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摘要：大体积混凝土的裂缝产生的原因是错综复杂的，本文主要针对大体积混凝土的裂缝进行分析
关键词：大体积混凝土裂缝
Abstract: large volume concrete cracks is perplexing, this article mainly aims at the large volume concrete crack analysis
Key words: large volume concrete, crack
中图分类号：TV544+.91 文献标识码：A 文章编号：
一、大体积混凝土的定义
在现代化建设中，随着大规模的经济建设的发展，工业与民用建筑中的大型基础往往都是采用大体积的混凝土建造的。现在，引用国外建筑学会的标准的定义就是：结构断面最小厚度在80cm以上；同时水化热引起混凝土内部的最高温度与外界气温之差，预计超过25℃的混凝土，称为大体积混凝土。也就是说大体积混凝土都有一个共同的特征：结构厚实，混凝土量大，工程条件复杂，施工技术要求高；水泥水化热高使结构产生温度和收缩变形；因此，大体积混凝土经常出现的問题，不是力学上的结构强度，而是以控制混凝土温度变形裂缝，从而提高混凝土的抗渗、抗裂、抗侵蚀性能，以提高建筑结构的耐久年限而作为最重要的任务。
二、裂缝的基本概念
混凝土是一种由多种材料组成的人造石材。它虽具有抗压强度高与耐久性能良好的特性，但是抗拉强度很低，受拉时变形能力小，容易开裂等缺点。对于裂缝这个问题，长期以来存在不同的认识，一种观点认为混凝土工程不应有裂缝；另一种观点认为，混凝土裂缝是不可避免的。我国著名工程结构裂缝控制专家王铁梦教授在其专著《工程结构裂缝控制》一书中指出:“工程裂缝问题是具有相当普遍性的技术难题，如何因地制宜地把裂缝控制在无害范围之内是结构工程师的艺术。”近代科学关于混凝土强度的细观研究以及大量工程实践所提供的经验都说明,结构物的裂缝是不可避免的。
许多工程裂缝的原因是综合性的，重要的是必须区别是由于什么原因引起的，是外负荷引起的还是由于结构变形变化引起的。外荷引起的会使钢筯的应力很高，而由变形变化引起的，应力却很低。
大体积混凝土内出现的裂缝，按其深度不同，一般可分为贯穿裂缝，深层裂缝、表面裂缝三种。贯穿裂缝切断了结构断面，可能破坏结构的整体性和稳定性，它的危害是较严重的，深层裂缝部分地切断了结构断面，也有一定危害性；表面裂缝一般危害较小，但处于基础或老混凝土约束范围内的表面裂缝，在内部混凝土降温过程中，可能发展成贯穿裂缝。
三、裂缝形成的原因
大体积混凝土施工阶段所产生的温度裂缝，是其内部发展的结果。一方面混凝土由于内外温差而产生应力和应变，另一方面是结构物的外部约束和混凝土各质点间的约束来阻止这种应变。一旦温度应力超过混凝土能承受的抗拉强度时，即会出现裂缝。以下是产生裂缝的主要原因：
1、水泥的水化热的因素
水泥在水化过程中要发出一定的热量。而大体积混凝土结构物一般断面较厚，水泥发出的热量聚集在结构物内部不易散发出来。由于混凝土的导热性能较差，浇筑初期混凝土的强度和弹性模量都很低，对水化热引起的急剧温升约束不大，相应的温度应力也较小。随着混凝土龄期的增长，弹性模量的增高，对混凝土内部降温收缩的约束也就愈来愈大，以致产生很大的拉应力。当混凝土的抗拉强度不足以抵抗这种拉应力时，便开始出现温度裂缝。
2、环境温度变化的因素
大体积混凝土在施工阶段，环境温度的变化是常见的。当外界气温高，混凝土浇筑时的气温也就高。而外界环境温度骤降，会使内外部混凝土的温差更大，温度应力也愈大。同时，在高温条件下，大体积混凝土不易散热，并且有较大的延续时间（混凝土构造物尺寸厚度愈大延续时间愈长）。这对大体积混凝土更为不利。
