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摘要：混凝土是一种由水泥、砂石骨料、水及外加剂混合而成的材料，有材料价廉物美、施工方便、承载力大、可装饰强的特点，日益受到人们的欢迎。本文简要分析大体积混凝土产生裂缝的原因，介绍施工过程中防止裂缝发生的措施和技术管理的要点。
关键词：大体积混凝土;裂缝;防裂措施
近年来，随着国民经济的发展、城市化进程的加快和建筑技术的应用，建筑规模不断扩大，大型现代化技术设施或构筑物不断增多。大体积混凝土逐渐成为构成大型设施或构筑物主体的重要组成部分。
所谓大体积混凝土，就是：任何体量的混凝土，其尺寸达到必须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影响的，即称为大体积混凝土。
这就提出了工程建设中带有一定普遍性的技术问题――大体积混凝土开裂。由于裂缝的存在和发展（特别是基础贯穿裂缝出现在重要的结构部位）通常会使内部的钢筋等材料产生锈蚀，降低结构的耐久性及抗渗能力，削弱构件的承载力，影响建筑物的外观和使用寿命，同时会可能危害到建筑物的安全使用，严重者将会威胁到人的生命安全。因此，如何采取有效措施防止大体积混凝土的开裂，是一个值得关注的问题。
一、裂缝产生原因
裂缝产生的原因可分为两类：一是结构型裂缝，是由外荷载引起的，包括常规结构计算中的主要应力以及其他的结构次应力造成的受力裂缝。二是材料型裂缝，是由非受力变形变化引起的，如温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的。现在主要探讨材料型裂缝。
（一）温度裂缝
目前温度裂缝产生主要原因是由水化热引起的内外温差造成的。混凝土浇筑初期，产生大量的水化热，由于混凝土的体积较大，混凝土又是热的不良导体，大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上升，而混凝土表面散热较快，这样就形成内外的较大温差，较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，这种内外温差在混凝土凝结初期在混凝土表面产生一定的拉应力（实践证明当混凝土本身温差达到25℃～26℃时，混凝土内便会产生大致在10MPa左右的拉应力）。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝。
（二）干缩裂缝
干缩裂缝是指混凝土养护结束后的一段时间或混凝土浇筑完毕后一周左右，在干燥的环境下，混凝土内外水分蒸发程度不同导致变形不同而产生的裂缝。这种收缩是不可逆的。
二、防裂措施
由以上分析，材料型裂缝主要是由温差和收缩引起，所以为了防止裂缝的产生，就要最大限度的降低温差和减小混凝土的收缩，在材料选择和技术措施等环节要做好充分准备工作，以保证大体积混凝土顺利施工。
（一）原材料选择
1、水泥
考虑普通水泥水化热较高，特别是应用到大体积混凝土中，大量水泥水化热不易散发，在混凝土内部温度过高，与混凝土表面产生较大的温度差。为降低水化热，减小温差，要尽量采取早期水化热低的水泥。在施工中一般采用中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥。
另外，由于水泥的水化热是矿物成分与细度的函数。因此，为了降低水泥的水化热，必须降低熟料中C3A和 C3S的含量。同时，在不影响水泥活性的情况下，尽量使水泥的细度适当减小，以减小水化热的放热速率。
2、粗骨料
尽量选用粒径较大、级配良好的石子配制的混凝土，因为粗骨料粒径越大，级配越好，孔隙率越小，总表面积越小，每立方米的用水泥砂浆量和水泥用量就越小，水化热就随之降低，和易性较好，抗压强度较高，对防止裂缝的产生有利。
3、细骨料
宜采用级配良好的中粗砂，因为其孔隙率小，总表面积小，这样混凝土的用水量和水泥用量就可以减少，水化热就低，裂缝就减少。另一方面，要控制砂子的含泥量，含泥量越大，收缩变形就越大，裂缝就越严重，因此细骨料尽量用干净的中粗砂。
