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摘 要：大體积混凝土在市政桥梁等建筑工程中被经常应用到，本文通过对大体积混凝土产生裂缝的原因进行分析，提出了相应的控制措施。
关键词：大体积混凝土；裂缝；原因；控制措施
1前言
水泥混凝土是现代土木建筑工程广泛使用的建筑材料之一。随着现代建筑技术的不断发展，大体积混凝土的应用越来越广泛。由此带来的问题是：因为水泥水化热、混凝土干缩等原因引起的混凝土开裂，给混凝土结构的使用功能和耐久性造成危害。如何采取有效措施防止大体积混凝土裂缝的产生，是大体积混凝土施工中急需解决的问题。
2大体积混凝土的概念
顾名思义，大体积混凝土的特点是体积厚大。一般认为结构断面最小尺寸在80cm以上，同时水泥水化热引起混凝土内部最高温度与外界温度之差超过25℃的混凝土称之为大体积混凝土。大体积混凝土主要用作于大坝、反应堆体、高层建筑基础底板及其它重力底座结构物等。这些结构物主要是依靠其结构形状、质量和强度来承受荷载的。因此，要求大混凝土必须具备耐久性好、水密性大、有足够的强度、满足单位质量的要求。
3大体积混凝土裂缝产生的主要原因
混凝土产生裂缝的原因有多种，如温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，以及结构不合理，原材料不合格，模板变形，基础不均匀沉降等。大体积混凝土产生裂缝的主要原因是混凝土内外矛盾的结果。一方面大体积混凝土由于混凝土内外温度及昼夜温差过大而产生温度应力和温度变形。另一方面是结构内外的约束要阻止这种变形。当温度应力超过混凝土所能承受的极限抗拉应力时，就会出现裂缝。
混凝土的热膨胀系数为（7～12）×10-6/℃，即温度每升高或降低10℃，混凝土就会产生约0.01%左右的线膨胀收缩。大体积混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，难以释放，内部温度不断上升，造成内胀外缩，使混凝土开裂。随着水泥用量的增加，混凝土内外温差可达50～80℃。实践证明，当混凝土内外温差>25℃时，混凝土就会出现裂缝。
混凝土在硬化早期和硬化后，内部的游离水由表及里逐渐蒸发，随着混凝土内部的水分不断的向外迁移，导致混凝土由表及里产生干燥收缩，当混凝土的收缩应力大于混凝土的抗拉强度时，混凝土就会产生干缩裂缝。
混凝土是一种脆性材料，抗拉强度是抗压强度的1/10左右，在钢筋混凝土中，拉应力主要是由钢筋承担，混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝土的边缘部位，如果出现拉应力，则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小拉应力。但是在体积混凝土施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度，往往在混凝土内部引起相当大的拉应力，致使混凝土开裂。
4大体积混凝土裂缝的控制措施
4.1大体积混凝土的原材料选择
4.1.1水泥
大体积混凝土工程宜采用低热水泥。降低水泥的水化热，主要是选择适宜的矿物组成，再采用掺加混合材料、调整粉磨细度等工艺措施。实验证明，要减小水泥的水化热和放热速率，必须合理降低熟料中的C3A和C3S含量，相应的提高C2S和C4AF含量，同时应根据混凝土的技术要求，合理的选择水泥的粉磨细度，以降低水泥的水化速率及保证水泥的强度。一般采用粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥，而不采用硅酸盐水泥。
4.1.2活性混合料
在大体积混凝土中掺加细度较小的活性混合材料，既可以降低水泥用量，又可以降低大体积混凝土的水化热温升。同时，由于微集料效应可以减少用水量，改善混凝土的内部结构，提高混凝土的密实性。大体积混凝土在满足强度及工作性的前提下，可尽量的提高掺和料的掺量，以降低混凝土中的水泥用量，从而降低水泥水化时的总发热量。一般常用的活性混合材料有粉煤灰、矿渣、火山灰等。
4.1.3外加剂
在大体积混凝土中常用的外加剂有缓凝型减水剂和引气型减水剂。掺入缓凝型减水剂，主要是延缓水泥的水化放热速率，有利于热量的消散，使混凝土内部温度降低，避免产生温度裂缝。而掺入引气型减水剂，其主要作用是引入空气，改善混凝土施工的和易性，提高混凝土的抗渗性及抗冻性等耐久性指标，从而提高混凝土的抗裂性能。
4.1.4骨料
在满足工作性、强度、耐久性的前提下，尽可能的选用较大粒径的、级配较好的粗骨料，这样可以减少用水量及水泥用量，从而降低水泥水化的总热量。同时，必须严格控制骨料的含泥量。若骨料的含泥量过大，不仅增大了混凝土收缩变形，而且还降低了混凝土的抗拉强度。故砂的含泥量应控制在2%以内，石子含泥量应控制在1%以内。