3、约束条件的因素
大体积混凝土由于温度变化会产生变形，而这种变形又受到约束，便产生了应力，这就是温度变化引起的应力状态。而当应力超过某一数值时，便引起裂缝。
4、混凝土的收缩变形的因素
混凝土中大部分的水分要蒸发，有少部分的是水泥硬化所需要的。混凝土水化时产生的体积变形，我们称它为“自身体积变形”。多余水分的蒸发，会引起混凝土体积的收缩，这种收缩变形若受到约束力的影响，即可引起混凝土的开裂，并随着龄期的增加而发展。
四、防止裂缝的措施
1、地基的处理
对于大体积混凝土一般都是厚实体重的整浇式结构物，地基对基础的影响很明显。所以在设计时应防止地基不均匀的下沉，基础的约束力这两方面引起的裂缝。
2、设置合理的分缝分块
合理的分缝分块，如设置伸缩缝、沉降缝等，不仅可以减轻约束作用，缩小约束范围，同时也可利用浇筑面的层面散热，降低混凝土内部的温度。
3、合理布置分布钢筯
实践证明，合理的配筋可以提高混凝土的极限拉伸值，而且当钢筯的直径细且间距较密时，对提高混凝土的抗裂效果较好。
4、混凝土设计强度等级不宜太高
大体积混凝土的结构物中，如富余的强度等级过高，会使水泥用量增多，不仅费用增大，施工中还会导致混凝土内部温度过高，造成内外温度过大，从而引起结构的开裂。
5、水泥品种与用量
对于大体积混凝土所用的水泥，应优先选用矿渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥。在满足强度和耐久性的条件下，一定要把水泥用量降低到最小限度，从而降低混凝土内部的最高温度。
6、集料的选用
粗细集料的粒径级配合理，对节约水泥和保证混凝土具有良好的和易性有很大的关系。选用较粗的细集料，会使用水量减少，从而使水泥用量减少。连续粒径的粗集料，因大颗粒的空隙，由很小的石子来填充，可使其空隙率降低，密实性增加，因而可以节约水泥。
7、和易性的要求
和易性是指混凝土拌和物能保持混凝土成分的均匀，不致发生离析现象，且易于施工操作的性能。它是一项综合性的技术性质，包括流动性、粘聚性和保水性等方面的含义。在大体积混凝土工程中，减少水泥用量固然重要，但一定要满足拌和物的和易性。因和易性不好的拌和物浇筑凝固后会造成蜂窝、麻面，露筋等，同样会造成质量问题。
8、外加剂的应用
在混凝土中掺入少量的外加剂，可以改善混凝土拌和物的性能，节约水泥用量。降低造价的同时，减少水泥用量会使大体积混凝土的水化热降低。
9、施工的工艺
混凝土搅拌采用二次投料工艺，其主要优点是无泌水现象，使大体积混凝土上下层强度差减少，离析现象也大大减少。浇筑时分层浇筑可分为全面分层、分段分层、斜面分层的方法进行浇筑，以确保混凝土浇筑密实。
10、养护
为了保证新浇筑的混凝土有适宜的硬化条件，防止在早期由于干缩而产生的裂缝。大体积混凝土应在浇筑完毕后，及早洒水养护，（早期应避免阳光直接照射），以保持混凝土表面经常湿润。在混凝土凝结后，表面及四周就按规定增加湿度，这不仅能增长混凝土的强度，同时也是防止发生早期干缩裂缝。
混凝土土养护时的温度控制方法，一是降温法，即在混凝土浇筑成型后，通过循环的冷却水进行降温，借以减少混凝土内外的温差。第二种是保温法，混凝土浇筑成型后，通过保温材料或其它的方法，以提高混凝土表面及四周散热面的温度，从而减少内外的温差。
混凝土的前期养护完成后，在拆模后应迅速填土，起到保温保湿的作用。不得使混凝土长期裸露在外，这是保证混凝土中期和后期不出现裂缝的主要措施。
总之，大体积混凝土的裂缝产生的原因是错综复杂的。这种裂缝虽较为常见，但即使是裂缝在允许的范围内，它对结构的耐久性等方面也有所影响。所以今后我们要对这方面予以重视和加以控制，进一步地探索和研究这方面的知识，不断完善大体积混凝土的施工技术。