4、粉煤灰
由于粉煤灰中含有大量的硅、铝氧化物，能够与水泥的水化产物进行二次反应，是其活性的来源，可以取代部分水泥，从而减少水泥用量，降低混凝土的热胀。同时，由于粉煤灰颗粒较细，能够参加二次反应的界面相应增加，在混凝土中分散更加均匀，从而进一步改善了混凝土内部的孔结构，使混凝土的孔结构进一步的细化，分布更加合理，使硬化后的混凝土更加致密，相应收缩值也减少。因此可以考虑掺加适量的粉煤灰。
但是，由于粉煤灰的比重較水泥小，混凝土振捣时容易浮在混凝土的表面，使上部混凝土中的掺合料较多，强度较低，表面容易产生塑性收缩裂缝。因此，粉煤灰的掺量不宜过多，在工程中我们应根据具体情况确定粉煤灰的掺量。
5、外加剂
加入外加剂后能减小混凝土收缩开裂的机会。
减水剂的主要作用改善混凝土的和易性，降低水灰比，提高混凝土强度或在保持混凝土一定强度时减少水泥用量。
缓凝剂的作用一是延缓混凝土放热峰值出现的时间，由于混凝土的强度会随龄期的增长而增大，所以等放热峰值出现时，混凝土强度也增大了，从而减小裂缝出现的机率，二是改善和易性，减少运输过程中的塌落度损失。
引气剂在混凝土的应用对改善混凝土的和易性、可泵性、提高混凝土耐久性能十分有利。
（二）施工管理要点
1、混凝土的配制
（1）在混凝土配合比设计中尽量控制好水灰比，以减少干缩，同时掺加合适的减水剂。
（2）严格控制混凝土搅拌和施工中的配合比，混凝土的用水量绝对不能大于配合比设计所给定的用水量。在混凝土拌制过程中，要严格控制原材料计量准确，同时严格控制混凝土出机塌落度。
2、混凝土的浇筑
（1）改善混凝土的搅拌加工工艺，在传统的“三冷技术”的基础上采用“二次风冷”新工艺，降低混凝土的浇筑温度。 （2）浇筑顺序采用“分段定点，一个坡度，薄层浇筑，循序推进，一次到顶”的方法，一次整体连续浇筑结束。
（3）合理安排施工工序，分层、分块浇筑，以利于散热，减小温度应力。
（4）混凝土浇筑应连续进行，浇筑过程中要进行振捣方可密实，振捣时间应均匀一致以表面泛浆为宜，间距要均匀，以振捣力波及范围重叠二分之一为宜，浇筑完毕后，表面要压实、抹平，以防止表面裂缝。在寒冷季节，混凝土表面需用塑料薄膜加草席覆盖保温，以保证混凝土表面不受冻。
（5）尽量避开在太阳辐射较高的时间浇筑，若由于工程需要在夏季施工，则尽量避开正午高温时段，浇筑尽量安排在夜间进行或采用搭设遮阳板等辅助措施控制混凝土的温升。
3、混凝土的拆模
（1）拆模时间控制：混凝土在实际温度养护的条件下，强度达到设计强度的75%以上，混凝土中心与表面最低温度控制在25℃以内，预计拆模后混凝土表面温降不超过9℃以上允许拆模。
（2）表面隔热保护：混凝土浇筑后，由于内部较表面散热快，会形成内外温差，表面收缩受内部约束产生拉应力，这种拉应力通常很小，不至于超过混凝土的抗拉强度而产生裂缝。但是如果此时受到冷空气的袭击，或者过分通风散热，使表面温度降温过大就很容易导致裂缝的产生，所以，在混凝土在拆模后，特别是低温季节，在拆模后立即采取表面保护，防止表面降温过大，引起裂缝。
4、混凝土的养护
（1）加强混凝土的早期养护，延长混凝土的养护时间。混凝土浇筑完毕后，应及时洒水养护以保持混凝土表面经常湿润，这样既减少外界高温倒灌，又防止干縮裂缝的发生，促进混凝土强度的稳定增长。一般在浇筑完毕后12～18h内立即开始养护，连续养护时间不少于28d或设计龄期。
（2）若是在高温季节施工，则要在初期适当采用通制冷水来降低混凝土最高温度峰值。为削减内外温差，还应在夏末秋初进行中期通水冷却，中期通水一般采用河水，通水历时两个月左右。后期通水是使混凝土柱状块达到接缝灌浆的必要措施，一般采用通河水和通制冷水相结合的方案。
综上所述，大体积混凝土施工是一项非常重要的系统性工程，也是目前学者和工程界关注的一个重要问题。通过以上分析可知，大体积混凝土的材料型裂缝主要是由温度应力和混凝土的收缩引起的，因此，精心选择原材料，并在施工中采用合理的方法，进行有效的管理，能防止裂缝的发生，提高大体积混凝土工程的可靠性和耐久性。
参考文献
[1] 李民.土木工程施工技术[M].北京：中国计划出版社，2015.
