摘要：根据工作实践全面剖析了大体积砼建造过程中裂痕产生的因素，从设计方法、砼原材料质量的把关和建造措施等诸多方面，一一介绍了市政道路桥梁大体积砼建造方法以及裂痕预防措施，期望减少大体积砼裂痕，提高大体积砼质量的目标。
关键词：大体积砼 建造方法 裂痕 措施
随着我国市政道路桥梁的快速发展，大体积砼普遍应用于市政道路桥梁建筑中，大体积砼经常出现的质量问题就是砼结构容易产生裂痕。为了防止裂痕，我们既要预防大体积砼内部最高温度和内外温差，也要从改善结构约束条件，砼性能等诸多方面进行预防。
一、大体积砼裂痕产生的因素
砼中产生裂痕有多种因素，主要是温度和湿度的变化，砼的脆性和不均匀性，以及结构不合理，原材料不合格，模板变形，基础不均匀沉降等。
砼硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到多方面的约束，又会在砼内部出现拉应力。气温的降低也会在砼表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出砼的抗裂能力时，即会出现裂痕。许多砼的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、时干时湿，表面干缩形变受到内部砼的约束，也往往导致裂痕。由于原材料不均匀，水灰比不稳定，及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块砼中其抗拉强度又是不均匀的，存在着许多抗拉能力很低，易于出现裂痕的薄弱部位。在钢筋砼中，拉应力主要是由钢筋承担，砼只是承受压应力。在素砼内或钢筋混凝上的边缘部位如果结构内出现了拉应力，则须依靠砼自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但是在建造中砼由最高温度冷却到运转期的稳定温度，往往在砼内部会产生相当大的拉应力。有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力，因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和建造极为重要。
二、注重四项设计措施，预防大体积砼的裂痕
1、设计中大体积砼宜选用中低强度砼，强度等级宜在C20-C35范围内，避免采用高强砼。
2、设计和采取合理的结构形式和合理的分块。大体积砼工程建造中如果允许设置水平建造缝，应根据裂痕的要求进行分块，且设置必要的连接。
3、合理设置分布钢筋，尽量采用小直径、密间距布置；
4、在改善结构物的约束条件不影响使用时（如承压式基础），宜在砼垫层上设置滑动层。
三、选择合适的原材料，优化混凝士配合比，预防大体积砼的裂痕
1、使用低热水泥，并尽量降低水泥用量
大体积砼产生裂痕的主要因素是水泥水化产生的水化热。由于矿物成分及掺加混合材数量不同，水泥的水化热差异比较大，铝酸三钙和硅酸三钙含量高的，水化热亦高，而混合材掺量多的水泥水化热则较低。为降低水化热、减小体积变形，大体积砼一般应使用水化热较低的中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥。如选用级配良好的骨料、采用后期强度作为设计强度、掺入混合料和减水剂等。
2、骨料选择
粗骨料宜优先选用自然连续级配和碎石，连续级配骨料配制砼具有较好的和易性，可以适当减少水泥用量，达到相应的强度，使砼均匀、易密实。而用碎石拌制的砼有较高的强度、良好的抗裂性能。细骨料宜选用中粗砂。通过试验表明每立方砼能够减少水泥用量20-25kg，通常，每立方砼减少10kg水泥，在绝热温升中，温度就会降低1℃。
3、掺加粉煤灰
掺加粉煤灰可以有效改善砼的干缩性和脆性，也可以降低砼的水化热。粉煤灰是大体积砼中防裂效果最好的一种外加剂。但粉煤灰的掺量不宜过大。否则会出现早期强度低、低温泌水大的缺点。