关键词：大体积混凝土裂缝
Abstract: large volume concrete cracks is perplexing, this article mainly aims at the large volume concrete crack analysis
Key words: large volume concrete, crack
中图分类号：TV544+.91 文献标识码：A 文章编号：
一、大体积混凝土的定义
在现代化建设中，随着大规模的经济建设的发展，工业与民用建筑中的大型基础往往都是采用大体积的混凝土建造的。现在，引用国外建筑学会的标准的定义就是：结构断面最小厚度在80cm以上；同时水化热引起混凝土内部的最高温度与外界气温之差，预计超过25℃的混凝土，称为大体积混凝土。也就是说大体积混凝土都有一个共同的特征：结构厚实，混凝土量大，工程条件复杂，施工技术要求高；水泥水化热高使结构产生温度和收缩变形；因此，大体积混凝土经常出现的問题，不是力学上的结构强度，而是以控制混凝土温度变形裂缝，从而提高混凝土的抗渗、抗裂、抗侵蚀性能，以提高建筑结构的耐久年限而作为最重要的任务。
二、裂缝的基本概念
混凝土是一种由多种材料组成的人造石材。它虽具有抗压强度高与耐久性能良好的特性，但是抗拉强度很低，受拉时变形能力小，容易开裂等缺点。对于裂缝这个问题，长期以来存在不同的认识，一种观点认为混凝土工程不应有裂缝；另一种观点认为，混凝土裂缝是不可避免的。我国著名工程结构裂缝控制专家王铁梦教授在其专著《工程结构裂缝控制》一书中指出:“工程裂缝问题是具有相当普遍性的技术难题，如何因地制宜地把裂缝控制在无害范围之内是结构工程师的艺术。”近代科学关于混凝土强度的细观研究以及大量工程实践所提供的经验都说明,结构物的裂缝是不可避免的。
许多工程裂缝的原因是综合性的，重要的是必须区别是由于什么原因引起的，是外负荷引起的还是由于结构变形变化引起的。外荷引起的会使钢筯的应力很高，而由变形变化引起的，应力却很低。
大体积混凝土内出现的裂缝，按其深度不同，一般可分为贯穿裂缝，深层裂缝、表面裂缝三种。贯穿裂缝切断了结构断面，可能破坏结构的整体性和稳定性，它的危害是较严重的，深层裂缝部分地切断了结构断面，也有一定危害性；表面裂缝一般危害较小，但处于基础或老混凝土约束范围内的表面裂缝，在内部混凝土降温过程中，可能发展成贯穿裂缝。
三、裂缝形成的原因
大体积混凝土施工阶段所产生的温度裂缝，是其内部发展的结果。一方面混凝土由于内外温差而产生应力和应变，另一方面是结构物的外部约束和混凝土各质点间的约束来阻止这种应变。一旦温度应力超过混凝土能承受的抗拉强度时，即会出现裂缝。以下是产生裂缝的主要原因：
1、水泥的水化热的因素
水泥在水化过程中要发出一定的热量。而大体积混凝土结构物一般断面较厚，水泥发出的热量聚集在结构物内部不易散发出来。由于混凝土的导热性能较差，浇筑初期混凝土的强度和弹性模量都很低，对水化热引起的急剧温升约束不大，相应的温度应力也较小。随着混凝土龄期的增长，弹性模量的增高，对混凝土内部降温收缩的约束也就愈来愈大，以致产生很大的拉应力。当混凝土的抗拉强度不足以抵抗这种拉应力时，便开始出现温度裂缝。
2、环境温度变化的因素
大体积混凝土在施工阶段，环境温度的变化是常见的。当外界气温高，混凝土浇筑时的气温也就高。而外界环境温度骤降，会使内外部混凝土的温差更大，温度应力也愈大。同时，在高温条件下，大体积混凝土不易散热，并且有较大的延续时间（混凝土构造物尺寸厚度愈大延续时间愈长）。这对大体积混凝土更为不利。
3、约束条件的因素
