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摘要：随着建筑工程技术的迅猛发展，混凝土在现代工程建设中占有重要地位。特别是大体积混凝土，乃至超大体积混凝土一次性浇筑已较为常见。而混凝土的裂缝也较为普遍，而部分裂缝是工程中必须避免出现的，它影响到结构的耐久性和安全性。本文对大体积混凝土裂缝的成因与控制的方法进行探讨。
关键词：建筑工程；大体积混凝土；裂缝；成因；防治措施
中图分类号：TU198文献标识码： A
1建筑工程大体积混凝土裂缝的成因
1.1原材料的影响
首先，不同品种的水泥在干燥后的收缩幅度不同，同时不同标号的水泥抗拉强度也有较大差异，另外各种水泥的水化热指标相差较大，因此在大体积混凝土施工中如果对水泥的选择不当就会造成入模温度过高以及混凝土构件抗拉强度小，不足以抵抗混凝土内部拉应力的作用而出现裂缝。其次，骨料的级配如果选择不得当就会导致混凝土构件的强度受到影响，降低混凝土的收缩性能。最后，构成混凝土材料的配合比如果设置不当，如水泥的使用量过大就会增加水泥在凝结过程中水化热的增加，同时如果各种填料的使用不当也会降低混凝土的强度，增加裂缝出现的可能。
1.2混凝土收缩的影响
在大体积混凝土构件浇筑完毕后会在自然力如风、光照等的作用下表面失水，从而引起混凝土表面的硬化收缩，这种收缩的形式一般可以细化为塑性收缩和干缩，其中塑性收缩是发生在浇筑后的四五个小时之内，这种收缩力会受到混凝土内部的粗骨料以及钢筋的阻抗而在内部产生拉应力，当这个拉应力大过混凝土抗拉强度就会产生沿着钢筋方向的裂缝，一般这种裂缝深度较深；而干缩是由于混凝土表面失水速度过快，远远大于混凝土内部失水速度，因此表面收缩量较大，当这种收缩力大于其抗拉强度时就产生了沿着混凝土构件表面的不规则裂缝。
1.3混凝土内外温差的影响
构成混凝土的主要材料水泥本身会产生大量的水化热，在混凝土浇筑完毕后其内部会产生一系列的化学反应，这些都导致了在混凝土结构的内部温度的上升，另外一方面由于大体积混凝土厚度较大，传热系数低，外部与外界环境接触，很快达到环境温度，而大量的热积聚在内部无法散发，这就形成了较大的内外温差，这种温度梯度使混凝土内部膨胀而外部收缩，当拉应力的作用大于混凝土的抗拉强度就会产生裂缝，而且这种裂缝较为常见，并危害很大，必须采取措施尽量消除。
2建筑工程大体积混凝土裂缝的防治措施
2.1原材料方面
（1）水泥品种
不同品种水泥由于掺合料的性能差异，混凝土干燥收缩也不同，按收缩值排序：矿渣水泥>普通硅酸盐水泥>粉煤灰水泥。
（2）粗细骨料粗骨料选粒径5～31.5mm并连续级配，含泥量按重量计≤0.6％，泥块含量≤0%。细骨料选用中砂，细度模量大于2.7～2.8，砂的含泥量按重量计≤1.5％。严格控制粗细骨料的含泥量。
（3）粉煤灰
良好性能的粉煤灰可减少混凝土用水量，改善混凝土拌合物性能降低混凝土的内部温升和温差收缩，使得因温升和收缩产生的裂缝大为减少。粉煤灰掺量大于20%时，粉煤灰的“二次水化”可抑制混凝土的后期收缩，超量取代时抑制效果更为明显，对混凝土耐久性大有益处。
（4）外加剂
目前外加剂在混凝土中使用非常普遍，在预拌混凝土中的应用更加广泛，不论早强减水剂还是缓凝高效减水剂，都能减少混凝土用水量，加速水泥水化，使混凝土在7d龄期内收缩成倍增加，由于减水作用混凝土内部毛细孔水和吸附水较少，水泥进一步水化消耗大部分毛细孔水和吸附水，自收缩加大，另外早期水化产物结晶粗大而不致密，水分易扩散至表面蒸发，总的结果引起后期收缩加大，因此使用外加剂的混凝土更容易产生裂缝。
2.2优化配合比设计
