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摘要:目前无论是在大型水工结构、道路桥梁和高层建筑中，大体积混凝土的运用越来越多，然而经常出现很多裂缝是工程实践中存在的常见问题，所以为了保证工程的质量，如何减少大体积混凝土的裂缝显得至关重要。本文针对这方面的问题，讨论并采取了相应的措施。
关键词:大体积混凝土；裂缝；预防措施
Abstract: at present, whether in large hydraulic structures, roads and Bridges and high-rise building, the use of the mass concrete more and more, however, often appear many cracks is existing in the engineering practice of the common problems, so in order to ensure the quality of the construction, how to reduce the mass concrete crack is critical. This article in view of the problems in this, discuss and taking appropriate measures.
Keywords: mass concrete; Crack; Prevention measures
中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：
随着经济迅速的发展，大型工程如高层建筑、超高层建筑、水坝、地下工程等愈来愈多，这些工程不仅占地面积大，混凝土的使用量也大。由于大体积混凝土硬化时要释放出大量的水化热，导致混凝土内部温度过高，经常出现很多裂缝。在全国调查的高层建筑地下结构中，底板出現裂缝的现象占调查总数的20%左右，地下室的外墙混凝土出现裂缝的现象占调查总数的80%左右，这些裂缝的出现势必影响到结构的整体性和耐久性及使用性能。所以减少大体积混凝土的裂缝显得至关重要。
1大体积混凝土结构裂缝的成因分析
由于大体积混凝土结构的截面尺寸较大，在混凝土硬化期间，其内部水泥水化过程中所释放的水化热不易散去，使内部温度升高，混凝土的体积膨胀，而表面混凝土的散热条件相对较好，温度反易下降。硬化时混凝土收缩，外界条件对混凝土又有约束作用，从而产生温度应力和收缩应力这是导致大体积混凝土结构出现裂缝的主要因素。大体积混凝土裂缝的类型主要包括温度裂缝和干缩裂缝等。
1.1温度裂缝的成因
水泥水化是一个放热的化学反应过程，其间产生相应的水化热，水泥放出的热量为 502J/g，假如以水泥用量 300～550kg/m3来计算，混凝土将放出 15500～27500kJ/m3的热量，这些热量可使混凝土内部温度提高65℃左右，且大部分水泥水化热在约3d内释放出来。混凝土是热的不良导体，由于大体积混凝土截面尺寸较大，产生的大量水化热不轻易散发，内部温度不断上升，而混凝土表面散热快，使混凝土内外截面产生温度梯度，在昼夜温差大时，内外温度差更大，内部混凝土热胀变形产生拉力，外部混凝土冷缩变形产生压力，由于此时混凝土拉抗强度较低，当混凝土内部拉应力超过其抗拉强度时，混凝土便产生裂缝。这种裂缝的特点是裂缝出现在混凝土浇筑后的3～5d，初期出现的裂缝很细，如未采取措施，随着时间的发展裂缝继续扩大，甚至达到贯穿的情况。
1.2干缩裂缝的成因
混凝土浇注后仍处于塑料性状态时，由于表面水分蒸发过快而产生的裂缝。这类裂缝多在表面出现，外形不规则，长短不一。此类裂缝的主要原因，是混凝土浇注后 3～4h，其表面没有被覆盖，在环境炎热或大风干燥天气条件下，混凝土表面水分蒸发过快，或者是被基础、模板吸水过快，以及混凝土本身的高水化热等原因造成混凝土产生急剧收缩，而此时混凝土强度几乎为零，不能反抗这种变形力而导致开裂，从混凝土中蒸发和被吸收水分的速度越快，干缩裂缝越易产生。而预拌混凝土公司为了满足施工现场的可泵性、流动性，其出机混凝土坍落度和砂率较大，加之夏季高温中为降低坍落度损失，以及大体积混凝土中均掺缓凝剂，早期强度较低，所以水分轻易散失，表面板易形成裂缝。
