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摘要：随着我国经济的飞速发展，对于建筑的需求量以及要求都在不斷的提高。相对于普通混凝土结构来说，大体积混凝土具有非常多的优点，但同时由于其体积较大，施工较为复杂等缺点，需要通过一定的技术手段进行控制。本文就大体积混凝土裂缝进行阐述，并通过相应的施工技术进行控制，以供参考。
关键词：大体积混凝土；特点；裂缝；施工技术
中图分类号： TV331 文献标识码： A
一、定义
大体积混凝土是指最小断面尺寸大于1m以上的混凝土结构。与普通钢筋混凝土相比，具有结构厚，体形大、混凝土数量多、工程条件复杂和施工技术要求高的特点。它的表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部升温比较快。混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。大体积混凝土施工时，由于水泥水化过程中释放大量的水化热，使混凝土结构的温度梯度过大，从而导致混凝土结构出现温度裂缝。因此，计算并控制混凝土硬化过程中的温度，进而采取相应的技术措施，是保证大体积混凝土结构质量的重要措施。
二、特点
结构厚实，混凝土量大，工程条件复杂（一般都是地下现浇钢筋混凝土结构），施工技术要求高，水泥水化热较大（预计超过25度），易使结构物产生温度变形。大体积混凝土除了最小断面和内外温度有一定的规定外，对平面尺寸也有一定限制。因为平面尺寸过大，约束作用所产生的温度力也愈大，如采取控制温度措施不当，温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时，则易产生裂缝。大体积混凝土在硬化期间，一方面由于水泥水化过程中将释放出大量的水化热，使结构件具有“热涨”的特性；另一方面混凝土硬化时又具有“收缩”的特性，两者相互作用的结果将直接破坏混凝土结构，导致结构出现裂缝。
三、裂缝
大体积混凝土内出现的裂缝按深度的不同，分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝三种。贯穿裂缝是由混凝土表面裂缝发展为深层裂缝，最终形成贯穿裂缝。它切断了结构的断面，可能破坏结构的整体性和稳定性，其危害性是较严重的；而深层裂缝部分地切断了结构断面，也有一定危害性；表面裂缝一般危害性较小。
但出现裂缝并不是绝对地影响结构安全，它都有一个最大允许值。处于室内正常环境的一般构件最大裂缝宽度≤0.3mm；处于露天或室内高湿度环境的构件最大裂缝宽度≤0.2mm。
对于地下或半地下结构，混凝土的裂缝主要影响其防水性能。一般当裂缝宽度在0.1～0.2mm时，虽然早期有轻微渗水，但经过一段时间后，裂缝可以自愈。如超过0.2～0.3mm，则渗漏水量将随着裂缝宽度的增加而迅速加大。所以，在地下工程中应尽量避免超过0.3mm贯穿全断面的裂缝。如出现这种裂缝，将大大影响结构的使用，必须进行化学灌浆加固处理。
大体积混凝土施工阶段所产生的温度裂缝，一方面是混凝土内部因素：由于内外温差而产生的；另一方面是混凝土的外部因素：结构的外部约束和混凝土各质点间的约束，阻止混凝土收缩变形，混凝土抗压强度较大，但受拉力却很小，所以温度应力一旦超过混凝土能承受的抗拉强度时，即会出现裂缝。这种裂缝的宽度在允许限值内，一般不会影响结构的强度，但却对结构的耐久性有所影响，因此必须予以重视和加以控制。
四、产生裂缝的主要原因
1、温度应力
由于水泥水化热引起砼浇筑内部温度和温度应力剧烈变化，是导致砼发生裂缝的主要因素。砼硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或钢筋的约束，又会在砼内部出现拉应力。气温的降低也会在砼表面引起很大的拉应力。此时，混凝龄期短，抗拉强度很低。当温差产生的表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度，则会在混凝土表面产生裂缝。许多砼的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、时干时湿，表面干缩形变受到内部砼的约束，也往往导致裂缝。
2、外界气温变化
混凝土内外部温差过大会产生裂缝。主要影响因素是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。大体积混凝土在施工阶段，它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降，会大大增加内外层混凝土温差，这对大体积混凝土是极为不利的。
温度应力是由于温差引起温度变形造成的；温差愈大，温度应力也愈大。同时，在高温条件下，大体积混凝土不易散热，混凝土内部的最高温度一般可达60～65℃，并且有较长的延续时间。因此，应采取温度控制措施，防止混凝土内外温差引起的温度应力。
