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[摘要]：裂缝是钢筋混凝土结构中常见的、但是又较难避免，本文重点探讨大体积混凝土裂缝产生的各种原因以及裂缝控制预防的综合技术措施。
[关键词]：大体积混凝土；裂缝；成因；控制预防措施
一、大体积混凝土的定义
根据我国《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009定义，大体积混凝土为混凝土结构物实体最小尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。
二、大体积混凝土裂缝的成因
影响大体积混凝土产生裂缝的主要因素有：水泥水化热、外界气温变化、约束条件及混凝土的收缩变形。
1、水泥水化热
混凝土的凝结硬化过程中，水泥水化会释放大量的水化热。由于大体积混凝土截面厚度大，水化热聚集在结构内部不易散发，会引起混凝土结构内部急骤升温。试验研究表明，水泥水化热在1～3d内放出的热量最多，大约占总热量的50%左右；混凝土内部的最高温度，大多发生在浇筑后的3～5d。水化热可以从混凝土表面自由散失，而混凝土内部的水化热不如表面散失的快，造成混凝土内外温差较大，此时就会产生温度应力和温度变形。温度应力与温差成正比，温差越大，温度应力也越大。当混凝土的抗拉强度不足以抵抗该温度应力时，便开始产生温度裂缝。
2、外界气温变化
混凝土的内部温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温度和混凝土的散热温度三者的叠加。大体积混凝土结构不易散热，其内部温度可高达80℃以上，而且持续时间较长。如外界温度下降，尤其是气温骤降，大大增加混凝土内外的温度梯度，温差愈大，温差应力也愈大。此时混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，当这个拉应力超过混凝土的抗拉强度时，就会造成大体积混凝土表面出现裂缝。
3、内外约束条件
大体积混凝土一般与地基整体浇筑在一起，因此会受到地基的限制因而产生外部的约束应力。当混凝土早期温度上升时，产生的膨胀变形受到下部地基的约束而形成压应力，由于此时混凝土的弹性模量小，徐变和应力松弛较大，使混凝土与地基连接不牢固，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，混凝土就会出现垂直裂缝。
4、混凝土的收缩变形
混凝土中约20%的水分是水泥硬化所必须的，而其余约80%的水分要被蒸发。而混凝土初凝之前出现泌水和水分急剧蒸发，引起失水收缩，水灰比过大、水泥用量大、外加剂保水性差、粗骨料少、振捣不良、环境温度高、表面失水大、抹压不及时和养护不良的部位等都能导致混凝土塑性收缩而发生表面开裂现象。
混凝土浇筑完毕后一周左右，水泥浆中水分的蒸发会产生不可逆的干缩，主要原因是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果：混凝土受外部条件的影响，表面水分损失过快，变形较大，内部湿度变化较小，变形较小，较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束，产生较大拉应力而产生裂缝。
三、大体积混凝土裂缝的控制预防措施
1、设计方面的控制措施
结构承受的约束作用分内约束（自约束）和外约束两类。在约束状态下，结构首先要求有变形的余地，如结构能满足此要求，不再产生约束应力。如结构没有条件满足此要求，则必然产生约束应力，一旦超过混凝土的抗拉强度，就会导致开裂的产生。所以，我们提出了“抗与放”的设计准则，根据结构所处的具体时空条件加以灵活的应用，从结构形式的选择方面（微动、滑动及设缝措施，提供“放”的条件）及材料性能方面（提高抗拉强度、抗拉变形能力及韧性等提供“抗”的条件）采取综合措施，如抗放相结合，以抗为主或以放为主的措施。
目前有以下具体措施：一是设置伸缩缝；二是混凝土浇筑采用后浇带分段施工（不能解决温度缝问题）；三是采用专门的预加应力措施，以此抵消温度、收缩应力的影响；四是加强结构的薄弱环节，如提供配筋率等以提高其抗裂性能；五是采用可靠的滑动措施，以减小约束变形的摩擦阻力。
2、原材料及配比的控制
（1）水泥品種的选用和水泥用量的控制
选择低水化热水泥和在保证混凝土强度的前提下尽量减少水泥用量是有效降低水化热，减少混凝土内外温差，进而预防出现裂缝的有效途径。
（2）掺合料和外加剂
掺合具有减水、润滑作用的粉煤灰，能改善混凝土的粘聚性和流动性，减少水泥用量降低水化热，减少混凝土收缩。选用具有减水、增强和缓凝的外加剂，可提高混凝土的流动性、粘聚性及泵送性能，采用高效减水剂能提高混凝土的泵送性能，降低用水量和水泥用量，降低水化热，减少温度裂缝。
