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摘要：大体积混凝土开裂后，其性能与原状混凝土性能相差很大，尤其是对耐久性(渗透性)的影响更大，而混凝土渗透反过来又会加速和促使混凝土的进一步恶化，严重影响结构的长期安全和耐久运行。而裂缝大多又是在早期产生的，因此，探讨裂缝产生的原因和防止裂缝的出现就显得格外重要。通过对大体积混凝土裂缝产生的原因和类型的论述，从各个环节提出了预防裂缝的综合措施。
关键词：大体积混凝土；裂缝；收缩；安定性；裂缝控制
Abstract: mass concrete crack, its performance with the same concrete performance vary widely, especially for durability (permeability) more influence, and concrete penetration, in turn, will accelerate and to promote the further deterioration of concrete, the serious influence of the structure of the long-term safety and durability operation. But most cracks is in the early days, therefore, to explore the causes of cracks and prevent the occurrence of cracks is especially important. Through the causes and types of cracks in mass concrete, this paper put forward from the each link the comprehensive measures to prevent the cracks.
Key words: large volume concrete; Fracture; Contraction; Stability; Crack control
中圖分类号：TU375文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
前言
在一些大型工程中，大体积混凝土结构得到广泛应用，如大型桥梁、高层建筑、超高层建筑。然而在施工养护过程中，大体积混凝土结构极易产生裂缝，一旦裂缝过大就会对结构本身的力学性能有很大影响，造成混凝土本身的质量问题，甚至还会导致不良后果。
1．大体积混凝土裂缝成因的分析
1.1 混凝土收缩产生的裂缝：
1.1.1 化学收缩
混凝土硬化过程中，水泥要发生一系列化学变化，称之为水化，但水化生成物体积比反应前物质总体积要小，这种收缩，称之为化学收缩。
1.1.2 混凝土的干收缩
干收缩是由于混凝土内部吸附水蒸发引起凝胶体失水产生紧缩，混凝土的干收缩取决于周围环境的湿度变化。在大体积混凝土中，当这种收缩由于内外环境不一致而使混凝土构件表面拉应力超过其拉伸极限时，导致了裂缝的产生。
1.2 混凝土结构产生的宏观裂缝：
1.2.1 由外荷载引起的裂缝，这是发生最为普遍的一种情况，即按常规计算的主要应力引起的；
1.2.2 结构次应力引起的裂缝，这是由于结构的实际工作状态与计算假设模型的差异引起的；
1.2.3 变形应力引起的裂缝，这是由温度、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素引起的结构变形，当变形受到约束时便产生应力，当此应力超过混凝土抗拉强度时就产生裂缝。
1.3温差产生的裂缝
1.3.1入模温度对温度裂缝的影响
混凝土的入模温度越高，它的热峰值也必然越高。工程中在高温季节浇筑大
体积常采用骨料预冷，控制混凝土最高温升。
1.3.2水泥品种与水泥用量对温度裂缝的影响
混凝土温度上升根源在于水泥水化热。不同品种水泥的最终水化热是不同的，每立方米混凝土的水泥用量多少也使混凝土的总发热量不一样。这两个因素对混凝土温度裂缝有显著影响。
