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（福建省第一公路工程公司 福建 泉州 362000）
【摘 要】大体积混凝土结构在施工和使用过程中出现不同程度、不同形式的裂缝。本文结合工程施工实例通过对大体积混凝土裂缝产生原因的分析，从原材料和施工方法方面介绍了防止裂缝发生的措施。
【关键词】大体积混凝土；裂缝；原因；防裂措施
A brief discussion of mass concrete cracks causes and prevention
Lin Yin-guang
(Fujian Province No.1 highway engineering company Quanzhou Fujian 362000)
【Abstract】Massive concrete structures in construction and in the process of the use of different levels, different forms of cracks. Examples of the construction works through the cracks of mass concrete reasons for the analysis, from raw materials and construction methods introduced measures to prevent the cracks.
【Keywords】Massive Concrete; Crack; Causes; Crack control measures
1. 引言
百崎湖大桥起讫桩号K0+676～K1+164，总长488m，主桥采用51+80+51下承式钢管混凝土系杆拱桥，两侧引桥为5×30米预应力混凝土连续箱梁。主桥下部结构采用20.8×8.2×3.0的方型承台与门式薄壁相结合作为钢管拱的受力结构。在施工中，我们通过对混凝土原材料和施工过程的严格控制，将裂缝控制在规范允许范围内，保证了主桥下部的质量。
2. 大体积混凝土的定义
美国混凝土学会给出了大体积混凝土的定义：任何现浇混凝土，其尺寸达到必须解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度的减少开裂影响的，即称为大体积混凝土。日本建筑学会标准（JASS5）的定义：“结构断面最小尺寸在800mm以上，水化热引起混凝土内的最高温度与外界气温之差超过25°C的混凝土，称为大体积混凝土。”我国某施工单位制定的“大体积混凝土工法”中认为：凡结构断面最小尺寸大于3000mm的混凝土块体；或者单面散热的结构断面的最小尺寸在750mm以上，双面散热在1000mm以上，水化热引起的最高温度与外界气温之差预计超过25°C的混凝土，均可称为大体积混凝土。总之，大体积混凝土还没有一个统一的定义。
3.大体积混凝土裂缝产生的原因
3.1 温度形变。
大体积混凝土的裂缝主要是由温度形变引起的。混凝土浇注初期，产生大量的水化热，由于混凝土是热的不良导体，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，形成了较大的温差，造成内胀外缩，使外表产生很大的拉应力而开裂。
3.2 收缩。
混凝土浇注成型后，随着表面水分不断蒸发，内部的水分不断向外散失，而有得不到及时补充，这时混凝土尚处于塑性状态，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。
4. 大体积混凝土的防裂措施
大体积混凝土的防裂措施是多种多样的，这里主要从原材料和施工工艺方法两方面来讨论。4.1 原材料
4.1.1 使用水化热低的水泥。
由于温差主要是由水化热产生的，因而为降低水化升温、减小体积形变，大体积混凝土一般不宜使用水化热高的硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，应使用中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥。另外，由于水泥的细度会影响水化热的放热速率，在不影响水泥活性的情况下，要尽量使水泥的细度适当减小。本工程使用低热矿渣水泥，有效地减少了因水化热产生的热量，降低了温度。
4.1.2 掺加粉煤灰。
粉煤灰的水化热远低于水泥，7天约为水泥的1/3，28天约为水泥的1/2，掺加粉煤灰既可以减少水泥用量，又可以有效地降低水化热。同时优质粉煤灰需水量小，有减水作用，可以降低混凝土的单位用水量，在水灰比固定的情况下减少水泥用量，还可以减少混凝土自生体积收缩，有利于防裂。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，使上部混凝土中的掺合料较多，强度较低，表面容易产生塑性收缩裂缝。因此，粉煤灰的掺量不宜过多，通过配合比试验，本工程掺加20%的粉煤灰。
4.1.3 采用线胀系数小的骨料。
混凝土由水泥浆和骨料组成，其线胀系数为水泥浆和骨料线胀系数的加权平均值。由于水泥浆的线胀系数和权值一定，因而减小混凝土的线胀系数就必须采用线胀系数小的骨料。骨料的线胀系数因母岩种类而异，不同岩石的线胀系数如表1。
表1表明，不同岩石的线胀系数差异很大。大体积混凝土中的骨料占大部分体积，采用线胀系数小的骨料对降低混凝土的线胀系数，降低温度形变的作用是十分显著的。结合当地实际情况，本工程采用线胀系数相对较低的花岗岩作为混凝土拌和的骨料。
