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摘 要：随着我国经济的迅速发展，基础设施建设中大体积砼越来越多。工程实践证明，大体积混凝土施工难度比较大，施工技术要求高，混凝土产生裂缝的机率较多。混凝土出现裂缝，就会直接影响工程质量，如果得不到重视，可能会造成无法估量的损失。本文根据多年的工作经验对大体积混凝土裂缝的特点和形成条件的分析，总结出影响大体积混凝土裂缝的因素。最后提出一系列预防和解决问题的可行性方案和措施，能够从根本上使大体积混凝土裂缝现象得到有效控制。為了保证工程质量，降低经济损失，我们要减少和控制裂缝的的出现。
关键词：大体积混凝土混凝土裂缝成因防控 配合比设计混凝土养护
中图分类号：TV331文献标识码： A
前 言：随着我国现代化建设进程的加快和大型建设事业的不断发展，大体积混凝土在建设中的使用更加广泛，其起到的作用也越来越重要。现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工，如高层楼房基础、大型设备基础、水里大坝等。在大体积混凝土的施工过程中，要解决的首要问题就是控制混凝土的裂缝，以提高混凝土的抗渗、抗裂、抗侵蚀性等耐久性。大体积混凝土的裂缝控制是一项比较复杂的施工技术，如果处理不好，会直接影响结构的安全和正常使用。 近几年来，随着我国建设事业的发展和科学技术水平的提高，我国对大体积混凝土裂缝问题的研究和探索也不断深入，保证了我国现代化建设进程。
一 、对大体积混凝土裂缝成因的分析
1温度因素
由于水泥的水化作用是放热反应，大体积混凝土自身又具有一定的保温性能，因此其内部温升幅度较其表层的温升幅度要大得多，而在混凝土升温峰值过后的降温过程中，内部降温速度又比其表层慢得多，在这些过程中，混凝土各部分的温度变形及由于其相互约束及外界约束的作用而在混凝土内产生的温度应力，是相当复杂的。一旦温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时，混凝土就会出现裂缝。此外，外界气温的变化和混凝土的导热性能对混凝土温度也有重要重要。温度是引起大体积混凝土裂缝最主要的因素。
大体积混凝土结构在施工期间，外界气温的变化对防止大体积混凝土裂缝的产生起着很大的影响。混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温升和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。浇筑温度与外界气温有着直接关系，外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也就会愈高；如果外界温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温度梯度。如果外界温度的下降过快，会造成很大的温度应力，极其容易引发混凝土的开裂。
大体积混凝土的导热性能较差，浇筑初期，混凝土的弹性模量和强度都很低，对水化热急剧温升引起的变形约束不大，温度应力较小。随着混凝土龄期的增长，弹性模量和强度相应提高，对混凝土降温收缩变形的约束愈来愈强，即产生很大的温度应力，当大体积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混凝土收缩的因素
混凝土在空气中硬结时体积减小的现象称为混凝土收缩。混凝土在不受外力的情况下的这种自发变形，受到外部约束时（支承条件、钢筋等），将在混凝土中产生拉应力，使得混凝土开裂。引起混凝土的裂缝主要有塑性收缩、干燥收缩和温度收缩等三种。在硬化初期主要是水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化，后期主要是混凝土内部自由水分蒸发而引起的干缩变形。混凝土中约有20%的水分是水泥硬化所必须得，而约80%的水分要蒸发。多余水分的增发会引起混凝土体积的收缩。混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。如果混凝土收缩后，再处于水饱和状态，还可以恢复并几乎达到原有的体积。干湿交替会引起混凝土体积的交换变化，这对混凝土是很不利的。另外，外界气温湿度的变化也会造成混凝土收缩，外界的湿度降低会加速混凝土的干缩，也会导致混凝土裂缝的产生。影响混凝土收缩，主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺（特别是养护条件）等。
3不均匀沉降和其他因素