大体积混凝土由于温度变化会产生变形，而这种变形又受到约束，便产生了应力，这就是温度变化引起的应力状态。而当应力超过某一数值时，便引起裂缝。
4、混凝土的收缩变形的因素
混凝土中大部分的水分要蒸发，有少部分的是水泥硬化所需要的。混凝土水化时产生的体积变形，我们称它为“自身体积变形”。多余水分的蒸发，会引起混凝土体积的收缩，这种收缩变形若受到约束力的影响，即可引起混凝土的开裂，并随着龄期的增加而发展。
四、防止裂缝的措施
1、地基的处理
对于大体积混凝土一般都是厚实体重的整浇式结构物，地基对基础的影响很明显。所以在设计时应防止地基不均匀的下沉，基础的约束力这两方面引起的裂缝。
2、设置合理的分缝分块
合理的分缝分块，如设置伸缩缝、沉降缝等，不仅可以减轻约束作用，缩小约束范围，同时也可利用浇筑面的层面散热，降低混凝土内部的温度。
3、合理布置分布钢筯
实践证明，合理的配筋可以提高混凝土的极限拉伸值，而且当钢筯的直径细且间距较密时，对提高混凝土的抗裂效果较好。
4、混凝土设计强度等级不宜太高
大体积混凝土的结构物中，如富余的强度等级过高，会使水泥用量增多，不仅费用增大，施工中还会导致混凝土内部温度过高，造成内外温度过大，从而引起结构的开裂。
5、水泥品种与用量
对于大体积混凝土所用的水泥，应优先选用矿渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥。在满足强度和耐久性的条件下，一定要把水泥用量降低到最小限度，从而降低混凝土内部的最高温度。
6、集料的选用
粗细集料的粒径级配合理，对节约水泥和保证混凝土具有良好的和易性有很大的关系。选用较粗的细集料，会使用水量减少，从而使水泥用量减少。连续粒径的粗集料，因大颗粒的空隙，由很小的石子来填充，可使其空隙率降低，密实性增加，因而可以节约水泥。
7、和易性的要求
和易性是指混凝土拌和物能保持混凝土成分的均匀，不致发生离析现象，且易于施工操作的性能。它是一项综合性的技术性质，包括流动性、粘聚性和保水性等方面的含义。在大体积混凝土工程中，减少水泥用量固然重要，但一定要满足拌和物的和易性。因和易性不好的拌和物浇筑凝固后会造成蜂窝、麻面，露筋等，同样会造成质量问题。
8、外加剂的应用
在混凝土中掺入少量的外加剂，可以改善混凝土拌和物的性能，节约水泥用量。降低造价的同时，减少水泥用量会使大体积混凝土的水化热降低。
9、施工的工艺
混凝土搅拌采用二次投料工艺，其主要优点是无泌水现象，使大体积混凝土上下层强度差减少，离析现象也大大减少。浇筑时分层浇筑可分为全面分层、分段分层、斜面分层的方法进行浇筑，以确保混凝土浇筑密实。
10、养护
为了保证新浇筑的混凝土有适宜的硬化条件，防止在早期由于干缩而产生的裂缝。大体积混凝土应在浇筑完毕后，及早洒水养护，（早期应避免阳光直接照射），以保持混凝土表面经常湿润。在混凝土凝结后，表面及四周就按规定增加湿度，这不仅能增长混凝土的强度，同时也是防止发生早期干缩裂缝。
混凝土土养护时的温度控制方法，一是降温法，即在混凝土浇筑成型后，通过循环的冷却水进行降温，借以减少混凝土内外的温差。第二种是保温法，混凝土浇筑成型后，通过保温材料或其它的方法，以提高混凝土表面及四周散热面的温度，从而减少内外的温差。
混凝土的前期养护完成后，在拆模后应迅速填土，起到保温保湿的作用。不得使混凝土长期裸露在外，这是保证混凝土中期和后期不出现裂缝的主要措施。
总之，大体积混凝土的裂缝产生的原因是错综复杂的。这种裂缝虽较为常见，但即使是裂缝在允许的范围内，它对结构的耐久性等方面也有所影响。所以今后我们要对这方面予以重视和加以控制，进一步地探索和研究这方面的知识，不断完善大体积混凝土的施工技术。