1.3.3环境温度对温度裂缝的影响
环境温度变化对混凝土内外温差影响较为显著。环境温度越低，混凝土表面温度也越低，这样，加剧了内外温差，因此寒潮来临时，浇筑混凝土是不利的。
1.3.4混凝土的导热性能对温度裂缝的影响
混凝土的导热系数越大，热量传递率就越大，从而使混凝土内最高温升降低，同时减小了混凝土的内外温差，减少了温度裂缝。
1.3.5大体积混凝土几何尺寸对温度裂缝的影响
大体积混凝土底板的长度对裂缝也影响，底板越长，越容易产生裂缝。
2裂缝的防治措施
2.1水泥品种的选择
优先采用中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、大坝水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等, 而不要采用早强型水泥。
2.2 粗细骨料选择
在这方面细骨料应选用细度模数在2.7-3.l 之间的含泥量低的中粗砂,选择合理的砂率;砂率过大,细骨料多, 粗骨料少, 增加了收缩, 对抗裂不利, 砂率宜为0.33。
2.3 掺合料和外加剂
（1）掺合料主要来自工业固体废渣，主要成分是SiO2和Al2O3 ，它在一定条件下发生水化反应生成具有固化特性的胶凝物质，在可代替水泥的同时又能很好地改善混凝土的性能。常用的掺合料有粉煤灰、矿渣微粉和硅灰等，它们最显著的特点就是可以有效地降低水化热，其次还可以提高混凝土的密实度、抗渗性和抗腐蚀能力。
（2）外加剂掺量一般不大于水泥质量的1%。在大体积混凝土中常用：①膨胀剂，其产生的微膨胀可在一定程度上补偿混凝土的收缩，避免收缩裂缝的发生。②减水剂，它能减少拌合用水量，降低水灰比，减少了内部空隙增加密实度和强度，在荷载作用下不易产生承力裂缝。③缓凝剂，常见的缓凝剂有木质磺盐类和蜜糖，它可延长放热时间，使构件内外温差不至于太大，减小了温度应力，防止了裂缝的产生。
2.4混凝土的浇筑
2.4.1控制混凝土初始温度
混凝土温度和温度变化对混凝土裂缝是极其敏感的。当混凝土从零应力温度T2降低到混凝土开裂的温度Tt时，t时刻的混凝土拉应力σt超过了t时刻的混凝土极限拉应力σtu。因此，通过降低混凝土内的水化热温度(主要通过掺用高效减水剂减少用水，减少胶凝材料，多掺粉煤灰和矿物掺和料)和混凝土初始温度(通过骨料水冷和风冷降温、加冰和加冷却水拌和、各生产环节加强保温以免冷量损失等措施，降低混凝土初始温度)，减少和避免裂缝风险。
浇筑时间尽量安排在夜间，最大限度降低混凝土的初凝温度。白天施工时要求在沙、石堆场搭设简易遮阳装置，或用湿麻袋覆盖，必要时向骨料喷冷水。混凝土泵送时，在水平及垂直泵管上加盖草袋，并喷冷水。
2.4.2混凝土的振捣
混凝土在拌制时每盘混凝土拌合时间应控制在2～3min，在浇筑过程中可采用分层浇注法，分层厚度应控制在30～50cm之间，振捣时以插入式振捣器为主，附着式为辅，采取间歇式振动，每次开启时间为30s，当最上一层浇筑完0.5h后需复振一次，保证密实度均匀度防止漏震现象的发生。
2.4.3设置合理的后浇带
合理设置后浇带，减少早期不均匀沉降、放松约束程度。不均匀沉降主要由地基地质和上部建筑荷载不一引起，由于大体积混凝土多为基础工程，在荷载的作用下，由于基础沉降的不均匀容易产生结构裂缝。设置合理的后浇带，有效地减少了工程早期可能不均匀沉降所产生的裂缝，也对整个基础放松了约束，同时还减少混凝土浇筑长度引起的蓄热量，减少温度应力，对裂缝的预防和控制扩展起到了相当大的作用。
2.5养护方法
对于大体积混凝土，一般采用通水冷却、蓄水养生、保温养护等措施采用表面全保温养护法,即利用保温材料提高新浇筑的混凝土表面和四周温度，减少混凝土的内外温差，这是一种比较简便有效的温度控制方法。
结论：
导致大体积混凝土产生裂缝的原因有很多，其性质、机理、预防及修补措施也各不相同，但只要在实地勘察、图纸设计、原料选择、施工工艺和养护措施各方面严把质量关，切实贯彻好“预防为主，防治结合”的思想，就能有效地解决大体积混凝土易产生裂缝这一问题。
参考文献：
[1] 王铁梦.工程结构裂缝控制[M].中国建筑出版社,1997.
[2] 陈志远,李启令.土木工程材料[M].武汉理工大学出版社,2003.