此外，在骨料的选择上需选用10.40mm连续级配碎石(其中10.30mm级配含量65％左右)，细度模数2.80～3.00的中砂。砂、石含泥量控制在1％以内，并不得混有有机质等杂物，杜绝使用海砂。
4.2 采用合理的施工方法。
这里主要从浇注前、浇注中和浇注后等方面来讨论。
4.2.1 浇注前。
在拌和过程中，可通过加冰拌和和冷却骨料，达到降低混凝土温度的目的。实践证明，加冰拌和可降低3℃～4℃；冷却骨料可降低10℃以上。在运输方法方面，大体积混凝土不宜采用泵送，泵送限制了骨料的最大粒径，且要求流动度大，因而增大水泥浆用量，水化温升高，不利于防裂。大体积混凝土应采用吊罐吊运或其他运输方法。
4.2.2 浇注中。
浇注过程中要进行振捣方可密实，振捣时间应均匀一致以表面泛浆为宜，间距要均匀，以振捣力度波及范围重叠二分之一为宜，浇注完毕后，表面要压实、抹平，以防止表面裂缝。浇注混凝土要求分层浇注，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，避免纵向施工缝、提高结构整体性和抗剪能力。
此外，应尽量避开在太阳辐射较高的时间浇注，若由于工程需要在夏季施工，则尽量避开正午高温时段，浇注尽量安排在夜间进行。
4.2.3 浇注后。
在承台施工时，因混凝土浇注块较厚时，在承台内预埋三层水管作为冷却管（冷却管布置如图1所示），浇注结束后，通低温水进行冷却，降低结构内温度，减少内外温差，达到防裂目的。
混凝土浇注后，水泥水化使混凝土温度升高，表面易散热温度较低，内部不易散热温度高，为减小内胀外缩，结构内部通冷水处理，把处理完的温水来用作表面养护，表面可做绝热处理。表面绝热目的，不是限制温度上升，而是调节表面温度下降的速率，使混凝土由于表面与内部之间的温度梯度引起的应力差得以减少。
5. 结语
裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力，影响建筑物的使用功能。因此，作为工程技术人员，我们应本着“预防在先，防治结合”的方针，严格按规程、规范要求施工，严把质量关，在施工中针对上述原因，采取各种有效的措施来预防裂缝的出现和发展，并在裂缝出现后采取合理的补救措施，保证建筑物和构件安全、稳定地工作。
参考文献
［1］ 蔡正咏.混凝土性能［M］.北京:中国建筑出版社,1979.
［2］ 戴镇湖.大体积混凝土的防裂［J］.混凝土，2001年第9期，总第143期.
［3］ 迟培云.大体积混凝土开裂的起因及防裂措施［J］，混凝土，2001年第12期，总第146期.
［4］ 周氏、章定国、钮新强. 水工混凝土结构设计手册［M］.北京：中国水利水电出版社，2000.
【摘 要】大体积混凝土结构在施工和使用过程中出现不同程度、不同形式的裂缝。本文结合工程施工实例通过对大体积混凝土裂缝产生原因的分析，从原材料和施工方法方面介绍了防止裂缝发生的措施。
【关键词】大体积混凝土；裂缝；原因；防裂措施
A brief discussion of mass concrete cracks causes and prevention
Lin Yin-guang
(Fujian Province No.1 highway engineering company Quanzhou Fujian 362000)
【Abstract】Massive concrete structures in construction and in the process of the use of different levels, different forms of cracks. Examples of the construction works through the cracks of mass concrete reasons for the analysis, from raw materials and construction methods introduced measures to prevent the cracks.
【Keywords】Massive Concrete; Crack; Causes; Crack control measures
1. 引言
百崎湖大桥起讫桩号K0+676～K1+164，总长488m，主桥采用51+80+51下承式钢管混凝土系杆拱桥，两侧引桥为5×30米预应力混凝土连续箱梁。主桥下部结构采用20.8×8.2×3.0的方型承台与门式薄壁相结合作为钢管拱的受力结构。在施工中，我们通过对混凝土原材料和施工过程的严格控制，将裂缝控制在规范允许范围内，保证了主桥下部的质量。
2. 大体积混凝土的定义
美国混凝土学会给出了大体积混凝土的定义：任何现浇混凝土，其尺寸达到必须解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度的减少开裂影响的，即称为大体积混凝土。日本建筑学会标准（JASS5）的定义：“结构断面最小尺寸在800mm以上，水化热引起混凝土内的最高温度与外界气温之差超过25°C的混凝土，称为大体积混凝土。”我国某施工单位制定的“大体积混凝土工法”中认为：凡结构断面最小尺寸大于3000mm的混凝土块体；或者单面散热的结构断面的最小尺寸在750mm以上，双面散热在1000mm以上，水化热引起的最高温度与外界气温之差预计超过25°C的混凝土，均可称为大体积混凝土。总之，大体积混凝土还没有一个统一的定义。