2 大体积混凝土结构防裂缝的控制措施
大体积混凝土结构出现温度裂缝的主要原因，是混凝土内部与表面出现较大的温度差，因此控制混凝土内部与表面的温度差就是防止大体积混凝土出现裂缝的最重要的措施；而大体积混凝土出现干缩裂缝是由于存在于水泥凝胶孔隙中的水分而发生的毛细管张力造成了混凝土的收缩，即混凝土内的水分不断蒸发，引起显著的体积收缩。
2.1混凝土配制方面的控制措施
（1）水泥品种的选择。选择水泥品种，应优先选择水化热较小的矿渣硅酸盐水泥或者火山灰水泥，在满足混凝土技术条件的前提下，尽量降低混凝土中的水泥用量，以降低混凝土内部温升。
（2）骨料的选择。选择粗骨料时，根据设计要求，尽量选用粒径较大、质量优良、级配良好的砾石，这样既可以减少用水量，也可以相应减少水泥用量，同时还可以减小混凝土的收缩和泌水现象。同时要严格控制砂石骨料的含泥量，在保证混凝土强度及流动条件下，尽量节省水泥，降低混凝土绝热温升。选择细骨料，宜采用平均粒径较大的中粗砂，降低混凝土的干缩，减少水化热，对混凝土的裂缝控制有重要作用。
（3）选择适当的外加剂。外加剂宜采用缓凝剂、减水剂；掺合料宜选用粉煤灰、矿粉等。掺加适量的减水剂，在增加混凝土流动性、和易性的同时，可以减少用水量，且能提高水泥水化率，在水泥用量不变的情况下增加混凝土的强度，可降低水泥用量，从而降低水泥水化热，同时明显延缓水化热释放速度，达到降低混凝土内外温度梯度的目的；矿物掺合料的掺入能在保证混凝土强度及坍落度要求的情况下，降低单方混凝土水泥用量，进而降低水泥水化热。
2.2施工方面的控制措施
(1) 大体积混凝土的浇筑。大体积混凝土浇筑时，要降低混凝土的出机温度和入模温度。混凝土的入模温度降低，也就是在一定程度上降低混凝土内部温度值，对控制混凝土的内表温差有利。夏季砂石材料应避免阳光直射并可喷涂水雾或冷气预冷；用低温或冰水搅拌混凝土。保证模内通风，加速模内热量散发；渗入缓凝型减水剂，避免水化热集中产生。浇筑时应考虑到混凝土结构大小，布置钢筋疏密、预埋冷却管道及混凝土供应情况等因素。根据混凝土的不同布局，采用全面分层、分段或斜面分层的连续浇筑方法，并在每一处混凝土初凝之前，被上一层新混凝土覆盖，并浇捣完毕。
（2）大体积混凝土结构施工过程注意事项。大体积混凝土结构施工最主要的问题就是如何散去水化热，防止混凝土开裂。 在保证强度的前提下考虑采用低水化热的水泥，或者加入适量外加剂，降低水化热。 施工时的注意事项包括： 监督混凝土内部、表面及环境温升情况，控制混凝土温升； 延缓混凝土降温速率； 减少混凝土收缩、 提高混凝土的极限拉伸值； 改善边界约束和构造设计； 可考虑分层施工，但时间不要太长，以免层间结合力不足；预埋水管，通冷水散热，待水化热散去后，再用细石将混凝土孔洞填实。
（3）大体积混凝土的养护。大体积混凝土结构的养护，不仅要满足强度增长的需要，还应通过人工的温度控制，防止因温度过快降温变形而引起混凝土的开裂。在混凝土养护阶段的温度控制应遵循以下几点：
①混凝土结构图的中心温度与表面温度之间温差不宜大于25℃、混凝土浇筑表面温度与室外最低气温之间的差值宜小于20℃ ；当结构混凝土具有足够的抗裂能力时，不大于25~ 30℃。②拆模时，混凝土的温差不超过20℃。 其温差应包括表面温度、中心温度和外界气温之间的温差。③采用内部降温法来降低混凝土内外温差。内部降温法是在混凝土内部预埋水管，通入冷却水，降低混凝土内部最高温度。冷却在混凝土刚浇筑完时就开始进行，还有常见的投毛石法，均可以有效地控制因混凝土内外温差而引起的混凝土开裂。④保温法是在结构物外露的混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料（如草袋、锯木、湿砂等），使混凝土表面有缓慢的散热过程，混凝土获得必要的强度，以控制混凝土的内外温差在25℃以内。⑤混凝土表层布设抗裂钢筋网片，防止混凝土收缩时产生干裂。为使内外温度反映正确，施工时应在适当部位留设测温孔，并有专职人员进行测温。
参考文献
[1] 李志清. 大体积混凝土底板施工裂缝的控制[J].沈阳建筑工程学院学报，2000，（6）：13.
[2] 张波. 大体积混凝土温度裂缝的产生原因及控制措施[J].北京工业职业技术学院学报，2007，（1）.