配合比胶凝材料适当掺入粉煤灰、矿粉、缓凝型高效减水剂，以减少水泥用量及推迟水化热峰值期，尽可能提高粉煤灰、矿粉的掺合比例。充分利用混凝土的中后期强度，可有效地降低水泥用量，按规范采用60天强度指标，以达到减少水泥用量，降低水化热之目的。
2.3施工过程控制
对大体积混凝土来说，控制其裂缝产生的最重要工作就是在施工过程中掌握好相关技术要点，具体来说有以下几个方面。
第一，为降低混凝土的入模温度，可在搅拌混凝土时用冰冷的地下水来搅拌混凝土，或者向搅拌机内添加冰屑等实现混凝土的降温，尽量避免高温环境下浇筑，使浇筑后的混凝土构件初始温度大幅降低，有利于控制温度裂缝。第二，在混凝土浇筑过程中要做好振捣与二次振捣工作，以增强混凝土构件的整体性和密实度，在振捣过程中要掌握快插慢拔的要点，并在振捣上一层混凝土时保证振捣棒插入到下一层混凝土中。第三，为使混凝土构件内部的温度得以有效导出，可在浇筑混凝土之前在模板的内侧空间预埋可通入循环冷却水的金属水管，在混凝土浇筑完毕后投入循环冷却水，通过流动的水将混凝土内部的热量带出，以降低混凝土构件内外温差，从而有效消除温度梯度，减少裂缝产生的概率。第四，要做好大体积混凝土温度的监控工作，在浇筑之前，对水泥水化热进行测定，浇筑过程中对浇筑完毕的表面及表面以下一定深度的温度进行不少于一天两次的监控，以掌握大体积混凝土的实时状态，如发现异常可采取及时有效的措施。第五，为抵抗裂缝的产生，可在适当部位设置预留的伸缩缝，将整个混凝土构件分割成若干部分，另外也可在部分位置采用微膨胀混凝土施工以补偿各种原因引起的表面收缩。
2.4钢筋锈蚀控制
保证钢筋保护层的结构满足设计条件，在钢筋表而涂钢筋阻锈剂防腐层，混凝土浇注过程中要浇注均匀，选用碱活性小的砂石骨料、低碱水泥和低碱或无碱的外加剂，以及合适的掺和料抑制碱骨料反应。
2.5冻胀控制
在低温季节施工，可以采用早强型硅酸盐或普通硅酸盐水泥。注意温度變化预测和监测，必要时要采用防冻剂，以及使用保温材料覆盖保温防冻。
2.6沉陷不均匀控制
对地基必须要夯实和加固，防止在混凝土浇注过程中水浸泡地基，并合理预留沉降缝。
2.7做好大体积混凝土浇筑完毕后的养生工作
养生不好不仅对混凝土强度影响很大，还极易产生裂缝。养生的方法很多，不管采用哪种方法，能使混凝土保持湿养，散发水分越慢越好，采用塑料薄膜进行封闭式的养生方法较为理想，即简单、养生效果好、又便宜，并能充分利用施工余水进行养生。凡是混凝土工程都存在施工余水散发的问题。因为在配制混凝土时，为了使混凝土有好的和易性及保证水泥能充分水化，混凝土拌和水量远远超过水泥完成水化反应所需的水量。多余的水分在混凝土硬化过程中继续向外散发，这部分水称施工余水，据测定，仅20％左右的水成为化合水，80％呈游离水散发出来。采用塑料薄膜进行封闭式养生法，由于塑料透水率很低，又能保温，不仅充分利用了施工余水进行养生，而且对减少收缩裂缝起着重要作用，应尽量采用这种养生方法。蒸汽养护结构构件时，升温速度不大于15℃/h，降温速度不大于10℃/h，并缓慢揭开养护棚布。
结束语
综上所述，对于建筑工程大体积混凝土来说产生裂缝是较为常见的质量缺陷，一般与原材料、温度和干缩等有关，在实际工作中要从这些可能导致大体积混凝土产生裂缝的潜在因素出发，选择合适的原材料，做好大体积混凝土的施工过程和浇筑完毕后的养护工作，以最大限度地避免或减少各种裂缝的产生，从而确保建筑工程质量不受影响，达到预期的质量目标，对建筑施工企业来说具有十分重要的现实意义。
参考文献
[1]江昔平，王社良，段述信，等.超大体积混凝土温度裂缝产生机理分析与抗裂控制新对策[J].混凝土，2012.
[2]迟培云，钱强，高昆.大体积混凝土开裂的起因及防裂措施[J].混凝土，2011.
