【正文】 16R—00）的解釋是：“任意體量的混凝土，當其尺寸大到必須采取預防措施控制由于水泥水化熱和體積變化以最大限度減少裂縫時，均可稱為大體積混凝土”（concrete, massany volume of concrete with dimensions large enough to require that measures be taken to cope with generation of heat from hydration of the cement and attendant volume change , to minimize cracking）。而日本建筑學會標準(JASS5)的解釋為：“結構斷面最小厚度在80cm以上，同時水化熱引起混凝土內部的最高溫度與外界氣溫之差預計超過25℃的混凝土，稱為大體積混凝土”。參考以上列出的解釋，筆者認為大體積混凝土這個術語中的“大”在某種意義上屬于約定俗成的說法；因為《JGJ552000 普通混凝土配合比設計規(guī)程》和美國混凝土協(xié)會（ACI 116R—00）的解釋中提到的因水泥水化熱和體積變化引起混凝土裂縫，并沒有對體積做出定量要求，而包含了體積不大但因預計水泥水化熱和收縮會引起混凝土裂縫時需要采取預防措施來控制裂縫的混凝土結構。2 大體積混凝土溫度裂縫產生機理淺析 溫度應力超大體積混凝土由于水泥水化時會放出大量的水化熱，而混凝土自身體積較厚，混凝土表面和內部的散熱條件不同，混凝土表面由于直接和空氣接觸，散熱條件好，熱量可向大氣中散發(fā)，表面溫度上升較少；而混凝土內部自身導熱性能差，水化熱積聚在混凝土內部不易散發(fā)，溫度會上升較多，這樣就形成外低內高的溫差。由于外部約束和內部約束的存在，使混凝土不能自由變形，于是就會在混凝土內部產生溫度應力，這種由于溫度變化產生的變形受到約束而產生的應力稱為溫度應力。由此可見：產生溫度應力必須具備兩個必要條件是溫差和約束。溫差越大，產生的溫度應力越大，混凝土越容易開裂。當超大體積混凝土被完全嵌固時，它受到的約束最大，此時溫度應力會達到最大值，當約束減小時，所產生的溫度應力也隨之減小，開裂的概率也隨之降低。 約束超大體積混凝土受到的約束一般分為內約束和外約束兩種。 內約束引起溫度裂縫的機理一個物體或一個構件本身各質點之間的相互約束作用稱為“內約束”。大體積混凝土在水泥水化時，會形成外低內高的溫差，這種溫差會使大體積混凝土內部溫度分布不均勻，會引起質點發(fā)生的變形不一致，從而產生內約束。大體積混凝土中心由于溫度較高，所產生的熱膨脹也較表面大，因而在混凝土中心產生壓應力，而表面則產生拉應力。當表面拉應力超過混凝土的抗拉強度時，就會在大體積混凝土的外表面產生裂縫，這種裂縫比較分散、裂縫寬度小、深度也很小，俗稱“表面裂縫”。它一般發(fā)生在澆筑后的溫度上升階段，是由于混凝土體積發(fā)生膨脹所形成的。表面裂縫的形狀見圖1所示。圖1 表面裂縫 外約束引起的溫度裂縫的機理一個物體的變形受到其它物體的阻礙，一個結構的變形受到另一個結構的阻礙，這種結構與結構之間，物體與物體之間，物體與構件之間，基礎與地基之間的相互牽制作用稱作“外約束”。大體積混凝土澆筑后數(shù)日(一般不少于5 d)，水泥水化熱基本上釋放完畢，由于環(huán)境溫度較低，這時大體積混凝土就會從最高溫度開始逐漸降溫，降溫的結果會引起混凝土的收縮，同時混凝土中多余水分也隨之蒸發(fā)，這樣就會引起混凝土體積出現(xiàn)不同程度的收縮。