4、优化配合比
大体积砼配合比的原则是在满足强度要求的同时，尽量减少水泥用量，提高砼的流动性，改善砼的和易性。尤其是对砼和易性中的流动性和保水性，要反复进行试验，以选出比较合适的配合比。
5、发展特种砼
在大体积砼常用的特种砼有：纤维砼、微膨胀砼等。纤维砼通过纵横交错分布的高强度的细长纤维来增大砼的抗裂能力，从而达到限制裂痕发展，阻止其扩大的目的。微膨胀砼实质上就是膨胀应力对由温差和收缩产生拉应力的补偿。利用这种温差补偿效应，取得了防渗抗裂的效果。
四、采用合适建造措施 降低内外温差 预防大体积砼的裂痕
采用合适的建造措施不仅能节约建筑成本，还能有效降低大体积砼内外的温差，有效地减少裂痕的产生，提高大体积砼的质量。
1、分块浇筑
为了有效降低大体积砼的内外温差，在大体积砼建造过程中，常采用分块浇筑。分块浇筑又可分为分层浇筑法和分段跳仓浇筑法两种。分层浇筑法目前有全面分层法、分段分层法、斜面分层法3种浇注方案。全面分层法能够使砼均匀散热，不宜产生垂直裂痕，但要求砼的拌和、运输能够满足砼在初凝前连续浇筑，不产生水平建造缝；分段浇筑法适用于砼拌和能力低，对大体积混凝上抗渗要求不高的结构物；斜面分层法适用于平面尺寸较大但厚度较小的结构物。目前在市政道路桥梁大体积砼建造中，多采用一次性整体浇筑和全面分层多次浇筑。
2、降低浇筑温度
降低浇筑温度可以降低温差从而减小温度应力，其措施主要有预冷骨料和加冰搅拌等。浇筑时间最好安排在低温季节或夜间，若在高温季节建造，则应采取减小砼温度回升的措施，譬如尽量缩短砼的运输时间、加快砼的入仓覆盖速度、缩短砼的暴晒时间、砼运输工具采取隔热遮阳措施等。对于泵送砼的输送管道，应全程覆盖并洒以冷水，以减少砼在泵送过程中吸收太阳的辐射热，最大限度地降低砼的人模温度。在市政道路桥梁大体积砼的建造中比较实用的措施是做好水泥散热工作、对骨料浇水冷却、采用冷却拌和水和减小运输距离等。
3、合理安排建造进度
建造进度对大体积砼的温度的变化影响非常明显。特别应该注意的是分次、分层浇筑的间歇时间。选择上层砼覆盖的适宜时间应是在下层砼温度已降到一定值时，即上层砼温升倒加到下层后，下层砼温度回升值不大于原砼最高温升。在每次浇筑中，又分几层，其层间的间隔时间应尽量缩短。必须在上层砼初凝之前，开始浇筑下层砼。层间最长的时间间隔不大于砼的初凝时间。
4、改善砼的搅拌工艺和采用次振捣，提高砼的抗裂性
大量建造现场试验证明，改善砼的搅拌工艺，采用二次投料的砂浆裹石或净浆裹石的搅拌新工艺，可使砼强度提高10%左右，相应地也提高了砼的抗拉强度和极限抗拉值。而采用二次振捣，能排除砼因泌水在粗集料、水平钢筋下部生成的水分和空隙，提高砼与钢筋之间的握裹力，使砼的抗压强度提高10%—20%。
埋设冷却水管
埋设水管用连续流动的冷水可以降低砼的温度，可以把砼块体冷却到稳定的体积。冷却水管大多采用直径为25mm或19mm薄壁钢管或铝管，按照中心距1.5～3m交错排列，水管上下层间距宜为1.5-3m，并通过立管连接。在浇筑开始水管覆盖一层砼后即应开始通水，通水持续时间应足以保证砼第二次温升不超过初次温升，较小的大体积砼当到达最高温度并开始下降时应停止通水，要避免使砼开裂的大陡的温度梯度，冷却速度以每天温度下降0.6℃左右为好。
总之，在市政道路桥梁大体积砼建造过程中，采用合理的设计措施，正确选择原材料，采用科学的建造措施，严格建造管理，就可以提高砼本身抗拉性能，减少大体积砼裂痕的产生，保证工程质量，避免因出现裂痕而影响工程的质量甚至导致结构垮塌的事故的发生。
参考文献
[1]王铁梦著. 工程结构裂痕预防，北京：中国建筑工业出版社，1997
[2]曹同方. 商品砼早期裂痕的成因及预防措施[J ] .混凝土，2000 ， （5）