3.大体积混凝土裂缝产生的原因
3.1 温度形变。
大体积混凝土的裂缝主要是由温度形变引起的。混凝土浇注初期，产生大量的水化热，由于混凝土是热的不良导体，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，形成了较大的温差，造成内胀外缩，使外表产生很大的拉应力而开裂。
3.2 收缩。
混凝土浇注成型后，随着表面水分不断蒸发，内部的水分不断向外散失，而有得不到及时补充，这时混凝土尚处于塑性状态，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。
4. 大体积混凝土的防裂措施
大体积混凝土的防裂措施是多种多样的，这里主要从原材料和施工工艺方法两方面来讨论。4.1 原材料
4.1.1 使用水化热低的水泥。
由于温差主要是由水化热产生的，因而为降低水化升温、减小体积形变，大体积混凝土一般不宜使用水化热高的硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，应使用中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥。另外，由于水泥的细度会影响水化热的放热速率，在不影响水泥活性的情况下，要尽量使水泥的细度适当减小。本工程使用低热矿渣水泥，有效地减少了因水化热产生的热量，降低了温度。
4.1.2 掺加粉煤灰。
粉煤灰的水化热远低于水泥，7天约为水泥的1/3，28天约为水泥的1/2，掺加粉煤灰既可以减少水泥用量，又可以有效地降低水化热。同时优质粉煤灰需水量小，有减水作用，可以降低混凝土的单位用水量，在水灰比固定的情况下减少水泥用量，还可以减少混凝土自生体积收缩，有利于防裂。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，使上部混凝土中的掺合料较多，强度较低，表面容易产生塑性收缩裂缝。因此，粉煤灰的掺量不宜过多，通过配合比试验，本工程掺加20%的粉煤灰。
4.1.3 采用线胀系数小的骨料。
混凝土由水泥浆和骨料组成，其线胀系数为水泥浆和骨料线胀系数的加权平均值。由于水泥浆的线胀系数和权值一定，因而减小混凝土的线胀系数就必须采用线胀系数小的骨料。骨料的线胀系数因母岩种类而异，不同岩石的线胀系数如表1。
表1表明，不同岩石的线胀系数差异很大。大体积混凝土中的骨料占大部分体积，采用线胀系数小的骨料对降低混凝土的线胀系数，降低温度形变的作用是十分显著的。结合当地实际情况，本工程采用线胀系数相对较低的花岗岩作为混凝土拌和的骨料。
此外，在骨料的选择上需选用10.40mm连续级配碎石(其中10.30mm级配含量65％左右)，细度模数2.80～3.00的中砂。砂、石含泥量控制在1％以内，并不得混有有机质等杂物，杜绝使用海砂。
4.2 采用合理的施工方法。
这里主要从浇注前、浇注中和浇注后等方面来讨论。
4.2.1 浇注前。
在拌和过程中，可通过加冰拌和和冷却骨料，达到降低混凝土温度的目的。实践证明，加冰拌和可降低3℃～4℃；冷却骨料可降低10℃以上。在运输方法方面，大体积混凝土不宜采用泵送，泵送限制了骨料的最大粒径，且要求流动度大，因而增大水泥浆用量，水化温升高，不利于防裂。大体积混凝土应采用吊罐吊运或其他运输方法。
4.2.2 浇注中。
浇注过程中要进行振捣方可密实，振捣时间应均匀一致以表面泛浆为宜，间距要均匀，以振捣力度波及范围重叠二分之一为宜，浇注完毕后，表面要压实、抹平，以防止表面裂缝。浇注混凝土要求分层浇注，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，避免纵向施工缝、提高结构整体性和抗剪能力。
此外，应尽量避开在太阳辐射较高的时间浇注，若由于工程需要在夏季施工，则尽量避开正午高温时段，浇注尽量安排在夜间进行。
4.2.3 浇注后。
在承台施工时，因混凝土浇注块较厚时，在承台内预埋三层水管作为冷却管（冷却管布置如图1所示），浇注结束后，通低温水进行冷却，降低结构内温度，减少内外温差，达到防裂目的。
混凝土浇注后，水泥水化使混凝土温度升高，表面易散热温度较低，内部不易散热温度高，为减小内胀外缩，结构内部通冷水处理，把处理完的温水来用作表面养护，表面可做绝热处理。表面绝热目的，不是限制温度上升，而是调节表面温度下降的速率，使混凝土由于表面与内部之间的温度梯度引起的应力差得以减少。
5. 结语
裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力，影响建筑物的使用功能。因此，作为工程技术人员，我们应本着“预防在先，防治结合”的方针，严格按规程、规范要求施工，严把质量关，在施工中针对上述原因，采取各种有效的措施来预防裂缝的出现和发展，并在裂缝出现后采取合理的补救措施，保证建筑物和构件安全、稳定地工作。
参考文献
［1］ 蔡正咏.混凝土性能［M］.北京:中国建筑出版社,1979.
［2］ 戴镇湖.大体积混凝土的防裂［J］.混凝土，2001年第9期，总第143期.
［3］ 迟培云.大体积混凝土开裂的起因及防裂措施［J］，混凝土，2001年第12期，总第146期.
［4］ 周氏、章定国、钮新强. 水工混凝土结构设计手册［M］.北京：中国水利水电出版社，2000.