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论文摘要：近些年，建筑技术发展迅速，建筑规模不断扩大，大体积混凝土在构建大型设施或构筑物中的作用越来越重要。而大体积混凝土开裂则是工程建设中常见的技术问题，裂缝出现的原因有多种，但都会对结构的耐久性和强度产生影响，还可能对建筑物的安全使用带来威胁。本文就主要探讨大体积混凝土裂缝成因及其控制措施。
关键词：大体积混凝土裂缝成因 控制措施
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
1引言
近年来，大型现代化技术设施或构筑物不断增多，而混凝土结构以其材料价廉物美、施工方便、承载力大、可装饰强的特点，日益受到人们的欢迎，于是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。
《GB 50496-2009 大体积混凝土施工规范》对大体积混凝土作了如下定义：大体积混凝土 mass concrete混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于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。
大体积混凝土开裂问题是在工程建设中带有一定普遍性的技术问题，裂缝一旦形成，特别是裂缝出现在重要的结构部位，危害极大，它会降低结构的耐久性，削弱构件的承载力，同时会可能危害到建筑物的安全使用。所以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。
2 大体积混凝土裂缝种类及其成因分析
大体积混凝土裂缝产生的原因主要可分为两类：一是结构型裂缝，是由混凝土结构受超载作用时，产生的拉应力超过混凝土的抗拉强度引起的受力裂缝；二是材料型裂缝，是由非受力变形变化引起的，主要是由温度应力和混凝土的收缩引起的。本文主要探讨材料型裂缝。
2.1 由于温度变化引起的裂缝
温度裂缝主要是由温差造成。大体积混凝土浇筑后，产生大量的水化热，水化热积聚在混凝土内部不易散发，常使混凝土内部温度上升，而混凝土表面温度为室外环境温度，这就形成了内外温差，当这种内外温差在混凝土凝结初期产生的拉应力超过混凝土抗拉强度时，就会导致混凝土裂缝。在施工过程中，如果不采取正确的施工方法和有效的控制措施，混凝土的内外温差一般都会大于25℃，很容易造成混凝土大面积裂缝，这些裂缝会给有害物质提供方便的侵入点，使裂缝不断扩大，影响结构的使用，甚至造成结构的破坏。另外，在拆模前后，表面温度降低很快，造成了温度陡降，也会导致裂缝的产生。其中较为主要是由水化热引起的内外温差。
2.2 由于收缩引起的裂缝
混凝土的收缩开裂，主要是由水泥浆的收缩开裂所造成的。实验表明：水化的水泥浆暴露于相对湿度低于100%的环境时，将开始失水收缩，如果硬化的水泥浆体试件在收缩过程中发生约束，将会产生收缩应力，如果此应力大于水泥浆体试件的抗拉强度，则会开裂。
收缩包括干燥收缩、塑性收缩、自身收缩、碳化收缩等等。这里主要介绍干燥收缩和塑性收缩。
2.2.1 干燥收缩
混凝土发生收缩时，由于周围约束存在，使混凝土产生约束应力，如果这个应力超过混凝土的抗拉强度，混凝土就会产生收缩裂缝。
2.2.2 塑性收缩
在水泥活性大、混凝土温度较高，或在水灰比较低的条件下会加剧裂缝的开展。因为这时混凝土的泌水明显减少，表面蒸发的水分不能及时得到补充，混凝土仍处于塑性状态，稍微受到一点拉力，混凝土的表面就会出现分布不均匀的裂缝，出现裂缝以后，混凝土体内的水分蒸发进一步加大，于是裂缝进一步扩展。
3 裂缝的防治措施
大大体积混凝土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，具体措施如下。
3.1 合理选材优化配比
3.1.1 水泥
由于温差主要是由水化热产生的，要减小温差就要尽量降低水化热，要降低水化热，就要尽量采用早期水化热低的水泥。为了减少水泥的水化热，必须降低熟料中C3A和 C3S的含量。在施工中一般采用中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥。
3.1.2 掺加粉煤灰
为了尽量降低单方混凝土中的水泥用量，降低水化热并提高和易性，采用掺入部分粉煤灰的水泥。掺入粉煤灰主要有以下作用：①由于粉煤灰中含有大量的硅、铝氧化物，可以取代部分水泥，从而减少水泥用量，降低混凝土的热胀；②粉煤灰的火山灰反应改善了混凝土内部的孔结构，混凝土中总的孔隙率降低，使硬化后的混凝土更加致密，相应收缩值也减少。
需要注意的是：由于粉煤灰的比重较水泥小，混凝土振捣时比重小的粉煤灰容易浮在混凝土的表面，表面容易产生塑性收缩裂缝。因此，粉煤灰的掺量不宜过多。
3.1.3 骨料
3.1.3.1粗骨料
尽量扩大粗骨料的粒径。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，对防止裂缝的产生有利。
3.1.3.2细骨料
宜采用级配良好的中砂和中粗砂。最好用干净的中粗砂，因其孔隙率小，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，砂子的含泥量少，收缩变形就越小，对裂缝开展有利。
3.1.4 加入外加剂
加入外加剂后能减小混凝土收缩开裂的机会，外加剂对混凝土收缩开裂性能有如下影响：
（1）减水剂
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，水泥用量的减少对防止开裂是十分有利的。
（2）缓凝剂