而地基、其它結構往往會對大體積混凝土進行約束，讓其不能自由變形，在這種外部約束的作用下，混凝土的內外溫差就會產生溫度應力。這種溫度應力一般是拉應力，當該溫度應力超過混凝土的抗拉強度時，就會從約束面開始向上出現(xiàn)開裂，從而形成溫度裂縫。若溫度應力足夠大，裂縫會連續(xù)產生，甚至會貫穿整個截面。貫穿裂縫會嚴重影響結構的性能，它會破壞結構的整體性、耐久性、防水性，給結構帶來重大的損傷，直接影響到工程結構安全。貫穿裂縫一般發(fā)生在混凝土的溫度下降階段，且外部約束較大，裂縫一般與約束面成直角關系。如約束體為樁基、巖體、以及老混凝土結構面時，約束力會更大，產生的溫度應力也會更大。但只有在溫差(最高溫度與最終穩(wěn)定溫度差)25℃以上，才會出現(xiàn)這種裂縫。此外，不同的約束體會導致不同的貫穿裂縫，且其發(fā)生部位和裂縫的多少也會不一樣。若產生貫穿裂縫，后期養(yǎng)護不到位，還會加劇裂縫發(fā)展。外部約束應力形成裂縫的情況如圖2所示。圖2 部約束應力所形成的裂縫雖然引起大體積混凝土開裂的原因很多，但是按照裂縫深度的不同，一般可將裂縫分為：貫穿裂縫、深層裂縫和表面裂縫。在這三種裂縫中，貫穿裂縫的危害最大，它貫穿了結構面，破壞了結構的整體穩(wěn)定性，大大降低結構的安全使用性能。深層裂縫的危害其次，并沒完全切斷結構面，除地基或受既有建筑混凝土影響外，不會發(fā)展成貫穿裂縫，則對結構的影響不太大。表面裂縫的危害性一般較小，除特種結構(如：有防輻射要求的探傷室、有防水要求的堤壩等)外，表面裂縫可以通過抹灰等方式處理。圖3 大體積混凝士結構裂縫類型示意圖 大體積混凝土溫度裂縫的控制混凝土開裂不但會使結構承載能力相應的下降，改變結構的受力狀態(tài)，而且會影響到結構外表的美觀，影響結構的正常使用。例如：若大壩開裂則會使水滲漏，若探傷室開裂則會使射線泄露，嚴重影響到結構的使用功能。因此，我們一定要采取有效措施控制大體積混凝土的開裂。王鐵夢教授從1955年起就開始研究分析多種結構裂縫，并在此基礎上，提出了“抗”、“放”的原則。許多學者在“抗”、“放”原則的基礎上又提出了多種抗裂措施。在實際工程中，應結合工程特點靈活運用“抗”、“放”、“抗放”結合的原則控制裂縫的開裂。在實際工程的設計和施工中，就可以通過分析混凝土開裂的不同原因來采取具體的防裂措施。例如：開裂原因與結構設計和受力荷載有關時，應當結合概念設計、平面布置、受力加固等原則和方法考慮控制混凝土開裂的措施?？刂拼篌w積混凝土開裂的措施與一般混凝土相比，除了上述措施之外，由于大體積混凝土的固有特性(主要是混凝土中的溫度應力和溫差)，還有一些其他的抗裂措施。下面重點分析在設計和施工中，控制大體積混凝土開裂的措施。大體積混凝土裂縫控制措施可分為兩類，一類是：設計措施：設計控制措施可以分為以下幾點：①合理布置平面、立面；可以避免體型突變，保證各種系數(shù)達到規(guī)范要求(安全系數(shù)應當適當提高)；②合理留設施工縫；施工縫位置應優(yōu)先選在在受力較薄弱、剪力較小的結構上，例如：探傷室大體積施工時，其墻體的施工縫可以留在板底和墻體之間；③合理配置鋼筋；一般大體積混凝土的配筋率較小，適當提高配筋率可以改善應力分布情況，增強混凝土的抗拉應力，抵抗溫度應力的影響，降低裂縫產生的可能性?？刂拼篌w積混凝土開裂的另一類措施是：施工措施，這是控制大體積混凝土裂縫的關鍵。