[3]李潘武，曾宪哲，李博渊，等.浇筑温度对大体积混凝土温度应力的影响[J].长安大学学报(自然科学版)，2011.
关键词：建筑工程；大体积混凝土；裂缝；成因；防治措施
中图分类号：TU198文献标识码： A
1建筑工程大体积混凝土裂缝的成因
1.1原材料的影响
首先，不同品种的水泥在干燥后的收缩幅度不同，同时不同标号的水泥抗拉强度也有较大差异，另外各种水泥的水化热指标相差较大，因此在大体积混凝土施工中如果对水泥的选择不当就会造成入模温度过高以及混凝土构件抗拉强度小，不足以抵抗混凝土内部拉应力的作用而出现裂缝。其次，骨料的级配如果选择不得当就会导致混凝土构件的强度受到影响，降低混凝土的收缩性能。最后，构成混凝土材料的配合比如果设置不当，如水泥的使用量过大就会增加水泥在凝结过程中水化热的增加，同时如果各种填料的使用不当也会降低混凝土的强度，增加裂缝出现的可能。
1.2混凝土收缩的影响
在大体积混凝土构件浇筑完毕后会在自然力如风、光照等的作用下表面失水，从而引起混凝土表面的硬化收缩，这种收缩的形式一般可以细化为塑性收缩和干缩，其中塑性收缩是发生在浇筑后的四五个小时之内，这种收缩力会受到混凝土内部的粗骨料以及钢筋的阻抗而在内部产生拉应力，当这个拉应力大过混凝土抗拉强度就会产生沿着钢筋方向的裂缝，一般这种裂缝深度较深；而干缩是由于混凝土表面失水速度过快，远远大于混凝土内部失水速度，因此表面收缩量较大，当这种收缩力大于其抗拉强度时就产生了沿着混凝土构件表面的不规则裂缝。
1.3混凝土内外温差的影响
构成混凝土的主要材料水泥本身会产生大量的水化热，在混凝土浇筑完毕后其内部会产生一系列的化学反应，这些都导致了在混凝土结构的内部温度的上升，另外一方面由于大体积混凝土厚度较大，传热系数低，外部与外界环境接触，很快达到环境温度，而大量的热积聚在内部无法散发，这就形成了较大的内外温差，这种温度梯度使混凝土内部膨胀而外部收缩，当拉应力的作用大于混凝土的抗拉强度就会产生裂缝，而且这种裂缝较为常见，并危害很大，必须采取措施尽量消除。
2建筑工程大体积混凝土裂缝的防治措施
2.1原材料方面
（1）水泥品种
不同品种水泥由于掺合料的性能差异，混凝土干燥收缩也不同，按收缩值排序：矿渣水泥>普通硅酸盐水泥>粉煤灰水泥。
（2）粗细骨料粗骨料选粒径5～31.5mm并连续级配，含泥量按重量计≤0.6％，泥块含量≤0%。细骨料选用中砂，细度模量大于2.7～2.8，砂的含泥量按重量计≤1.5％。严格控制粗细骨料的含泥量。
（3）粉煤灰
良好性能的粉煤灰可减少混凝土用水量，改善混凝土拌合物性能降低混凝土的内部温升和温差收缩，使得因温升和收缩产生的裂缝大为减少。粉煤灰掺量大于20%时，粉煤灰的“二次水化”可抑制混凝土的后期收缩，超量取代时抑制效果更为明显，对混凝土耐久性大有益处。
（4）外加剂
目前外加剂在混凝土中使用非常普遍，在预拌混凝土中的应用更加广泛，不论早强减水剂还是缓凝高效减水剂，都能减少混凝土用水量，加速水泥水化，使混凝土在7d龄期内收缩成倍增加，由于减水作用混凝土内部毛细孔水和吸附水较少，水泥进一步水化消耗大部分毛细孔水和吸附水，自收缩加大，另外早期水化产物结晶粗大而不致密，水分易扩散至表面蒸发，总的结果引起后期收缩加大，因此使用外加剂的混凝土更容易产生裂缝。
2.2优化配合比设计
配合比胶凝材料适当掺入粉煤灰、矿粉、缓凝型高效减水剂，以减少水泥用量及推迟水化热峰值期，尽可能提高粉煤灰、矿粉的掺合比例。充分利用混凝土的中后期强度，可有效地降低水泥用量，按规范采用60天强度指标，以达到减少水泥用量，降低水化热之目的。
