力，防止开裂的发生，在多数的大体积混凝土施工中，均采用在混凝土内部布置冷却水管来进行人工降温。水管冷却过程通常分为一期冷却和二期冷卻。一期冷却是在混凝土刚浇筑完甚至正浇筑时就开始进行，以削减水化热温升；二期冷却是在后浇筑前进行的，主要目的是为了把混凝土温度降至稳定温度。此外还可进行三期冷却，即在入冬前对高温混凝土进行一次中期冷却，以减小可能产生的过大的温度应力。
3.5布置抗裂钢筋
在孔洞周围、变断面部位、转角处等增配了一定量的抗裂钢筋，能较好地减少由于温度变化和混凝土收缩而产生的应力集中，可避免混凝土裂缝的发生。
4 养护措施
浇注结束后要对混凝土的温度进行监测，在浇注前应该每隔7m设置一个测温点，3d以内，应该每2h进行一次系统测温（包括起表面温度和大气温度），3d以后，每4h进行一次系统测温，测温的目的是保证混凝土内部与表面的温差不超过25℃，若温差较大时，可加厚覆盖层的厚度，而当大气温度较高时，也可掀开覆盖层进行散热。
要加强混凝土的早期养护，尤其是高温天气，在混凝土初凝后就必须洒水保温养护，混凝土终凝后应及时进行蓄水或覆盖浅水养护，养护时间应按规定执行。当气温低于50℃时，混凝土的水泥水化凝结速度大为降低，其中的水分也不易蒸发出来，混凝土不会发生脱水现象，不得向混凝土表面洒水，而应当覆盖保温，加快混凝土中水泥水化的凝结速度。
5 结论
混凝土施工过程的每一个环节都非常关键，控制不好都会导致大体积混凝土出现温度裂缝，因此每个环节都要严格把关，不可松懈，确保工程质量不出问题。有效地控制混凝土温度裂缝的出现，应该做到如下几点：
（1）要设计合理的配合比，选择合适的原材料。
（2）施工过程中要尽量降低混凝土的入模温度，在混凝土浇筑成功后，再来降低其内部的温度要比降低入模温度程序更复杂、费用更高。
（3）一定要严格按照先期制定的施工方案组织施工，确保混凝土施工的连续性，同时要对随时出现的意外情况进行实时分析，制定相应的应急措施。
（4）加强养护与温度监控。特别是加强早期养护是有效控制温度裂缝的重要手段。
关键词：混凝土；温度；裂缝；控制措施
文章编号：1674-3954（2013）09-0112-02
1 前言
大体积混凝土多用于坝体、基础等重要结构，对混凝土的整体性、防水性和抗渗性要求很高，但由于其水泥用量大，内部会产生大量的热不能及时排除，使得内部温度急剧升高（可达80℃），这首先会使得浆体出现膨胀，在降温阶段，又会出现温度收缩而会使得混凝土内部出现严重的贯穿性裂缝，严重降低了混凝土的整体性和抗渗性，使其耐久性大打折扣。自1930年以来，工程师们才开始注意到大体积混凝土的温度裂缝问题，美国人在1933年建造胡佛大坝时对大体积混凝土进行了全面研究，相继开发了许多措施，这些措施对今后产生了重要影响。从那以来，全世界都开始大量地建造大体积混凝土，也积攒了大量的控制大体积混凝土温度裂缝的措施，本文从原材料、施工技术、养护方式、使用环境等方面对控制温度裂缝的措施进行了综合评价。
2 原材料措施
2.1用低热水泥
水泥熟料中，放热量较大的相是C3A与C3S，若能降低这两相的含量，就能大大地降低混凝土结构内部的水化热，所谓低热水泥，是以C2S为主导矿物，C3S含量较低的水泥，由于其C2S含量高，不仅降低了体系的水化热，而且能大大提高其后期强度，一些研究结果表明，纯C2S浆体1年的强度可达到与同龄期的C3S浆体的强度，此后C2S漿体的强度将会超过C3S浆体的强度，而其绝热温升比中热硅酸盐水泥混凝土低35℃左右，同时由于C2S的烧成温度要低于C3S，因此用低热水泥也能降低能耗。日本在上世纪90年代建设明石海峡大桥时开发出了一种以中热比特兰水泥为基础的添加矿渣和粉煤灰的三元超低热水泥，可以有效地降低水化热，同时早期强度降低不多而后期强度有所增长。表1给出的是这种水泥与中热波特兰水泥的对比，可以看到，超低热水泥的水化热显著低于中低热波特兰水泥。
2.2降低水泥用量
混凝土中热量的主要来源是水泥，水泥用量越大，能产生的热量越大，因此要降低其水化热，也可通过降低水泥用量来实现，这实际上也是研究大体积混凝土最先使用的方法，平均来说，大体积混凝土中的水泥用量已经从30年代的225kg/m3降低到了现在的160kg/m3。
2.3骨料的选择
在选择粗骨料时，可根据施工条件，尽可能选用粒径较大、质量优良、级配良好的砾石，这样既可以减小用水量，也可相应较小水泥用量，还可以减小混凝土的收缩和泌水的发生。现在大体积混凝土中的骨料最大粒径可达150mm。
在选择细骨料时，尽可能选用平均粒径较大的中粗砂，从而降低混凝土的干缩，减小水化热，对混凝土的裂缝控制有重要影响。
2.4添加掺合料
掺用粉煤灰可以取代部分水泥用量，从而降低混凝土的水化热，同时利用粉煤灰的活性效应，使混凝土更加致密，提高抗渗性能；由于掺加粉煤灰后使混凝土中的浆量增多，减少了混凝土拌合物的离析和泌水现象，改善了混凝土的和易性，提高了混凝土的均质性。