建筑物基础的不均匀沉降也会产生裂缝，这种裂缝会随着基础沉降而不断的增大，待地基下沉稳定后，将不会变化。混凝土配合比不良会造成混凝土塑性沉降裂缝，一般是混凝土配合比中，粗骨料级配不连续、数量不够，砂率及水灰比不当所造成的裂缝。由于振捣不密实，沉实不足，或者骨料下沉等原因引起的砼沉缩裂缝在大体积砼（特别是泵送大流态砼）施工中也是非常多。
4、碱-骨料反应裂缝
大体积混凝土中的碱-骨料反应是近年来发现的一系列大体积混凝土裂缝成因之一，特别是在西北地区，混凝土原材料中富含碱活性，存在严重的碱活性反应隐患。碱-骨料反应不是即时反映型的裂缝成因，常见裂缝多形成于施工完成后1~10年的使用过程中，一旦形成，则难以阻止裂缝继续发展和采取有效修补措施，因此具有更大的危害性。碱骨料反应的原理主要是混凝土中的碱与硅酸、碳酸盐相反应而造成破坏。
二、 大体积混凝土的裂缝防治措施
1优选混凝土各种原材料
大体积混凝土产生裂缝的主要原因就是水泥水化过程中释放了大量的热量。因此在大体积混凝土施工中应尽量使用低热或者中热的矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥，并尽量降低混凝土中的水泥用量，以降低混凝土的温升，提高混凝土硬化后的体积稳定性。为保证减少水泥用量后混凝土的强度和坍落度不受损失，可适度增加活性细掺料替代水泥。在选择粗骨料时，可根据施工条件，尽量选用粒径较大、质量优良、级配良好的石子。既可以减少用水量，也可以相应减少水泥用量，还可以减小混凝土的收缩和泌水现象。在选择细骨料时，采用平均粒径较大的中粗砂，从而降低混凝土的干缩，减少水化热量，对混凝土的裂缝控制有重要作用。掺加适量粉煤灰，可减少水泥用量，从而达到降低水化热的目的。但掺量不能大于30%。掺加适量的减水剂，它可有效地增加混凝土的流动性，且能提高水泥水化率，增强混凝土的强度，从而可降低水化热，同时可明显延缓水化热释放速度。
2设计优化措施
针对大体积混凝土的特点，在建筑设计中作出针对性的设计措施，是控制大体积混凝土裂缝的最有效措施之一，对特定大体积混凝土的主要收缩或膨胀特征，采用诸如适当设计伸缩缝、采用膨胀混凝土或补偿收缩混凝土、设置膨胀加强带等，当设计允许时，对大体积混凝土也可以采取分层、分段浇筑，水化反应基本结束后再进行下层（段）浇筑施工的措施，以有效降低混凝土浇筑的每段体积，减少裂缝产生。这就要求国家或行业规范作出相应要求，设计单位凭借自身的知识储备，积极介入大体积混凝土裂缝的控制，而不是常见的由施工单位主导大体积混凝土裂缝控制。避免因施工者良莠不齐而造成失控。
精心设计混凝土配合比。在保证混凝土具有良好工作性的情况下，应尽可能地降低混凝土的单位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水胶比）二掺（掺高效减水剂和高性能引气剂）一高（高粉煤灰掺量）”的设计准则，生产出高强、高韧性、中弹、低热和高极拉值的抗裂混凝土。增配构造筋提高抗裂性能。配筋应采用小直径、小间距。避免结构突变产生应力集中，在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。
防止混凝土中的碱-骨料反应，可以在设计混凝土配合比时采取以下措施：控制混凝土中的碱含量，使用非活性骨料，必要时，还可以使用碱-骨料抑制剂。
3施工控制措施
入模温度的高低，与出机温度密切相关，另外还与运输工具、运距、转运次数、施工气候等有关。在温度较高的情况下进行施工，可以在施工现场对堆在露天的砂石用布覆盖，以减少阳光对其的辐射，同时对浇筑前的砂石用冷水降温。在搅拌过程中向混凝土中添加冰水。如果是在冬季进行施工，因为要防止早期混凝土被冻问题，所以要求混凝土浇筑时应该具有较高的浇筑温度。在浇筑混凝土以前还应该对基础及新混凝土接触的冷壁用蒸汽预热，对原材料应视气温高低进行加热。严格控制混凝土的浇筑速度，一次浇注的混凝土不可过高、过厚，以保证混凝土温度均匀上升。保证振捣密实，严格控制振捣时间，移动距离和插入深度，严防漏振及过振。
4砼温度控制、监测与养护
（1）、温度控制、监测
为降低大体积混凝土的水化热，在混凝土的内部通入冷却循环水，采用循环法保温养护，以便加快混凝土内部的热量散发。
为能够较准确地测量出砼内部温度，在砼中预埋测温管，用水银温度计测温。上下层温差控制在15~20℃之内。根据各测点的温度，可及时绘制出混凝土内部
温度变化曲线，对照混凝土理论计算值，分析存在的问题，有的放矢地采取相应的技术措施。
（2）、砼养护
砼养护是大体积砼施工中一项十分关键的工作。主要是保持适宜的温度和湿度，以便控制混凝土的内外温差，促进砼强度的正常发展及防止裂缝的产生和发展。
从砼浇筑完成到终凝这段时间的养护对砼而言十分重要。混凝土浇筑完毕后，在其顶面及时加以覆盖，要求覆盖严密，并经常检查覆盖保湿效果。其主要作用有二：一是蓄水保温，防止表面水分蒸发和抵抗受太阳辐射与刮风时温度骤变，二是保持内外温差的稳定。