缓凝剂的作用之一是延缓混凝土放热峰值出现的时间，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；作用之二是改善和易性，减少运输过程中的塌落度损失。
（3）引气剂对混凝土开裂的影响
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。在一定程度上增大混凝土的抗裂性能。
需要注意的是：外加剂不能掺量过大，否则会产生负面影响。
3.2 施工过程中的控制
3.2.1 混凝土的拌制
在混凝土拌制过程中，通过地下水冷却骨料、地下水拌合混凝土或加冰拌合的方法降低混凝土拌合物出机口温度并严格控制混凝土出机塌落度。
3.2.2 混凝土浇筑、拆模
3.2.2.1浇筑季节和时间的选择
若外界温度低，混凝土本身的温度也低，浇筑以后上升的温度也小。因此大体积混凝土最好选在春秋季施工，以降低混凝土入仓温度。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。
3.2.2.2浇筑速度
浇筑速度慢，混凝土放出热量多，散热快。但要注意应使先浇筑的混凝土不硬化，否则就变成了后浇混凝土的约束，反而对抗裂不利。
3.2.2.3混凝土浇筑过程质量控制
浇筑过程中要进行振捣密实，振捣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。另外，浇筑混凝土要求分层浇筑，分层流水振捣，同时要保证上层混凝土在下层初凝前结合紧密。
3.2..2.4混凝土拆模时间控制
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。
3.2.3 表面隔热保护
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。另外，当日平均气温在2～3d内连续下降不小于6～8℃时，28d龄期内混凝土表面必须进行表面保护。
3.2.4 养护
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罐，又防止干缩裂缝的发生，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。
3.2.5 通水冷却
若是在高温季节施工，则要在初期采用通制冷水来降低混凝土最高温度峰值，但注意，通水时间不能过长，因为时间过长会造成降温幅度过大而引起较大的温度应力。为了削减内外温差，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結合的方案。
3.3健全施工组织管理 在制定技术措施和质量控制措施的同时，还需落实组织指挥系统，逐级进行技术交底，做到层层落实，确保顺利实施。
4 结语
大体积混凝土在工程中日益受到广泛的应用，大体积混凝土裂缝也是施工中常见的质量问题，通过精心选择原材料，并在施工中采用合理的对策，坚持严谨的施工组织管理,一定能将大体积混凝土的各种裂缝减到最少，达到比较满意的混凝土外观质量。
关键词：大体积混凝土裂缝成因 控制措施
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
1引言
近年来，大型现代化技术设施或构筑物不断增多，而混凝土结构以其材料价廉物美、施工方便、承载力大、可装饰强的特点，日益受到人们的欢迎，于是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。
《GB 50496-2009 大体积混凝土施工规范》对大体积混凝土作了如下定义：大体积混凝土 mass concrete混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于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。
大体积混凝土开裂问题是在工程建设中带有一定普遍性的技术问题，裂缝一旦形成，特别是裂缝出现在重要的结构部位，危害极大，它会降低结构的耐久性，削弱构件的承载力，同时会可能危害到建筑物的安全使用。所以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。
2 大体积混凝土裂缝种类及其成因分析
大体积混凝土裂缝产生的原因主要可分为两类：一是结构型裂缝，是由混凝土结构受超载作用时，产生的拉应力超过混凝土的抗拉强度引起的受力裂缝；二是材料型裂缝，是由非受力变形变化引起的，主要是由温度应力和混凝土的收缩引起的。本文主要探讨材料型裂缝。
2.1 由于温度变化引起的裂缝
温度裂缝主要是由温差造成。大体积混凝土浇筑后，产生大量的水化热，水化热积聚在混凝土内部不易散发，常使混凝土内部温度上升，而混凝土表面温度为室外环境温度，这就形成了内外温差，当这种内外温差在混凝土凝结初期产生的拉应力超过混凝土抗拉强度时，就会导致混凝土裂缝。在施工过程中，如果不采取正确的施工方法和有效的控制措施，混凝土的内外温差一般都会大于25℃，很容易造成混凝土大面积裂缝，这些裂缝会给有害物质提供方便的侵入点，使裂缝不断扩大，影响结构的使用，甚至造成结构的破坏。另外，在拆模前后，表面温度降低很快，造成了温度陡降，也会导致裂缝的产生。其中较为主要是由水化热引起的内外温差。
2.2 由于收缩引起的裂缝
混凝土的收缩开裂，主要是由水泥浆的收缩开裂所造成的。实验表明：水化的水泥浆暴露于相对湿度低于100%的环境时，将开始失水收缩，如果硬化的水泥浆体试件在收缩过程中发生约束，将会产生收缩应力，如果此应力大于水泥浆体试件的抗拉强度，则会开裂。