4.2大体积混凝土施工过程的控制
（1）在夏季进行大体积混凝土施工时，由于环境温度较高，应尽可能对骨料进行降温处理，一般采用遮阴或洒水冷却处理，也可以在混凝土拌和时加入碎冰的方式来降低混凝土的内部温度，减小与外部的温差，改善混凝土的工作性，并延长混凝土的凝结时间，对大体积混凝土施工控制及裂缝控制十分有利。
（2）大体积混凝土在浇筑施工时，应分段分层浇筑，制定浇筑方案。首先确定分层厚度及每层时间间隔。分层厚度取决于采用的振捣设备；时间间隔与水泥及外加剂的种类和混凝土的温度有关，一般可取2h。当分层厚度及每层时间间隔确定后，则根据结构尺寸，现场搅拌机的生产效率等因素，确定最后的浇筑方案。浇筑方案一般分两种。一种全面分层，即在整个模板内全面分层浇筑；一种是分段分层，即在结构物的面积较大，全面分层要求混凝土的浇筑难度较大时，可进行划区分段分层浇筑混凝土。同时，浇筑完的混凝土应在硬化前进行二次的抹面来减少结构物的表面裂缝。
（3）大体积混凝土施工过程中必须进行温度控制。除加碎冰搅拌外，在条件允许的情况下，还可以在混凝土内部预先布设温度传感器及冷却水管，通过循环的冷却水对混凝土结构物进行降温，以减少混凝土内外温差。在混凝土浇筑成型后，必须对混凝土各个部位进行温度跟踪监控，及时准确掌握混凝土各个部位的温度变化，以便及时的采取措施，保证工作质量。
4.3大体积混凝土养护
在混凝土浇筑之后，应做好混凝土的保温保湿养护，保温养护的目的主要是降低大体积混凝土的内外温差以降低混凝土的自我约束应力，其次是降低大体积混凝土的降温速度，充分利用混凝土的抗拉强度，以提高混凝土抗裂能力。一般养护时间不少于28天。夏季应避免暴晒，注意保湿；冬季应采取措施保温覆盖，以免发生急剧的温度梯度，防止产生温度裂缝。常使用的保温材料有模板、麻袋、湿砂、锯末等。
5结束语
大体积混凝土的裂缝是混凝土结构工程中比较常见的现象。大体积混凝土的裂缝控制是一项比较复杂的施工技术，要有效控制混凝土的裂缝，必须从原材料选择、配合比设计、施工过程及养护等各环节进行严格控制，才能达到理想的效果。■
参考文献
[1]李德华.大体积混凝土裂缝的产生及防治[J].安徽建筑，2003（5）
[2]迟培云，等.现代混凝土技术[M].同济大学出版社，1997
[3]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].中国建筑工业出版社，2000
[4]杨文科.水泥混凝土裂缝产生的原由分析[J].混凝土，2004（5）
关键词：大体积混凝土；裂缝；原因；控制措施
1前言
水泥混凝土是现代土木建筑工程广泛使用的建筑材料之一。随着现代建筑技术的不断发展，大体积混凝土的应用越来越广泛。由此带来的问题是：因为水泥水化热、混凝土干缩等原因引起的混凝土开裂，给混凝土结构的使用功能和耐久性造成危害。如何采取有效措施防止大体积混凝土裂缝的产生，是大体积混凝土施工中急需解决的问题。
2大体积混凝土的概念
顾名思义，大体积混凝土的特点是体积厚大。一般认为结构断面最小尺寸在80cm以上，同时水泥水化热引起混凝土内部最高温度与外界温度之差超过25℃的混凝土称之为大体积混凝土。大体积混凝土主要用作于大坝、反应堆体、高层建筑基础底板及其它重力底座结构物等。这些结构物主要是依靠其结构形状、质量和强度来承受荷载的。因此，要求大混凝土必须具备耐久性好、水密性大、有足够的强度、满足单位质量的要求。
3大体积混凝土裂缝产生的主要原因
混凝土产生裂缝的原因有多种，如温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，以及结构不合理，原材料不合格，模板变形，基础不均匀沉降等。大体积混凝土产生裂缝的主要原因是混凝土内外矛盾的结果。一方面大体积混凝土由于混凝土内外温度及昼夜温差过大而产生温度应力和温度变形。另一方面是结构内外的约束要阻止这种变形。当温度应力超过混凝土所能承受的极限抗拉应力时，就会出现裂缝。
混凝土的热膨胀系数为（7～12）×10-6/℃，即温度每升高或降低10℃，混凝土就会产生约0.01%左右的线膨胀收缩。大体积混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，难以释放，内部温度不断上升，造成内胀外缩，使混凝土开裂。随着水泥用量的增加，混凝土内外温差可达50～80℃。实践证明，当混凝土内外温差>25℃时，混凝土就会出现裂缝。
混凝土在硬化早期和硬化后，内部的游离水由表及里逐渐蒸发，随着混凝土内部的水分不断的向外迁移，导致混凝土由表及里产生干燥收缩，当混凝土的收缩应力大于混凝土的抗拉强度时，混凝土就会产生干缩裂缝。