结束语
对于大集体混凝土裂缝，应以预防为主，为此需要精心设计、施工，掌握住它的基本知识，并根据实际采取有较措施，会使施工质量得到很好的保证。以上各项技术措施并不是孤立的，而是相互联系、相互制约的，设计和施工中必须结合实际、全面考虑、合理采用，才能起到良好的效果。
关键词：大体积混凝土混凝土裂缝成因防控 配合比设计混凝土养护
中图分类号：TV331文献标识码： A
前 言：随着我国现代化建设进程的加快和大型建设事业的不断发展，大体积混凝土在建设中的使用更加广泛，其起到的作用也越来越重要。现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工，如高层楼房基础、大型设备基础、水里大坝等。在大体积混凝土的施工过程中，要解决的首要问题就是控制混凝土的裂缝，以提高混凝土的抗渗、抗裂、抗侵蚀性等耐久性。大体积混凝土的裂缝控制是一项比较复杂的施工技术，如果处理不好，会直接影响结构的安全和正常使用。 近几年来，随着我国建设事业的发展和科学技术水平的提高，我国对大体积混凝土裂缝问题的研究和探索也不断深入，保证了我国现代化建设进程。
一 、对大体积混凝土裂缝成因的分析
1温度因素
由于水泥的水化作用是放热反应，大体积混凝土自身又具有一定的保温性能，因此其内部温升幅度较其表层的温升幅度要大得多，而在混凝土升温峰值过后的降温过程中，内部降温速度又比其表层慢得多，在这些过程中，混凝土各部分的温度变形及由于其相互约束及外界约束的作用而在混凝土内产生的温度应力，是相当复杂的。一旦温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时，混凝土就会出现裂缝。此外，外界气温的变化和混凝土的导热性能对混凝土温度也有重要重要。温度是引起大体积混凝土裂缝最主要的因素。
大体积混凝土结构在施工期间，外界气温的变化对防止大体积混凝土裂缝的产生起着很大的影响。混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温升和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。浇筑温度与外界气温有着直接关系，外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也就会愈高；如果外界温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温度梯度。如果外界温度的下降过快，会造成很大的温度应力，极其容易引发混凝土的开裂。
大体积混凝土的导热性能较差，浇筑初期，混凝土的弹性模量和强度都很低，对水化热急剧温升引起的变形约束不大，温度应力较小。随着混凝土龄期的增长，弹性模量和强度相应提高，对混凝土降温收缩变形的约束愈来愈强，即产生很大的温度应力，当大体积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混凝土收缩的因素
混凝土在空气中硬结时体积减小的现象称为混凝土收缩。混凝土在不受外力的情况下的这种自发变形，受到外部约束时（支承条件、钢筋等），将在混凝土中产生拉应力，使得混凝土开裂。引起混凝土的裂缝主要有塑性收缩、干燥收缩和温度收缩等三种。在硬化初期主要是水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化，后期主要是混凝土内部自由水分蒸发而引起的干缩变形。混凝土中约有20%的水分是水泥硬化所必须得，而约80%的水分要蒸发。多余水分的增发会引起混凝土体积的收缩。混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。如果混凝土收缩后，再处于水饱和状态，还可以恢复并几乎达到原有的体积。干湿交替会引起混凝土体积的交换变化，这对混凝土是很不利的。另外，外界气温湿度的变化也会造成混凝土收缩，外界的湿度降低会加速混凝土的干缩，也会导致混凝土裂缝的产生。影响混凝土收缩，主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺（特别是养护条件）等。
3不均匀沉降和其他因素
建筑物基础的不均匀沉降也会产生裂缝，这种裂缝会随着基础沉降而不断的增大，待地基下沉稳定后，将不会变化。混凝土配合比不良会造成混凝土塑性沉降裂缝，一般是混凝土配合比中，粗骨料级配不连续、数量不够，砂率及水灰比不当所造成的裂缝。由于振捣不密实，沉实不足，或者骨料下沉等原因引起的砼沉缩裂缝在大体积砼（特别是泵送大流态砼）施工中也是非常多。
4、碱-骨料反应裂缝