[3]赵文俊，工葆霞. 预拌泵送砼建造中裂痕预防措施[J]，建造方法，2001 ，30（5） ：11212
关键词：大体积砼 建造方法 裂痕 措施
随着我国市政道路桥梁的快速发展，大体积砼普遍应用于市政道路桥梁建筑中，大体积砼经常出现的质量问题就是砼结构容易产生裂痕。为了防止裂痕，我们既要预防大体积砼内部最高温度和内外温差，也要从改善结构约束条件，砼性能等诸多方面进行预防。
一、大体积砼裂痕产生的因素
砼中产生裂痕有多种因素，主要是温度和湿度的变化，砼的脆性和不均匀性，以及结构不合理，原材料不合格，模板变形，基础不均匀沉降等。
砼硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到多方面的约束，又会在砼内部出现拉应力。气温的降低也会在砼表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出砼的抗裂能力时，即会出现裂痕。许多砼的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、时干时湿，表面干缩形变受到内部砼的约束，也往往导致裂痕。由于原材料不均匀，水灰比不稳定，及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块砼中其抗拉强度又是不均匀的，存在着许多抗拉能力很低，易于出现裂痕的薄弱部位。在钢筋砼中，拉应力主要是由钢筋承担，砼只是承受压应力。在素砼内或钢筋混凝上的边缘部位如果结构内出现了拉应力，则须依靠砼自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但是在建造中砼由最高温度冷却到运转期的稳定温度，往往在砼内部会产生相当大的拉应力。有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力，因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和建造极为重要。
二、注重四项设计措施，预防大体积砼的裂痕
1、设计中大体积砼宜选用中低强度砼，强度等级宜在C20-C35范围内，避免采用高强砼。
2、设计和采取合理的结构形式和合理的分块。大体积砼工程建造中如果允许设置水平建造缝，应根据裂痕的要求进行分块，且设置必要的连接。
3、合理设置分布钢筋，尽量采用小直径、密间距布置；
4、在改善结构物的约束条件不影响使用时（如承压式基础），宜在砼垫层上设置滑动层。
三、选择合适的原材料，优化混凝士配合比，预防大体积砼的裂痕
1、使用低热水泥，并尽量降低水泥用量
大体积砼产生裂痕的主要因素是水泥水化产生的水化热。由于矿物成分及掺加混合材数量不同，水泥的水化热差异比较大，铝酸三钙和硅酸三钙含量高的，水化热亦高，而混合材掺量多的水泥水化热则较低。为降低水化热、减小体积变形，大体积砼一般应使用水化热较低的中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥。如选用级配良好的骨料、采用后期强度作为设计强度、掺入混合料和减水剂等。
2、骨料选择
粗骨料宜优先选用自然连续级配和碎石，连续级配骨料配制砼具有较好的和易性，可以适当减少水泥用量，达到相应的强度，使砼均匀、易密实。而用碎石拌制的砼有较高的强度、良好的抗裂性能。细骨料宜选用中粗砂。通过试验表明每立方砼能够减少水泥用量20-25kg，通常，每立方砼减少10kg水泥，在绝热温升中，温度就会降低1℃。
3、掺加粉煤灰
掺加粉煤灰可以有效改善砼的干缩性和脆性，也可以降低砼的水化热。粉煤灰是大体积砼中防裂效果最好的一种外加剂。但粉煤灰的掺量不宜过大。否则会出现早期强度低、低温泌水大的缺点。
4、优化配合比