[3] 张志诚. 浅谈混凝土施工裂缝成因及控制[J].山西建筑，2003，（10）.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词:大体积混凝土；裂缝；预防措施
Abstract: at present, whether in large hydraulic structures, roads and Bridges and high-rise building, the use of the mass concrete more and more, however, often appear many cracks is existing in the engineering practice of the common problems, so in order to ensure the quality of the construction, how to reduce the mass concrete crack is critical. This article in view of the problems in this, discuss and taking appropriate measures.
Keywords: mass concrete; Crack; Prevention measures
中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：
随着经济迅速的发展，大型工程如高层建筑、超高层建筑、水坝、地下工程等愈来愈多，这些工程不仅占地面积大，混凝土的使用量也大。由于大体积混凝土硬化时要释放出大量的水化热，导致混凝土内部温度过高，经常出现很多裂缝。在全国调查的高层建筑地下结构中，底板出現裂缝的现象占调查总数的20%左右，地下室的外墙混凝土出现裂缝的现象占调查总数的80%左右，这些裂缝的出现势必影响到结构的整体性和耐久性及使用性能。所以减少大体积混凝土的裂缝显得至关重要。
1大体积混凝土结构裂缝的成因分析
由于大体积混凝土结构的截面尺寸较大，在混凝土硬化期间，其内部水泥水化过程中所释放的水化热不易散去，使内部温度升高，混凝土的体积膨胀，而表面混凝土的散热条件相对较好，温度反易下降。硬化时混凝土收缩，外界条件对混凝土又有约束作用，从而产生温度应力和收缩应力这是导致大体积混凝土结构出现裂缝的主要因素。大体积混凝土裂缝的类型主要包括温度裂缝和干缩裂缝等。
1.1温度裂缝的成因
水泥水化是一个放热的化学反应过程，其间产生相应的水化热，水泥放出的热量为 502J/g，假如以水泥用量 300～550kg/m3来计算，混凝土将放出 15500～27500kJ/m3的热量，这些热量可使混凝土内部温度提高65℃左右，且大部分水泥水化热在约3d内释放出来。混凝土是热的不良导体，由于大体积混凝土截面尺寸较大，产生的大量水化热不轻易散发，内部温度不断上升，而混凝土表面散热快，使混凝土内外截面产生温度梯度，在昼夜温差大时，内外温度差更大，内部混凝土热胀变形产生拉力，外部混凝土冷缩变形产生压力，由于此时混凝土拉抗强度较低，当混凝土内部拉应力超过其抗拉强度时，混凝土便产生裂缝。这种裂缝的特点是裂缝出现在混凝土浇筑后的3～5d，初期出现的裂缝很细，如未采取措施，随着时间的发展裂缝继续扩大，甚至达到贯穿的情况。
1.2干缩裂缝的成因
混凝土浇注后仍处于塑料性状态时，由于表面水分蒸发过快而产生的裂缝。这类裂缝多在表面出现，外形不规则，长短不一。此类裂缝的主要原因，是混凝土浇注后 3～4h，其表面没有被覆盖，在环境炎热或大风干燥天气条件下，混凝土表面水分蒸发过快，或者是被基础、模板吸水过快，以及混凝土本身的高水化热等原因造成混凝土产生急剧收缩，而此时混凝土强度几乎为零，不能反抗这种变形力而导致开裂，从混凝土中蒸发和被吸收水分的速度越快，干缩裂缝越易产生。而预拌混凝土公司为了满足施工现场的可泵性、流动性，其出机混凝土坍落度和砂率较大，加之夏季高温中为降低坍落度损失，以及大体积混凝土中均掺缓凝剂，早期强度较低，所以水分轻易散失，表面板易形成裂缝。
2 大体积混凝土结构防裂缝的控制措施