混凝土是一种脆性材料，抗拉强度是抗压强度的1/10左右，在钢筋混凝土中，拉应力主要是由钢筋承担，混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝土的边缘部位，如果出现拉应力，则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小拉应力。但是在体积混凝土施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度，往往在混凝土内部引起相当大的拉应力，致使混凝土开裂。
4大体积混凝土裂缝的控制措施
4.1大体积混凝土的原材料选择
4.1.1水泥
大体积混凝土工程宜采用低热水泥。降低水泥的水化热，主要是选择适宜的矿物组成，再采用掺加混合材料、调整粉磨细度等工艺措施。实验证明，要减小水泥的水化热和放热速率，必须合理降低熟料中的C3A和C3S含量，相应的提高C2S和C4AF含量，同时应根据混凝土的技术要求，合理的选择水泥的粉磨细度，以降低水泥的水化速率及保证水泥的强度。一般采用粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥，而不采用硅酸盐水泥。
4.1.2活性混合料
在大体积混凝土中掺加细度较小的活性混合材料，既可以降低水泥用量，又可以降低大体积混凝土的水化热温升。同时，由于微集料效应可以减少用水量，改善混凝土的内部结构，提高混凝土的密实性。大体积混凝土在满足强度及工作性的前提下，可尽量的提高掺和料的掺量，以降低混凝土中的水泥用量，从而降低水泥水化时的总发热量。一般常用的活性混合材料有粉煤灰、矿渣、火山灰等。
4.1.3外加剂
在大体积混凝土中常用的外加剂有缓凝型减水剂和引气型减水剂。掺入缓凝型减水剂，主要是延缓水泥的水化放热速率，有利于热量的消散，使混凝土内部温度降低，避免产生温度裂缝。而掺入引气型减水剂，其主要作用是引入空气，改善混凝土施工的和易性，提高混凝土的抗渗性及抗冻性等耐久性指标，从而提高混凝土的抗裂性能。
4.1.4骨料
在满足工作性、强度、耐久性的前提下，尽可能的选用较大粒径的、级配较好的粗骨料，这样可以减少用水量及水泥用量，从而降低水泥水化的总热量。同时，必须严格控制骨料的含泥量。若骨料的含泥量过大，不仅增大了混凝土收缩变形，而且还降低了混凝土的抗拉强度。故砂的含泥量应控制在2%以内，石子含泥量应控制在1%以内。
4.2大体积混凝土施工过程的控制
（1）在夏季进行大体积混凝土施工时，由于环境温度较高，应尽可能对骨料进行降温处理，一般采用遮阴或洒水冷却处理，也可以在混凝土拌和时加入碎冰的方式来降低混凝土的内部温度，减小与外部的温差，改善混凝土的工作性，并延长混凝土的凝结时间，对大体积混凝土施工控制及裂缝控制十分有利。
（2）大体积混凝土在浇筑施工时，应分段分层浇筑，制定浇筑方案。首先确定分层厚度及每层时间间隔。分层厚度取决于采用的振捣设备；时间间隔与水泥及外加剂的种类和混凝土的温度有关，一般可取2h。当分层厚度及每层时间间隔确定后，则根据结构尺寸，现场搅拌机的生产效率等因素，确定最后的浇筑方案。浇筑方案一般分两种。一种全面分层，即在整个模板内全面分层浇筑；一种是分段分层，即在结构物的面积较大，全面分层要求混凝土的浇筑难度较大时，可进行划区分段分层浇筑混凝土。同时，浇筑完的混凝土应在硬化前进行二次的抹面来减少结构物的表面裂缝。
（3）大体积混凝土施工过程中必须进行温度控制。除加碎冰搅拌外，在条件允许的情况下，还可以在混凝土内部预先布设温度传感器及冷却水管，通过循环的冷却水对混凝土结构物进行降温，以减少混凝土内外温差。在混凝土浇筑成型后，必须对混凝土各个部位进行温度跟踪监控，及时准确掌握混凝土各个部位的温度变化，以便及时的采取措施，保证工作质量。
4.3大体积混凝土养护
在混凝土浇筑之后，应做好混凝土的保温保湿养护，保温养护的目的主要是降低大体积混凝土的内外温差以降低混凝土的自我约束应力，其次是降低大体积混凝土的降温速度，充分利用混凝土的抗拉强度，以提高混凝土抗裂能力。一般养护时间不少于28天。夏季应避免暴晒，注意保湿；冬季应采取措施保温覆盖，以免发生急剧的温度梯度，防止产生温度裂缝。常使用的保温材料有模板、麻袋、湿砂、锯末等。
5结束语
大体积混凝土的裂缝是混凝土结构工程中比较常见的现象。大体积混凝土的裂缝控制是一项比较复杂的施工技术，要有效控制混凝土的裂缝，必须从原材料选择、配合比设计、施工过程及养护等各环节进行严格控制，才能达到理想的效果。■
参考文献
[1]李德华.大体积混凝土裂缝的产生及防治[J].安徽建筑，2003（5）
[2]迟培云，等.现代混凝土技术[M].同济大学出版社，1997
[3]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].中国建筑工业出版社，2000
[4]杨文科.水泥混凝土裂缝产生的原由分析[J].混凝土，2004（5）