大体积砼配合比的原则是在满足强度要求的同时，尽量减少水泥用量，提高砼的流动性，改善砼的和易性。尤其是对砼和易性中的流动性和保水性，要反复进行试验，以选出比较合适的配合比。
5、发展特种砼
在大体积砼常用的特种砼有：纤维砼、微膨胀砼等。纤维砼通过纵横交错分布的高强度的细长纤维来增大砼的抗裂能力，从而达到限制裂痕发展，阻止其扩大的目的。微膨胀砼实质上就是膨胀应力对由温差和收缩产生拉应力的补偿。利用这种温差补偿效应，取得了防渗抗裂的效果。
四、采用合适建造措施 降低内外温差 预防大体积砼的裂痕
采用合适的建造措施不仅能节约建筑成本，还能有效降低大体积砼内外的温差，有效地减少裂痕的产生，提高大体积砼的质量。
1、分块浇筑
为了有效降低大体积砼的内外温差，在大体积砼建造过程中，常采用分块浇筑。分块浇筑又可分为分层浇筑法和分段跳仓浇筑法两种。分层浇筑法目前有全面分层法、分段分层法、斜面分层法3种浇注方案。全面分层法能够使砼均匀散热，不宜产生垂直裂痕，但要求砼的拌和、运输能够满足砼在初凝前连续浇筑，不产生水平建造缝；分段浇筑法适用于砼拌和能力低，对大体积混凝上抗渗要求不高的结构物；斜面分层法适用于平面尺寸较大但厚度较小的结构物。目前在市政道路桥梁大体积砼建造中，多采用一次性整体浇筑和全面分层多次浇筑。
2、降低浇筑温度
降低浇筑温度可以降低温差从而减小温度应力，其措施主要有预冷骨料和加冰搅拌等。浇筑时间最好安排在低温季节或夜间，若在高温季节建造，则应采取减小砼温度回升的措施，譬如尽量缩短砼的运输时间、加快砼的入仓覆盖速度、缩短砼的暴晒时间、砼运输工具采取隔热遮阳措施等。对于泵送砼的输送管道，应全程覆盖并洒以冷水，以减少砼在泵送过程中吸收太阳的辐射热，最大限度地降低砼的人模温度。在市政道路桥梁大体积砼的建造中比较实用的措施是做好水泥散热工作、对骨料浇水冷却、采用冷却拌和水和减小运输距离等。
3、合理安排建造进度
建造进度对大体积砼的温度的变化影响非常明显。特别应该注意的是分次、分层浇筑的间歇时间。选择上层砼覆盖的适宜时间应是在下层砼温度已降到一定值时，即上层砼温升倒加到下层后，下层砼温度回升值不大于原砼最高温升。在每次浇筑中，又分几层，其层间的间隔时间应尽量缩短。必须在上层砼初凝之前，开始浇筑下层砼。层间最长的时间间隔不大于砼的初凝时间。
4、改善砼的搅拌工艺和采用次振捣，提高砼的抗裂性
大量建造现场试验证明，改善砼的搅拌工艺，采用二次投料的砂浆裹石或净浆裹石的搅拌新工艺，可使砼强度提高10%左右，相应地也提高了砼的抗拉强度和极限抗拉值。而采用二次振捣，能排除砼因泌水在粗集料、水平钢筋下部生成的水分和空隙，提高砼与钢筋之间的握裹力，使砼的抗压强度提高10%—20%。
埋设冷却水管
埋设水管用连续流动的冷水可以降低砼的温度，可以把砼块体冷却到稳定的体积。冷却水管大多采用直径为25mm或19mm薄壁钢管或铝管，按照中心距1.5～3m交错排列，水管上下层间距宜为1.5-3m，并通过立管连接。在浇筑开始水管覆盖一层砼后即应开始通水，通水持续时间应足以保证砼第二次温升不超过初次温升，较小的大体积砼当到达最高温度并开始下降时应停止通水，要避免使砼开裂的大陡的温度梯度，冷却速度以每天温度下降0.6℃左右为好。
总之，在市政道路桥梁大体积砼建造过程中，采用合理的设计措施，正确选择原材料，采用科学的建造措施，严格建造管理，就可以提高砼本身抗拉性能，减少大体积砼裂痕的产生，保证工程质量，避免因出现裂痕而影响工程的质量甚至导致结构垮塌的事故的发生。
参考文献
[1]王铁梦著. 工程结构裂痕预防，北京：中国建筑工业出版社，1997
[2]曹同方. 商品砼早期裂痕的成因及预防措施[J ] .混凝土，2000 ， （5）
[3]赵文俊，工葆霞. 预拌泵送砼建造中裂痕预防措施[J]，建造方法，2001 ，30（5） ：11212