3、混凝土的收缩
混凝土中约20℅的水分是水泥硬化所必须的，而约80℅的水分要蒸发。多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩。混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。如果混凝土收缩后，再处于水饱和状态，还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化，这对混凝土是很不利的。
影响混凝土收缩，主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺（特别是养护条件）等。砼随着多余水分的蒸发必将引起体积的收缩，这种收缩过程是由表及里，逐步发展的。由于湿度不均匀，收缩变相也随之不均匀，基础的平均收缩变形助长了温度变形引起的内力，导致砼的开裂。
4、集中应力
工业与民用建筑的各种底板、立墙、顶板以及地下箱型基础和其它特殊构筑物在遇到各种形状的孔洞，还有一些结构在长度方向遇到断面突变的情况。在孔洞和变断面的转角部位，由于温度收缩作用，引起应力集中，导致裂缝的产生。
5、材料
材料裂缝表现为龟裂,主要是因水泥安定性不合格或骨料中含泥量过多而引起的。
6、约束条件
大体积钢筋砼与地基浇筑在一起，当早期温度上升时产生的膨胀变形受到下部地基的约束而形成压应力。由于砼的弹性模量小，徐变和应力松弛度大，使砼与地基连接不牢固，因而压应力较小。但当温度下降时，产生较大的拉应力，若超过砼的抗拉强度，砼就会出现垂直裂缝。
五、大体积混凝土与普通混凝土的区别
1、大体积混凝土与普通混凝土的区别表面上看是厚度不同，但其实质的区别是由于混凝土中水泥水化要产生热量，大体积混凝土内部的热量不如表面的热量散失得快，造成内外温差过大，其所产生的温度应力可能会使混凝土开裂。因此判断是否属于大体积混凝土既要考虑厚度这一因素，又要考虑水泥品种、强度等级、每立方米水泥用量等因素，比较准确的方法是通过计算水泥水化热所引起的混凝土的温升值与环境温度的差值大小来判别，一般来说，当其差值小于25℃时，其所产生的温度应力将会小于混凝土本身的抗拉强度，不会造成混凝土的开裂，当差值大于25℃时，其所产生的温度应力有可能大于混凝土本身的抗拉强度，造成混凝土的开裂，此时就可判定该混凝土属大体积混凝土。
2、不能以截面尺寸来简单判断是否大体积砼，实际施工中，有些砼厚度达到1m，但也不属于大体积砼的范畴，有些砼虽然厚度未达到1m，但水化热却较大，不按大体积砼的技术标准施工，也会造成结构裂缝。大体积砼与普通砼的区别表面上看是厚度不同，但其实质的区别是由于砼中水泥水化要产生热量，大体积砼内部的热量不如表面的热量散失得快，造成内外温差过大，其所产生的温度应力可能会使砼开裂。
六、大体积混凝土施工技术措施：
由于温差的作用，裂缝的产生是不可避免的。根据计算可以看出，可以采用掺加粉煤灰等有效方法，以降低混凝土硬化过程中混凝土内表的温差。因而，在施工中采取适宜的措施，能够避免有害裂缝的出现。
1、降低水泥水化熱。包括:混凝土的热量主要来自水泥水化热，因而选用低水化热的矿渣硅酸盐水泥配制混凝土较好；精心设计混凝土配合比，采用掺加粉煤灰和减水剂的“双掺”技术，减少每立方米混凝土中的水泥用量，以达到降低水化热的目的；选用适宜的骨料，施工中根据现场条件尽量选用粒径较大，级配良好的粗骨料；选用中粗砂，改善混凝土的和易性，并充分利用混凝土的后期强度，减少用水量；严格控制混凝土的塌落度。在现场设专人进行塌落度的测量，将混凝土的塌落度始终控制在设计范围内，一般以7～9cm为最佳；夏季施工时，在混凝土内部预埋冷却水管,通循环冷却水，强制降低混凝土水化热温度。冬季施工时，采用保温措施进行养护；如技术条件允许，可在混凝土结构中掺加10%~15%的大石块，减少混凝土的用量,以达到节省水泥和降低水化热的目的。
2、降低混凝土入模温度。包括:浇筑大体积混凝土时应选择较适宜的气温，尽量避开炎热天气浇筑。夏季可采用温度较低的地下水搅拌混凝土，或在混凝土拌和水中加入冰块，同时对骨料进行遮阳、洒水降温，在运输及浇筑过程中也采用遮阳保护、洒水降温等措施，以降低混凝土拌和物的入模温度；掺加相应的缓凝型减水剂；在混凝土入模时，还可以采取强制通风措施,加速模内热量的散发。
3、加强施工中的温度控制。包括:在混凝土浇筑之后，做好混凝土的保温保湿养护，以使混凝土缓缓降温，充分发挥其徐变特性，减低温度应力。夏季应坚决避免曝晒，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变化；采取长时间的养护，确定合理的拆模时间，以延缓降温速度，延长降温时间，充分发挥混凝土的“应力松弛效应”；加强测温和温度监测。可采用热敏温度计监测或专人多点监测，以随时掌握与控制混凝土内的温度变化。混凝土内外温差应控制在25℃以内，基面温差和基底面温差均控制在20℃以内，并及时调整保温及养护措施，使混凝土的温度梯度和湿度不致过大，以有效控制有害裂缝的出现。