[2] 孙立祖：混凝土的收缩、开裂及其评价与防治.混凝土，2016，（7）.
（作者单位：康平县市政管理处）
关键词：大体积混凝土;裂缝;防裂措施
近年来，随着国民经济的发展、城市化进程的加快和建筑技术的应用，建筑规模不断扩大，大型现代化技术设施或构筑物不断增多。大体积混凝土逐渐成为构成大型设施或构筑物主体的重要组成部分。
所谓大体积混凝土，就是：任何体量的混凝土，其尺寸达到必须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影响的，即称为大体积混凝土。
这就提出了工程建设中带有一定普遍性的技术问题――大体积混凝土开裂。由于裂缝的存在和发展（特别是基础贯穿裂缝出现在重要的结构部位）通常会使内部的钢筋等材料产生锈蚀，降低结构的耐久性及抗渗能力，削弱构件的承载力，影响建筑物的外观和使用寿命，同时会可能危害到建筑物的安全使用，严重者将会威胁到人的生命安全。因此，如何采取有效措施防止大体积混凝土的开裂，是一个值得关注的问题。
一、裂缝产生原因
裂缝产生的原因可分为两类：一是结构型裂缝，是由外荷载引起的，包括常规结构计算中的主要应力以及其他的结构次应力造成的受力裂缝。二是材料型裂缝，是由非受力变形变化引起的，如温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的。现在主要探讨材料型裂缝。
（一）温度裂缝
目前温度裂缝产生主要原因是由水化热引起的内外温差造成的。混凝土浇筑初期，产生大量的水化热，由于混凝土的体积较大，混凝土又是热的不良导体，大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上升，而混凝土表面散热较快，这样就形成内外的较大温差，较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，这种内外温差在混凝土凝结初期在混凝土表面产生一定的拉应力（实践证明当混凝土本身温差达到25℃～26℃时，混凝土内便会产生大致在10MPa左右的拉应力）。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝。
（二）干缩裂缝
干缩裂缝是指混凝土养护结束后的一段时间或混凝土浇筑完毕后一周左右，在干燥的环境下，混凝土内外水分蒸发程度不同导致变形不同而产生的裂缝。这种收缩是不可逆的。
二、防裂措施
由以上分析，材料型裂缝主要是由温差和收缩引起，所以为了防止裂缝的产生，就要最大限度的降低温差和减小混凝土的收缩，在材料选择和技术措施等环节要做好充分准备工作，以保证大体积混凝土顺利施工。
（一）原材料选择
1、水泥
考虑普通水泥水化热较高，特别是应用到大体积混凝土中，大量水泥水化热不易散发，在混凝土内部温度过高，与混凝土表面产生较大的温度差。为降低水化热，减小温差，要尽量采取早期水化热低的水泥。在施工中一般采用中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥。
另外，由于水泥的水化热是矿物成分与细度的函数。因此，为了降低水泥的水化热，必须降低熟料中C3A和 C3S的含量。同时，在不影响水泥活性的情况下，尽量使水泥的细度适当减小，以减小水化热的放热速率。
2、粗骨料
尽量选用粒径较大、级配良好的石子配制的混凝土，因为粗骨料粒径越大，级配越好，孔隙率越小，总表面积越小，每立方米的用水泥砂浆量和水泥用量就越小，水化热就随之降低，和易性较好，抗压强度较高，对防止裂缝的产生有利。
3、细骨料
宜采用级配良好的中粗砂，因为其孔隙率小，总表面积小，这样混凝土的用水量和水泥用量就可以减少，水化热就低，裂缝就减少。另一方面，要控制砂子的含泥量，含泥量越大，收缩变形就越大，裂缝就越严重，因此细骨料尽量用干净的中粗砂。
4、粉煤灰