大体积混凝土中的碱-骨料反应是近年来发现的一系列大体积混凝土裂缝成因之一，特别是在西北地区，混凝土原材料中富含碱活性，存在严重的碱活性反应隐患。碱-骨料反应不是即时反映型的裂缝成因，常见裂缝多形成于施工完成后1~10年的使用过程中，一旦形成，则难以阻止裂缝继续发展和采取有效修补措施，因此具有更大的危害性。碱骨料反应的原理主要是混凝土中的碱与硅酸、碳酸盐相反应而造成破坏。
二、 大体积混凝土的裂缝防治措施
1优选混凝土各种原材料
大体积混凝土产生裂缝的主要原因就是水泥水化过程中释放了大量的热量。因此在大体积混凝土施工中应尽量使用低热或者中热的矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥，并尽量降低混凝土中的水泥用量，以降低混凝土的温升，提高混凝土硬化后的体积稳定性。为保证减少水泥用量后混凝土的强度和坍落度不受损失，可适度增加活性细掺料替代水泥。在选择粗骨料时，可根据施工条件，尽量选用粒径较大、质量优良、级配良好的石子。既可以减少用水量，也可以相应减少水泥用量，还可以减小混凝土的收缩和泌水现象。在选择细骨料时，采用平均粒径较大的中粗砂，从而降低混凝土的干缩，减少水化热量，对混凝土的裂缝控制有重要作用。掺加适量粉煤灰，可减少水泥用量，从而达到降低水化热的目的。但掺量不能大于30%。掺加适量的减水剂，它可有效地增加混凝土的流动性，且能提高水泥水化率，增强混凝土的强度，从而可降低水化热，同时可明显延缓水化热释放速度。
2设计优化措施
针对大体积混凝土的特点，在建筑设计中作出针对性的设计措施，是控制大体积混凝土裂缝的最有效措施之一，对特定大体积混凝土的主要收缩或膨胀特征，采用诸如适当设计伸缩缝、采用膨胀混凝土或补偿收缩混凝土、设置膨胀加强带等，当设计允许时，对大体积混凝土也可以采取分层、分段浇筑，水化反应基本结束后再进行下层（段）浇筑施工的措施，以有效降低混凝土浇筑的每段体积，减少裂缝产生。这就要求国家或行业规范作出相应要求，设计单位凭借自身的知识储备，积极介入大体积混凝土裂缝的控制，而不是常见的由施工单位主导大体积混凝土裂缝控制。避免因施工者良莠不齐而造成失控。
精心设计混凝土配合比。在保证混凝土具有良好工作性的情况下，应尽可能地降低混凝土的单位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水胶比）二掺（掺高效减水剂和高性能引气剂）一高（高粉煤灰掺量）”的设计准则，生产出高强、高韧性、中弹、低热和高极拉值的抗裂混凝土。增配构造筋提高抗裂性能。配筋应采用小直径、小间距。避免结构突变产生应力集中，在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。
防止混凝土中的碱-骨料反应，可以在设计混凝土配合比时采取以下措施：控制混凝土中的碱含量，使用非活性骨料，必要时，还可以使用碱-骨料抑制剂。
3施工控制措施
入模温度的高低，与出机温度密切相关，另外还与运输工具、运距、转运次数、施工气候等有关。在温度较高的情况下进行施工，可以在施工现场对堆在露天的砂石用布覆盖，以减少阳光对其的辐射，同时对浇筑前的砂石用冷水降温。在搅拌过程中向混凝土中添加冰水。如果是在冬季进行施工，因为要防止早期混凝土被冻问题，所以要求混凝土浇筑时应该具有较高的浇筑温度。在浇筑混凝土以前还应该对基础及新混凝土接触的冷壁用蒸汽预热，对原材料应视气温高低进行加热。严格控制混凝土的浇筑速度，一次浇注的混凝土不可过高、过厚，以保证混凝土温度均匀上升。保证振捣密实，严格控制振捣时间，移动距离和插入深度，严防漏振及过振。
4砼温度控制、监测与养护
（1）、温度控制、监测
为降低大体积混凝土的水化热，在混凝土的内部通入冷却循环水，采用循环法保温养护，以便加快混凝土内部的热量散发。
为能够较准确地测量出砼内部温度，在砼中预埋测温管，用水银温度计测温。上下层温差控制在15~20℃之内。根据各测点的温度，可及时绘制出混凝土内部
温度变化曲线，对照混凝土理论计算值，分析存在的问题，有的放矢地采取相应的技术措施。
（2）、砼养护
砼养护是大体积砼施工中一项十分关键的工作。主要是保持适宜的温度和湿度，以便控制混凝土的内外温差，促进砼强度的正常发展及防止裂缝的产生和发展。
从砼浇筑完成到终凝这段时间的养护对砼而言十分重要。混凝土浇筑完毕后，在其顶面及时加以覆盖，要求覆盖严密，并经常检查覆盖保湿效果。其主要作用有二：一是蓄水保温，防止表面水分蒸发和抵抗受太阳辐射与刮风时温度骤变，二是保持内外温差的稳定。
结束语
对于大集体混凝土裂缝，应以预防为主，为此需要精心设计、施工，掌握住它的基本知识，并根据实际采取有较措施，会使施工质量得到很好的保证。以上各项技术措施并不是孤立的，而是相互联系、相互制约的，设计和施工中必须结合实际、全面考虑、合理采用，才能起到良好的效果。