大体积混凝土结构出现温度裂缝的主要原因，是混凝土内部与表面出现较大的温度差，因此控制混凝土内部与表面的温度差就是防止大体积混凝土出现裂缝的最重要的措施；而大体积混凝土出现干缩裂缝是由于存在于水泥凝胶孔隙中的水分而发生的毛细管张力造成了混凝土的收缩，即混凝土内的水分不断蒸发，引起显著的体积收缩。
2.1混凝土配制方面的控制措施
（1）水泥品种的选择。选择水泥品种，应优先选择水化热较小的矿渣硅酸盐水泥或者火山灰水泥，在满足混凝土技术条件的前提下，尽量降低混凝土中的水泥用量，以降低混凝土内部温升。
（2）骨料的选择。选择粗骨料时，根据设计要求，尽量选用粒径较大、质量优良、级配良好的砾石，这样既可以减少用水量，也可以相应减少水泥用量，同时还可以减小混凝土的收缩和泌水现象。同时要严格控制砂石骨料的含泥量，在保证混凝土强度及流动条件下，尽量节省水泥，降低混凝土绝热温升。选择细骨料，宜采用平均粒径较大的中粗砂，降低混凝土的干缩，减少水化热，对混凝土的裂缝控制有重要作用。
（3）选择适当的外加剂。外加剂宜采用缓凝剂、减水剂；掺合料宜选用粉煤灰、矿粉等。掺加适量的减水剂，在增加混凝土流动性、和易性的同时，可以减少用水量，且能提高水泥水化率，在水泥用量不变的情况下增加混凝土的强度，可降低水泥用量，从而降低水泥水化热，同时明显延缓水化热释放速度，达到降低混凝土内外温度梯度的目的；矿物掺合料的掺入能在保证混凝土强度及坍落度要求的情况下，降低单方混凝土水泥用量，进而降低水泥水化热。
2.2施工方面的控制措施
(1) 大体积混凝土的浇筑。大体积混凝土浇筑时，要降低混凝土的出机温度和入模温度。混凝土的入模温度降低，也就是在一定程度上降低混凝土内部温度值，对控制混凝土的内表温差有利。夏季砂石材料应避免阳光直射并可喷涂水雾或冷气预冷；用低温或冰水搅拌混凝土。保证模内通风，加速模内热量散发；渗入缓凝型减水剂，避免水化热集中产生。浇筑时应考虑到混凝土结构大小，布置钢筋疏密、预埋冷却管道及混凝土供应情况等因素。根据混凝土的不同布局，采用全面分层、分段或斜面分层的连续浇筑方法，并在每一处混凝土初凝之前，被上一层新混凝土覆盖，并浇捣完毕。
（2）大体积混凝土结构施工过程注意事项。大体积混凝土结构施工最主要的问题就是如何散去水化热，防止混凝土开裂。 在保证强度的前提下考虑采用低水化热的水泥，或者加入适量外加剂，降低水化热。 施工时的注意事项包括： 监督混凝土内部、表面及环境温升情况，控制混凝土温升； 延缓混凝土降温速率； 减少混凝土收缩、 提高混凝土的极限拉伸值； 改善边界约束和构造设计； 可考虑分层施工，但时间不要太长，以免层间结合力不足；预埋水管，通冷水散热，待水化热散去后，再用细石将混凝土孔洞填实。
（3）大体积混凝土的养护。大体积混凝土结构的养护，不仅要满足强度增长的需要，还应通过人工的温度控制，防止因温度过快降温变形而引起混凝土的开裂。在混凝土养护阶段的温度控制应遵循以下几点：
①混凝土结构图的中心温度与表面温度之间温差不宜大于25℃、混凝土浇筑表面温度与室外最低气温之间的差值宜小于20℃ ；当结构混凝土具有足够的抗裂能力时，不大于25~ 30℃。②拆模时，混凝土的温差不超过20℃。 其温差应包括表面温度、中心温度和外界气温之间的温差。③采用内部降温法来降低混凝土内外温差。内部降温法是在混凝土内部预埋水管，通入冷却水，降低混凝土内部最高温度。冷却在混凝土刚浇筑完时就开始进行，还有常见的投毛石法，均可以有效地控制因混凝土内外温差而引起的混凝土开裂。④保温法是在结构物外露的混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料（如草袋、锯木、湿砂等），使混凝土表面有缓慢的散热过程，混凝土获得必要的强度，以控制混凝土的内外温差在25℃以内。⑤混凝土表层布设抗裂钢筋网片，防止混凝土收缩时产生干裂。为使内外温度反映正确，施工时应在适当部位留设测温孔，并有专职人员进行测温。
参考文献
[1] 李志清. 大体积混凝土底板施工裂缝的控制[J].沈阳建筑工程学院学报，2000，（6）：13.
[2] 张波. 大体积混凝土温度裂缝的产生原因及控制措施[J].北京工业职业技术学院学报，2007，（1）.
[3] 张志诚. 浅谈混凝土施工裂缝成因及控制[J].山西建筑，2003，（10）.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。