（3）骨料的选择
增大粗骨料的比例并保证粗骨料有良好的级配，减少骨料的孔隙率，可以减少胶结材料用量，降低水化热，提高混凝土的抗裂性能。
（4）水灰比的控制
严格控制商品混凝土的水灰比，防止生产厂家为便于混凝土的运输和泵送增大用水量，造成混凝土水灰比和坍落度过大，引起混凝土表面浮浆过厚。
3、施工过程工艺控制
严格按照配合比要求计量称重和控制搅拌时间，混凝土搅拌均匀，保证混凝土质量；严格控制混凝土坍落度，对商品混凝土应逐车检查泵车泄料口混凝土坍落度；同时控制混凝土车运输和停留时间，避免运输、停留时间过长，减少水分损失；对高层建筑板面等混凝土施工时，混凝土泵出料口宜采用布料机施工作业，使作业面布料均匀，避免混凝土不均的离析现象；施工时应要求做到振捣密实，防止出现混凝土漏振和过振现象。
4、混凝土养护
大体积混凝土浇筑完成后，加强其表面保温、保湿养护，对防止混凝土的内外温差，防止出现表面裂缝有重要的作用。
（1）保温养护
保温养护一是通过减少混凝土表面的热扩散，从而降低大体积混凝土浇筑体的里外温差值，降低混凝土浇筑体的自约束应力；其次是降低大体积混凝土浇筑体的降温速率，延长散热时间，充分发挥混凝土强度的潜力和材料的松弛特性，利用混凝土的抗拉强度，以提高混凝土承受外约束应力时的抗裂能力，达到防止或控制温度裂缝的目的。
保温养护又分为降温法和保温法。降温法即在混凝土浇筑成型后，通过循环冷却水降温，从结构物的内部进行温度控制；另一种是通过保温材料、碘钨灯或定时喷浇热水、蓄存热水等办法，提高混凝土表面及四周散热面的温度，从结构物的外部进行温度控制。
保温养护一般在大体积混凝土内部设置测温点，预埋测温元件及其引出线，从混凝土浇筑后开始在升温阶段每3h测试一次，在降温阶段每6h测试一次，根据每天测得的温度数据，及时调整保温、保湿等养护条件。
（2）保湿养护
刚浇筑后的混凝土尚处于凝固硬化阶段，水化速度较快，须采取覆盖保湿措施防止混凝土表面脱水而产生干缩裂缝，因此加强混凝土早期养护，尤其在7d内始终保持混凝土湿润状态是防止裂缝出现的重要环节。
5、总结
大体积混凝土裂缝的成因主要是水泥的水化热使结构产生温度和收缩变形，我们可以采取优选混凝土原材料、优化设计、改善施工工艺、加强施工过程控制、做好温度检测工作及加强混凝土养护等方面有效的措施，完全可以控制和减少大体积混凝土裂缝的产生，从而保证工程的施工质量和安全。
[参考文献]：
《大体积混凝土施工规范》GB 50496-2009 中国计划出版社
[关键词]：大体积混凝土；裂缝；成因；控制预防措施
一、大体积混凝土的定义
根据我国《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009定义，大体积混凝土为混凝土结构物实体最小尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。
二、大体积混凝土裂缝的成因
影响大体积混凝土产生裂缝的主要因素有：水泥水化热、外界气温变化、约束条件及混凝土的收缩变形。
1、水泥水化热
混凝土的凝结硬化过程中，水泥水化会释放大量的水化热。由于大体积混凝土截面厚度大，水化热聚集在结构内部不易散发，会引起混凝土结构内部急骤升温。试验研究表明，水泥水化热在1～3d内放出的热量最多，大约占总热量的50%左右；混凝土内部的最高温度，大多发生在浇筑后的3～5d。水化热可以从混凝土表面自由散失，而混凝土内部的水化热不如表面散失的快，造成混凝土内外温差较大，此时就会产生温度应力和温度变形。温度应力与温差成正比，温差越大，温度应力也越大。当混凝土的抗拉强度不足以抵抗该温度应力时，便开始产生温度裂缝。
2、外界气温变化
混凝土的内部温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温度和混凝土的散热温度三者的叠加。大体积混凝土结构不易散热，其内部温度可高达80℃以上，而且持续时间较长。如外界温度下降，尤其是气温骤降，大大增加混凝土内外的温度梯度，温差愈大，温差应力也愈大。此时混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，当这个拉应力超过混凝土的抗拉强度时，就会造成大体积混凝土表面出现裂缝。
3、内外约束条件
大体积混凝土一般与地基整体浇筑在一起，因此会受到地基的限制因而产生外部的约束应力。当混凝土早期温度上升时，产生的膨胀变形受到下部地基的约束而形成压应力，由于此时混凝土的弹性模量小，徐变和应力松弛较大，使混凝土与地基连接不牢固，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，混凝土就会出现垂直裂缝。
4、混凝土的收缩变形