由于粉煤灰中含有大量的硅、铝氧化物，能够与水泥的水化产物进行二次反应，是其活性的来源，可以取代部分水泥，从而减少水泥用量，降低混凝土的热胀。同时，由于粉煤灰颗粒较细，能够参加二次反应的界面相应增加，在混凝土中分散更加均匀，从而进一步改善了混凝土内部的孔结构，使混凝土的孔结构进一步的细化，分布更加合理，使硬化后的混凝土更加致密，相应收缩值也减少。因此可以考虑掺加适量的粉煤灰。
但是，由于粉煤灰的比重較水泥小，混凝土振捣时容易浮在混凝土的表面，使上部混凝土中的掺合料较多，强度较低，表面容易产生塑性收缩裂缝。因此，粉煤灰的掺量不宜过多，在工程中我们应根据具体情况确定粉煤灰的掺量。
5、外加剂
加入外加剂后能减小混凝土收缩开裂的机会。
减水剂的主要作用改善混凝土的和易性，降低水灰比，提高混凝土强度或在保持混凝土一定强度时减少水泥用量。
缓凝剂的作用一是延缓混凝土放热峰值出现的时间，由于混凝土的强度会随龄期的增长而增大，所以等放热峰值出现时，混凝土强度也增大了，从而减小裂缝出现的机率，二是改善和易性，减少运输过程中的塌落度损失。
引气剂在混凝土的应用对改善混凝土的和易性、可泵性、提高混凝土耐久性能十分有利。
（二）施工管理要点
1、混凝土的配制
（1）在混凝土配合比设计中尽量控制好水灰比，以减少干缩，同时掺加合适的减水剂。
（2）严格控制混凝土搅拌和施工中的配合比，混凝土的用水量绝对不能大于配合比设计所给定的用水量。在混凝土拌制过程中，要严格控制原材料计量准确，同时严格控制混凝土出机塌落度。
2、混凝土的浇筑
（1）改善混凝土的搅拌加工工艺，在传统的“三冷技术”的基础上采用“二次风冷”新工艺，降低混凝土的浇筑温度。 （2）浇筑顺序采用“分段定点，一个坡度，薄层浇筑，循序推进，一次到顶”的方法，一次整体连续浇筑结束。
（3）合理安排施工工序，分层、分块浇筑，以利于散热，减小温度应力。
（4）混凝土浇筑应连续进行，浇筑过程中要进行振捣方可密实，振捣时间应均匀一致以表面泛浆为宜，间距要均匀，以振捣力波及范围重叠二分之一为宜，浇筑完毕后，表面要压实、抹平，以防止表面裂缝。在寒冷季节，混凝土表面需用塑料薄膜加草席覆盖保温，以保证混凝土表面不受冻。
（5）尽量避开在太阳辐射较高的时间浇筑，若由于工程需要在夏季施工，则尽量避开正午高温时段，浇筑尽量安排在夜间进行或采用搭设遮阳板等辅助措施控制混凝土的温升。
3、混凝土的拆模
（1）拆模时间控制：混凝土在实际温度养护的条件下，强度达到设计强度的75%以上，混凝土中心与表面最低温度控制在25℃以内，预计拆模后混凝土表面温降不超过9℃以上允许拆模。
（2）表面隔热保护：混凝土浇筑后，由于内部较表面散热快，会形成内外温差，表面收缩受内部约束产生拉应力，这种拉应力通常很小，不至于超过混凝土的抗拉强度而产生裂缝。但是如果此时受到冷空气的袭击，或者过分通风散热，使表面温度降温过大就很容易导致裂缝的产生，所以，在混凝土在拆模后，特别是低温季节，在拆模后立即采取表面保护，防止表面降温过大，引起裂缝。
4、混凝土的养护
（1）加强混凝土的早期养护，延长混凝土的养护时间。混凝土浇筑完毕后，应及时洒水养护以保持混凝土表面经常湿润，这样既减少外界高温倒灌，又防止干縮裂缝的发生，促进混凝土强度的稳定增长。一般在浇筑完毕后12～18h内立即开始养护，连续养护时间不少于28d或设计龄期。
（2）若是在高温季节施工，则要在初期适当采用通制冷水来降低混凝土最高温度峰值。为削减内外温差，还应在夏末秋初进行中期通水冷却，中期通水一般采用河水，通水历时两个月左右。后期通水是使混凝土柱状块达到接缝灌浆的必要措施，一般采用通河水和通制冷水相结合的方案。
综上所述，大体积混凝土施工是一项非常重要的系统性工程，也是目前学者和工程界关注的一个重要问题。通过以上分析可知，大体积混凝土的材料型裂缝主要是由温度应力和混凝土的收缩引起的，因此，精心选择原材料，并在施工中采用合理的方法，进行有效的管理，能防止裂缝的发生，提高大体积混凝土工程的可靠性和耐久性。
参考文献
[1] 李民.土木工程施工技术[M].北京：中国计划出版社，2015.
[2] 孙立祖：混凝土的收缩、开裂及其评价与防治.混凝土，2016，（7）.
（作者单位：康平县市政管理处）