[3] 侯雁南.大体积混凝土裂缝控制及处理措施研究[D].山东大学,2007.
[4]杨和礼.原材料对基础大体积混凝土裂缝的影响与控制[D].武汉大学, 2004.
关键词：大体积混凝土；裂缝；收缩；安定性；裂缝控制
Abstract: mass concrete crack, its performance with the same concrete performance vary widely, especially for durability (permeability) more influence, and concrete penetration, in turn, will accelerate and to promote the further deterioration of concrete, the serious influence of the structure of the long-term safety and durability operation. But most cracks is in the early days, therefore, to explore the causes of cracks and prevent the occurrence of cracks is especially important. Through the causes and types of cracks in mass concrete, this paper put forward from the each link the comprehensive measures to prevent the cracks.
Key words: large volume concrete; Fracture; Contraction; Stability; Crack control
中圖分类号：TU375文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
前言
在一些大型工程中，大体积混凝土结构得到广泛应用，如大型桥梁、高层建筑、超高层建筑。然而在施工养护过程中，大体积混凝土结构极易产生裂缝，一旦裂缝过大就会对结构本身的力学性能有很大影响，造成混凝土本身的质量问题，甚至还会导致不良后果。
1．大体积混凝土裂缝成因的分析
1.1 混凝土收缩产生的裂缝：
1.1.1 化学收缩
混凝土硬化过程中，水泥要发生一系列化学变化，称之为水化，但水化生成物体积比反应前物质总体积要小，这种收缩，称之为化学收缩。
1.1.2 混凝土的干收缩
干收缩是由于混凝土内部吸附水蒸发引起凝胶体失水产生紧缩，混凝土的干收缩取决于周围环境的湿度变化。在大体积混凝土中，当这种收缩由于内外环境不一致而使混凝土构件表面拉应力超过其拉伸极限时，导致了裂缝的产生。
1.2 混凝土结构产生的宏观裂缝：
1.2.1 由外荷载引起的裂缝，这是发生最为普遍的一种情况，即按常规计算的主要应力引起的；
1.2.2 结构次应力引起的裂缝，这是由于结构的实际工作状态与计算假设模型的差异引起的；
1.2.3 变形应力引起的裂缝，这是由温度、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素引起的结构变形，当变形受到约束时便产生应力，当此应力超过混凝土抗拉强度时就产生裂缝。
1.3温差产生的裂缝
1.3.1入模温度对温度裂缝的影响
混凝土的入模温度越高，它的热峰值也必然越高。工程中在高温季节浇筑大
体积常采用骨料预冷，控制混凝土最高温升。
1.3.2水泥品种与水泥用量对温度裂缝的影响
混凝土温度上升根源在于水泥水化热。不同品种水泥的最终水化热是不同的，每立方米混凝土的水泥用量多少也使混凝土的总发热量不一样。这两个因素对混凝土温度裂缝有显著影响。
1.3.3环境温度对温度裂缝的影响
环境温度变化对混凝土内外温差影响较为显著。环境温度越低，混凝土表面温度也越低，这样，加剧了内外温差，因此寒潮来临时，浇筑混凝土是不利的。
1.3.4混凝土的导热性能对温度裂缝的影响