2.3施工过程控制
对大体积混凝土来说，控制其裂缝产生的最重要工作就是在施工过程中掌握好相关技术要点，具体来说有以下几个方面。
第一，为降低混凝土的入模温度，可在搅拌混凝土时用冰冷的地下水来搅拌混凝土，或者向搅拌机内添加冰屑等实现混凝土的降温，尽量避免高温环境下浇筑，使浇筑后的混凝土构件初始温度大幅降低，有利于控制温度裂缝。第二，在混凝土浇筑过程中要做好振捣与二次振捣工作，以增强混凝土构件的整体性和密实度，在振捣过程中要掌握快插慢拔的要点，并在振捣上一层混凝土时保证振捣棒插入到下一层混凝土中。第三，为使混凝土构件内部的温度得以有效导出，可在浇筑混凝土之前在模板的内侧空间预埋可通入循环冷却水的金属水管，在混凝土浇筑完毕后投入循环冷却水，通过流动的水将混凝土内部的热量带出，以降低混凝土构件内外温差，从而有效消除温度梯度，减少裂缝产生的概率。第四，要做好大体积混凝土温度的监控工作，在浇筑之前，对水泥水化热进行测定，浇筑过程中对浇筑完毕的表面及表面以下一定深度的温度进行不少于一天两次的监控，以掌握大体积混凝土的实时状态，如发现异常可采取及时有效的措施。第五，为抵抗裂缝的产生，可在适当部位设置预留的伸缩缝，将整个混凝土构件分割成若干部分，另外也可在部分位置采用微膨胀混凝土施工以补偿各种原因引起的表面收缩。
2.4钢筋锈蚀控制
保证钢筋保护层的结构满足设计条件，在钢筋表而涂钢筋阻锈剂防腐层，混凝土浇注过程中要浇注均匀，选用碱活性小的砂石骨料、低碱水泥和低碱或无碱的外加剂，以及合适的掺和料抑制碱骨料反应。
2.5冻胀控制
在低温季节施工，可以采用早强型硅酸盐或普通硅酸盐水泥。注意温度變化预测和监测，必要时要采用防冻剂，以及使用保温材料覆盖保温防冻。
2.6沉陷不均匀控制
对地基必须要夯实和加固，防止在混凝土浇注过程中水浸泡地基，并合理预留沉降缝。
2.7做好大体积混凝土浇筑完毕后的养生工作
养生不好不仅对混凝土强度影响很大，还极易产生裂缝。养生的方法很多，不管采用哪种方法，能使混凝土保持湿养，散发水分越慢越好，采用塑料薄膜进行封闭式的养生方法较为理想，即简单、养生效果好、又便宜，并能充分利用施工余水进行养生。凡是混凝土工程都存在施工余水散发的问题。因为在配制混凝土时，为了使混凝土有好的和易性及保证水泥能充分水化，混凝土拌和水量远远超过水泥完成水化反应所需的水量。多余的水分在混凝土硬化过程中继续向外散发，这部分水称施工余水，据测定，仅20％左右的水成为化合水，80％呈游离水散发出来。采用塑料薄膜进行封闭式养生法，由于塑料透水率很低，又能保温，不仅充分利用了施工余水进行养生，而且对减少收缩裂缝起着重要作用，应尽量采用这种养生方法。蒸汽养护结构构件时，升温速度不大于15℃/h，降温速度不大于10℃/h，并缓慢揭开养护棚布。
结束语
综上所述，对于建筑工程大体积混凝土来说产生裂缝是较为常见的质量缺陷，一般与原材料、温度和干缩等有关，在实际工作中要从这些可能导致大体积混凝土产生裂缝的潜在因素出发，选择合适的原材料，做好大体积混凝土的施工过程和浇筑完毕后的养护工作，以最大限度地避免或减少各种裂缝的产生，从而确保建筑工程质量不受影响，达到预期的质量目标，对建筑施工企业来说具有十分重要的现实意义。
参考文献
[1]江昔平，王社良，段述信，等.超大体积混凝土温度裂缝产生机理分析与抗裂控制新对策[J].混凝土，2012.
[2]迟培云，钱强，高昆.大体积混凝土开裂的起因及防裂措施[J].混凝土，2011.
[3]李潘武，曾宪哲，李博渊，等.浇筑温度对大体积混凝土温度应力的影响[J].长安大学学报(自然科学版)，2011.