2.5添加外加剂和聚合物
可向体系中添加高效缓凝剂和减水剂，这有两个作用：一方面可相应地减少用水量和水泥用量，降低了混凝土的水化热；另一方面可延缓混凝土的凝结时间，延缓水泥水化放热速度，推迟放热峰的出现时间并降低最高温的峰值，而达到减少浇筑过程中出现施工缝的可能性。此外还可通过掺加膨胀剂，使混凝土产生体积微膨胀，在混凝土中建立预压应力，利用补偿收缩性能抵抗混凝土的干缩，抵制裂缝产生，提高混凝土的抗裂抗渗性能。
另外向水泥中加一定量的聚合物对其进行改性，也能在一定程度上降低水泥的水化热，如图1所示，随着聚合物掺量的增加，水泥的放热峰值显著减小。
3 施工技术
施工前一定要周密计划，保证混凝土的供应，对现场混凝土泵车进行合理的安排和调度，安排好施工顺序，尽量使混凝土浇注一次成型，浇注尽量连续进行，间歇时间不超过6h，如有特殊情况，混凝土在4h以后仍不能连续浇注，徐在已浇注的混凝土表面上插12段插筋，长度为1m，间距50mm，呈梅花形布置，同时将混凝土表面用薄膜加草席等覆盖住，以防出现施工裂缝。
3.1施工时间
特别是在炎热的夏季，应该避免白天温度最高的时候浇筑，应该尽量将浇筑时间控制在下午四点到凌晨四点之间，尽可能地降低混凝土的出机温度。
3.2控制混凝土的出罐和入墨温度
要尽量降低混凝土的出罐和入模温度，在搅拌站和施工现场尽可能地建设临时的混凝土罐车遮阳篷，无论是空车候料还是满载待放，均要将罐车放于阴凉处，以降低罐车内部的温度，同时对砂、石子进行覆盖，尤其是夏天施工，要尽可能地避免原材料受阳光直晒，在石子入罐前，可视情况用自来水对石子进行冲洗，一方面可降低石子的含泥量，又能在一定程度上降低石子的温度。夏天施工时，在施工现场对满载待放的罐车用草袋覆盖并保持用自来水冲淋润湿，能有效地降低混凝土的入模温度。
3.3二次振捣
混凝土浇筑后的最初几小时，是水泥水化、水分蒸发、析出、混凝土的沉陷和收缩最明显的时期，这是由于混凝土拌合料中存有大量的多余水分，固体颗粒在混凝土凝结之前要下沉，水分就会上升并由表面析出，加上水分的蒸发和水泥浆凝固过程中的体积收缩，造成了混凝土的沉陷以及收缩裂缝，而采用二次振捣，可使坍落度已经消失的混凝土拌合物重新振捣液化，消除了粗骨料、水平钢筋预埋件等下面的积水周围的水膜，使这些水分与周围的砂浆重新拌和均匀。同时由于二次振捣前混凝土本来已初步凝结，坍落度已经消失，二次振捣停止后就又很快凝固，这样就最终防止了水分的再次上升和由此形成的渗水通道，减少了孔隙和气泡，增加了混凝土的密实度，在很大程度上减少了混凝土的塑性收缩和沉降裂缝。 3.4水管冷却
多数的大体积混凝土，其内部的冷却过程十分缓慢，常需要几年甚至几十年的时间。为了加快工程施工进度，同时又有效地降低内部温度，减小温度应力，防止开裂的发生，在多数的大体积混凝土施工中，均采用在混凝土内部布置冷却水管来进行人工降温。水管冷却过程通常分为一期冷却和二期冷卻。一期冷却是在混凝土刚浇筑完甚至正浇筑时就开始进行，以削减水化热温升；二期冷却是在后浇筑前进行的，主要目的是为了把混凝土温度降至稳定温度。此外还可进行三期冷却，即在入冬前对高温混凝土进行一次中期冷却，以减小可能产生的过大的温度应力。
3.5布置抗裂钢筋
在孔洞周围、变断面部位、转角处等增配了一定量的抗裂钢筋，能较好地减少由于温度变化和混凝土收缩而产生的应力集中，可避免混凝土裂缝的发生。
4 养护措施
浇注结束后要对混凝土的温度进行监测，在浇注前应该每隔7m设置一个测温点，3d以内，应该每2h进行一次系统测温（包括起表面温度和大气温度），3d以后，每4h进行一次系统测温，测温的目的是保证混凝土内部与表面的温差不超过25℃，若温差较大时，可加厚覆盖层的厚度，而当大气温度较高时，也可掀开覆盖层进行散热。
要加强混凝土的早期养护，尤其是高温天气，在混凝土初凝后就必须洒水保温养护，混凝土终凝后应及时进行蓄水或覆盖浅水养护，养护时间应按规定执行。当气温低于50℃时，混凝土的水泥水化凝结速度大为降低，其中的水分也不易蒸发出来，混凝土不会发生脱水现象，不得向混凝土表面洒水，而应当覆盖保温，加快混凝土中水泥水化的凝结速度。
5 结论
混凝土施工过程的每一个环节都非常关键，控制不好都会导致大体积混凝土出现温度裂缝，因此每个环节都要严格把关，不可松懈，确保工程质量不出问题。有效地控制混凝土温度裂缝的出现，应该做到如下几点：
（1）要设计合理的配合比，选择合适的原材料。
（2）施工过程中要尽量降低混凝土的入模温度，在混凝土浇筑成功后，再来降低其内部的温度要比降低入模温度程序更复杂、费用更高。
（3）一定要严格按照先期制定的施工方案组织施工，确保混凝土施工的连续性，同时要对随时出现的意外情况进行实时分析，制定相应的应急措施。
（4）加强养护与温度监控。特别是加强早期养护是有效控制温度裂缝的重要手段。