混凝土的导热系数越大，热量传递率就越大，从而使混凝土内最高温升降低，同时减小了混凝土的内外温差，减少了温度裂缝。
1.3.5大体积混凝土几何尺寸对温度裂缝的影响
大体积混凝土底板的长度对裂缝也影响，底板越长，越容易产生裂缝。
2裂缝的防治措施
2.1水泥品种的选择
优先采用中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、大坝水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等, 而不要采用早强型水泥。
2.2 粗细骨料选择
在这方面细骨料应选用细度模数在2.7-3.l 之间的含泥量低的中粗砂,选择合理的砂率;砂率过大,细骨料多, 粗骨料少, 增加了收缩, 对抗裂不利, 砂率宜为0.33。
2.3 掺合料和外加剂
（1）掺合料主要来自工业固体废渣，主要成分是SiO2和Al2O3 ，它在一定条件下发生水化反应生成具有固化特性的胶凝物质，在可代替水泥的同时又能很好地改善混凝土的性能。常用的掺合料有粉煤灰、矿渣微粉和硅灰等，它们最显著的特点就是可以有效地降低水化热，其次还可以提高混凝土的密实度、抗渗性和抗腐蚀能力。
（2）外加剂掺量一般不大于水泥质量的1%。在大体积混凝土中常用：①膨胀剂，其产生的微膨胀可在一定程度上补偿混凝土的收缩，避免收缩裂缝的发生。②减水剂，它能减少拌合用水量，降低水灰比，减少了内部空隙增加密实度和强度，在荷载作用下不易产生承力裂缝。③缓凝剂，常见的缓凝剂有木质磺盐类和蜜糖，它可延长放热时间，使构件内外温差不至于太大，减小了温度应力，防止了裂缝的产生。
2.4混凝土的浇筑
2.4.1控制混凝土初始温度
混凝土温度和温度变化对混凝土裂缝是极其敏感的。当混凝土从零应力温度T2降低到混凝土开裂的温度Tt时，t时刻的混凝土拉应力σt超过了t时刻的混凝土极限拉应力σtu。因此，通过降低混凝土内的水化热温度(主要通过掺用高效减水剂减少用水，减少胶凝材料，多掺粉煤灰和矿物掺和料)和混凝土初始温度(通过骨料水冷和风冷降温、加冰和加冷却水拌和、各生产环节加强保温以免冷量损失等措施，降低混凝土初始温度)，减少和避免裂缝风险。
浇筑时间尽量安排在夜间，最大限度降低混凝土的初凝温度。白天施工时要求在沙、石堆场搭设简易遮阳装置，或用湿麻袋覆盖，必要时向骨料喷冷水。混凝土泵送时，在水平及垂直泵管上加盖草袋，并喷冷水。
2.4.2混凝土的振捣
混凝土在拌制时每盘混凝土拌合时间应控制在2～3min，在浇筑过程中可采用分层浇注法，分层厚度应控制在30～50cm之间，振捣时以插入式振捣器为主，附着式为辅，采取间歇式振动，每次开启时间为30s，当最上一层浇筑完0.5h后需复振一次，保证密实度均匀度防止漏震现象的发生。
2.4.3设置合理的后浇带
合理设置后浇带，减少早期不均匀沉降、放松约束程度。不均匀沉降主要由地基地质和上部建筑荷载不一引起，由于大体积混凝土多为基础工程，在荷载的作用下，由于基础沉降的不均匀容易产生结构裂缝。设置合理的后浇带，有效地减少了工程早期可能不均匀沉降所产生的裂缝，也对整个基础放松了约束，同时还减少混凝土浇筑长度引起的蓄热量，减少温度应力，对裂缝的预防和控制扩展起到了相当大的作用。
2.5养护方法
对于大体积混凝土，一般采用通水冷却、蓄水养生、保温养护等措施采用表面全保温养护法,即利用保温材料提高新浇筑的混凝土表面和四周温度，减少混凝土的内外温差，这是一种比较简便有效的温度控制方法。
结论：
导致大体积混凝土产生裂缝的原因有很多，其性质、机理、预防及修补措施也各不相同，但只要在实地勘察、图纸设计、原料选择、施工工艺和养护措施各方面严把质量关，切实贯彻好“预防为主，防治结合”的思想，就能有效地解决大体积混凝土易产生裂缝这一问题。
参考文献：
[1] 王铁梦.工程结构裂缝控制[M].中国建筑出版社,1997.
[2] 陈志远,李启令.土木工程材料[M].武汉理工大学出版社,2003.
[3] 侯雁南.大体积混凝土裂缝控制及处理措施研究[D].山东大学,2007.
[4]杨和礼.原材料对基础大体积混凝土裂缝的影响与控制[D].武汉大学, 2004.