收缩包括干燥收缩、塑性收缩、自身收缩、碳化收缩等等。这里主要介绍干燥收缩和塑性收缩。
2.2.1 干燥收缩
混凝土发生收缩时，由于周围约束存在，使混凝土产生约束应力，如果这个应力超过混凝土的抗拉强度，混凝土就会产生收缩裂缝。
2.2.2 塑性收缩
在水泥活性大、混凝土温度较高，或在水灰比较低的条件下会加剧裂缝的开展。因为这时混凝土的泌水明显减少，表面蒸发的水分不能及时得到补充，混凝土仍处于塑性状态，稍微受到一点拉力，混凝土的表面就会出现分布不均匀的裂缝，出现裂缝以后，混凝土体内的水分蒸发进一步加大，于是裂缝进一步扩展。
3 裂缝的防治措施
大大体积混凝土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，具体措施如下。
3.1 合理选材优化配比
3.1.1 水泥
由于温差主要是由水化热产生的，要减小温差就要尽量降低水化热，要降低水化热，就要尽量采用早期水化热低的水泥。为了减少水泥的水化热，必须降低熟料中C3A和 C3S的含量。在施工中一般采用中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥。
3.1.2 掺加粉煤灰
为了尽量降低单方混凝土中的水泥用量，降低水化热并提高和易性，采用掺入部分粉煤灰的水泥。掺入粉煤灰主要有以下作用：①由于粉煤灰中含有大量的硅、铝氧化物，可以取代部分水泥，从而减少水泥用量，降低混凝土的热胀；②粉煤灰的火山灰反应改善了混凝土内部的孔结构，混凝土中总的孔隙率降低，使硬化后的混凝土更加致密，相应收缩值也减少。
需要注意的是：由于粉煤灰的比重较水泥小，混凝土振捣时比重小的粉煤灰容易浮在混凝土的表面，表面容易产生塑性收缩裂缝。因此，粉煤灰的掺量不宜过多。
3.1.3 骨料
3.1.3.1粗骨料
尽量扩大粗骨料的粒径。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，对防止裂缝的产生有利。
3.1.3.2细骨料
宜采用级配良好的中砂和中粗砂。最好用干净的中粗砂，因其孔隙率小，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，砂子的含泥量少，收缩变形就越小，对裂缝开展有利。
3.1.4 加入外加剂
加入外加剂后能减小混凝土收缩开裂的机会，外加剂对混凝土收缩开裂性能有如下影响：
（1）减水剂
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，水泥用量的减少对防止开裂是十分有利的。
（2）缓凝剂
缓凝剂的作用之一是延缓混凝土放热峰值出现的时间，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；作用之二是改善和易性，减少运输过程中的塌落度损失。
（3）引气剂对混凝土开裂的影响
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。在一定程度上增大混凝土的抗裂性能。
需要注意的是：外加剂不能掺量过大，否则会产生负面影响。
3.2 施工过程中的控制
3.2.1 混凝土的拌制
在混凝土拌制过程中，通过地下水冷却骨料、地下水拌合混凝土或加冰拌合的方法降低混凝土拌合物出机口温度并严格控制混凝土出机塌落度。
3.2.2 混凝土浇筑、拆模
3.2.2.1浇筑季节和时间的选择
若外界温度低，混凝土本身的温度也低，浇筑以后上升的温度也小。因此大体积混凝土最好选在春秋季施工，以降低混凝土入仓温度。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。
3.2.2.2浇筑速度
浇筑速度慢，混凝土放出热量多，散热快。但要注意应使先浇筑的混凝土不硬化，否则就变成了后浇混凝土的约束，反而对抗裂不利。
3.2.2.3混凝土浇筑过程质量控制
浇筑过程中要进行振捣密实，振捣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。另外，浇筑混凝土要求分层浇筑，分层流水振捣，同时要保证上层混凝土在下层初凝前结合紧密。
3.2..2.4混凝土拆模时间控制
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。
3.2.3 表面隔热保护
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。另外，当日平均气温在2～3d内连续下降不小于6～8℃时，28d龄期内混凝土表面必须进行表面保护。
3.2.4 养护
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罐，又防止干缩裂缝的发生，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。
3.2.5 通水冷却
若是在高温季节施工，则要在初期采用通制冷水来降低混凝土最高温度峰值，但注意，通水时间不能过长，因为时间过长会造成降温幅度过大而引起较大的温度应力。为了削减内外温差，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結合的方案。
3.3健全施工组织管理 在制定技术措施和质量控制措施的同时，还需落实组织指挥系统，逐级进行技术交底，做到层层落实，确保顺利实施。
4 结语
大体积混凝土在工程中日益受到广泛的应用，大体积混凝土裂缝也是施工中常见的质量问题，通过精心选择原材料，并在施工中采用合理的对策，坚持严谨的施工组织管理,一定能将大体积混凝土的各种裂缝减到最少，达到比较满意的混凝土外观质量。