其施工措施可分為以下幾個方面：(1)合理的混凝土配合比設計；配合比設計包括選材和比例控制，在選材時，水化熱是造成大體積混凝土開裂的主要原因。配合比設計時，可以在保證混凝土結構強度的條件下，降低水泥的使用量，選用較低水化熱的水泥(如粉煤灰硅酸鹽水泥)，或者在混凝土中添加適當?shù)姆勖夯摇⒌V粉等，減少水化熱的產生量。避免選用早強水泥、含氯化物、含鋁酸鈣等影響大體積混凝土結構使用的水泥。摻加適當?shù)奶砑觿┤纾簻p水劑(在同等強度條件下，減水劑可以降低水灰比，在保證水泥用量不變時，節(jié)約用水；在保證用水量不變時，節(jié)省水泥。)、微膨脹劑(微膨脹劑可以減少混凝土的體積收縮，減小混凝土的收縮應力。)。為防止混凝土開裂，要嚴格控制骨料級配、含泥量，嚴禁使用海砂。在進行配合比設計時，一定要經過多次試驗，經過試驗合格后，方可用于施工；經檢驗配合比不合格或強度不夠的混凝土，嚴禁用于工程施工。(2)施工工藝的選擇；施工工藝包含攪拌、輸送、澆筑等幾個過程，為保證混凝土有良好和易性和加工性能，一定要做好攪拌和輸送工作。另外，需要注意：攪拌站或商品混凝土供應站應當建在實際工程附近。攪拌前可先用冷水沖刷骨料，降低建筑溫度；攪拌時應該投料次序準確，不得一次性全加，按照配合比設計原則分清先后次序，一般情況下應先投水泥攪拌；攪拌時間合理，不得發(fā)產生分層、離析現(xiàn)象。運輸時應當迅速，運輸方式、運輸路徑應當便捷，保證運輸車輛的運行，防止堵塞和交通擁擠，盡量減少周轉次數(shù)和輸送時間，避免離析(一旦發(fā)生，應進行二次攪拌)現(xiàn)象。澆筑前應進行技術交底，確定澆筑方案，做好準備工作；澆筑時供料及時，不能有離析，振搗密實，增強混凝土密實度，大體積混凝土還應當采用振搗棒振搗，并在混凝土初凝前進行二次振搗；妥善處理泌水；澆筑完成后，應及時采取合理措施，進行養(yǎng)護。(3)采取合適的溫控方案；溫控方案包括兩種：保溫法和降溫法。降溫法指在混凝土內部埋設冷水管，這種方法多用于水利、交通結構。保溫法一種是在混凝土表面采用保溫材料覆蓋，這種方法適用于我國南方氣溫在15℃以上的季節(jié)，寒冷地區(qū)不太適用；另一種是表面蓄水保溫，表面蓄水保溫可以控制表面龜裂，保證工程質量。在采用溫控方案時一定要結合結構所在的地理環(huán)境和結構的組成形式。在混凝土結構設計時應當采取合理措施，避免結構形式和受力荷載所造成的混凝土開裂：施工時應當保證每個施工工序、施工措施都嚴格按照施工技術方案進行，并做好預警方案，一旦施工過程中出現(xiàn)問題即可立即實施備案，防止問題繼續(xù)發(fā)展。參考文獻：[1]JGJ552000 普通混凝土配合比設計規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2001.[2] 王鐵夢．工程結構裂縫控制[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004．[3] 張雄，張小偉，李旭峰．混凝土結構裂縫防治技術[M].化學工業(yè)出版社，2007． [4] 鄒新輝．淺析大體積混凝土裂縫的常見問題及其預防措施[J].科技咨詢，2010 [5] 宋錕等．大體積混凝土溫度裂縫控制綜合措施[J].山西建筑，2006 [6] 王潤富，陳國榮．溫度場和溫度應力[M]．北京：科學出版社，2005