混凝土中约20%的水分是水泥硬化所必须的，而其余约80%的水分要被蒸发。而混凝土初凝之前出现泌水和水分急剧蒸发，引起失水收缩，水灰比过大、水泥用量大、外加剂保水性差、粗骨料少、振捣不良、环境温度高、表面失水大、抹压不及时和养护不良的部位等都能导致混凝土塑性收缩而发生表面开裂现象。
混凝土浇筑完毕后一周左右，水泥浆中水分的蒸发会产生不可逆的干缩，主要原因是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果：混凝土受外部条件的影响，表面水分损失过快，变形较大，内部湿度变化较小，变形较小，较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束，产生较大拉应力而产生裂缝。
三、大体积混凝土裂缝的控制预防措施
1、设计方面的控制措施
结构承受的约束作用分内约束（自约束）和外约束两类。在约束状态下，结构首先要求有变形的余地，如结构能满足此要求，不再产生约束应力。如结构没有条件满足此要求，则必然产生约束应力，一旦超过混凝土的抗拉强度，就会导致开裂的产生。所以，我们提出了“抗与放”的设计准则，根据结构所处的具体时空条件加以灵活的应用，从结构形式的选择方面（微动、滑动及设缝措施，提供“放”的条件）及材料性能方面（提高抗拉强度、抗拉变形能力及韧性等提供“抗”的条件）采取综合措施，如抗放相结合，以抗为主或以放为主的措施。
目前有以下具体措施：一是设置伸缩缝；二是混凝土浇筑采用后浇带分段施工（不能解决温度缝问题）；三是采用专门的预加应力措施，以此抵消温度、收缩应力的影响；四是加强结构的薄弱环节，如提供配筋率等以提高其抗裂性能；五是采用可靠的滑动措施，以减小约束变形的摩擦阻力。
2、原材料及配比的控制
（1）水泥品種的选用和水泥用量的控制
选择低水化热水泥和在保证混凝土强度的前提下尽量减少水泥用量是有效降低水化热，减少混凝土内外温差，进而预防出现裂缝的有效途径。
（2）掺合料和外加剂
掺合具有减水、润滑作用的粉煤灰，能改善混凝土的粘聚性和流动性，减少水泥用量降低水化热，减少混凝土收缩。选用具有减水、增强和缓凝的外加剂，可提高混凝土的流动性、粘聚性及泵送性能，采用高效减水剂能提高混凝土的泵送性能，降低用水量和水泥用量，降低水化热，减少温度裂缝。
（3）骨料的选择
增大粗骨料的比例并保证粗骨料有良好的级配，减少骨料的孔隙率，可以减少胶结材料用量，降低水化热，提高混凝土的抗裂性能。
（4）水灰比的控制
严格控制商品混凝土的水灰比，防止生产厂家为便于混凝土的运输和泵送增大用水量，造成混凝土水灰比和坍落度过大，引起混凝土表面浮浆过厚。
3、施工过程工艺控制
严格按照配合比要求计量称重和控制搅拌时间，混凝土搅拌均匀，保证混凝土质量；严格控制混凝土坍落度，对商品混凝土应逐车检查泵车泄料口混凝土坍落度；同时控制混凝土车运输和停留时间，避免运输、停留时间过长，减少水分损失；对高层建筑板面等混凝土施工时，混凝土泵出料口宜采用布料机施工作业，使作业面布料均匀，避免混凝土不均的离析现象；施工时应要求做到振捣密实，防止出现混凝土漏振和过振现象。
4、混凝土养护
大体积混凝土浇筑完成后，加强其表面保温、保湿养护，对防止混凝土的内外温差，防止出现表面裂缝有重要的作用。
（1）保温养护
保温养护一是通过减少混凝土表面的热扩散，从而降低大体积混凝土浇筑体的里外温差值，降低混凝土浇筑体的自约束应力；其次是降低大体积混凝土浇筑体的降温速率，延长散热时间，充分发挥混凝土强度的潜力和材料的松弛特性，利用混凝土的抗拉强度，以提高混凝土承受外约束应力时的抗裂能力，达到防止或控制温度裂缝的目的。
保温养护又分为降温法和保温法。降温法即在混凝土浇筑成型后，通过循环冷却水降温，从结构物的内部进行温度控制；另一种是通过保温材料、碘钨灯或定时喷浇热水、蓄存热水等办法，提高混凝土表面及四周散热面的温度，从结构物的外部进行温度控制。
保温养护一般在大体积混凝土内部设置测温点，预埋测温元件及其引出线，从混凝土浇筑后开始在升温阶段每3h测试一次，在降温阶段每6h测试一次，根据每天测得的温度数据，及时调整保温、保湿等养护条件。
（2）保湿养护
刚浇筑后的混凝土尚处于凝固硬化阶段，水化速度较快，须采取覆盖保湿措施防止混凝土表面脱水而产生干缩裂缝，因此加强混凝土早期养护，尤其在7d内始终保持混凝土湿润状态是防止裂缝出现的重要环节。
5、总结
大体积混凝土裂缝的成因主要是水泥的水化热使结构产生温度和收缩变形，我们可以采取优选混凝土原材料、优化设计、改善施工工艺、加强施工过程控制、做好温度检测工作及加强混凝土养护等方面有效的措施，完全可以控制和减少大体积混凝土裂缝的产生，从而保证工程的施工质量和安全。
[参考文献]：
《大体积混凝土施工规范》GB 50496-2009 中国计划出版社