4、改善约束条件，削减温度应力。在大体积混凝土基础与垫层之间可设置滑动层，如技术条件许可，施工时宜采用刷热沥青作为滑动层，以消除嵌固作用，释放约束应力。
5、提高混凝土的抗拉强度。包括:控制集料含泥量。砂、石含泥量过大，不仅增加混凝土的收缩，而且降低混凝土的抗拉强度，对混凝土的抗裂十分不利。因此在混凝土拌制时必须严格控制砂、石的含泥量,将石子含泥量控制在1%以下,中砂含泥量控制在2%以下，减少因砂、石含泥量过大对混凝土抗裂的不利影响；改善混凝土施工工艺。可采用二次投料法、二次振捣法、浇筑后及时排除表面积水和最上层泥浆等方法；加强早期养护，提高混凝土早期及相应龄期的抗拉强度和弹性模量；在大体积混凝土基础表面及内部设置必要的温度配筋，以改善应力分布，防止裂缝的出现。
七、结语
在大体积混凝土施工时，准确计算混凝土拌和温度、混凝土出机温度、混凝土绝热温升、混凝土内部实际温度、混凝土表面温度及混凝土内部与表面温差，有利于选取适宜的施工工艺、采取相应的降温与养护措施，从而避免出现混凝土温度裂缝，以保证混凝土结构的工程质量。
关键词：大体积混凝土；特点；裂缝；施工技术
中图分类号： TV331 文献标识码： A
一、定义
大体积混凝土是指最小断面尺寸大于1m以上的混凝土结构。与普通钢筋混凝土相比，具有结构厚，体形大、混凝土数量多、工程条件复杂和施工技术要求高的特点。它的表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部升温比较快。混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。大体积混凝土施工时，由于水泥水化过程中释放大量的水化热，使混凝土结构的温度梯度过大，从而导致混凝土结构出现温度裂缝。因此，计算并控制混凝土硬化过程中的温度，进而采取相应的技术措施，是保证大体积混凝土结构质量的重要措施。
二、特点
结构厚实，混凝土量大，工程条件复杂（一般都是地下现浇钢筋混凝土结构），施工技术要求高，水泥水化热较大（预计超过25度），易使结构物产生温度变形。大体积混凝土除了最小断面和内外温度有一定的规定外，对平面尺寸也有一定限制。因为平面尺寸过大，约束作用所产生的温度力也愈大，如采取控制温度措施不当，温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时，则易产生裂缝。大体积混凝土在硬化期间，一方面由于水泥水化过程中将释放出大量的水化热，使结构件具有“热涨”的特性；另一方面混凝土硬化时又具有“收缩”的特性，两者相互作用的结果将直接破坏混凝土结构，导致结构出现裂缝。
三、裂缝
大体积混凝土内出现的裂缝按深度的不同，分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝三种。贯穿裂缝是由混凝土表面裂缝发展为深层裂缝，最终形成贯穿裂缝。它切断了结构的断面，可能破坏结构的整体性和稳定性，其危害性是较严重的；而深层裂缝部分地切断了结构断面，也有一定危害性；表面裂缝一般危害性较小。
但出现裂缝并不是绝对地影响结构安全，它都有一个最大允许值。处于室内正常环境的一般构件最大裂缝宽度≤0.3mm；处于露天或室内高湿度环境的构件最大裂缝宽度≤0.2mm。
对于地下或半地下结构，混凝土的裂缝主要影响其防水性能。一般当裂缝宽度在0.1～0.2mm时，虽然早期有轻微渗水，但经过一段时间后，裂缝可以自愈。如超过0.2～0.3mm，则渗漏水量将随着裂缝宽度的增加而迅速加大。所以，在地下工程中应尽量避免超过0.3mm贯穿全断面的裂缝。如出现这种裂缝，将大大影响结构的使用，必须进行化学灌浆加固处理。
大体积混凝土施工阶段所产生的温度裂缝，一方面是混凝土内部因素：由于内外温差而产生的；另一方面是混凝土的外部因素：结构的外部约束和混凝土各质点间的约束，阻止混凝土收缩变形，混凝土抗压强度较大，但受拉力却很小，所以温度应力一旦超过混凝土能承受的抗拉强度时，即会出现裂缝。这种裂缝的宽度在允许限值内，一般不会影响结构的强度，但却对结构的耐久性有所影响，因此必须予以重视和加以控制。
四、产生裂缝的主要原因
1、温度应力
由于水泥水化热引起砼浇筑内部温度和温度应力剧烈变化，是导致砼发生裂缝的主要因素。砼硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或钢筋的约束，又会在砼内部出现拉应力。气温的降低也会在砼表面引起很大的拉应力。此时，混凝龄期短，抗拉强度很低。当温差产生的表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度，则会在混凝土表面产生裂缝。许多砼的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、时干时湿，表面干缩形变受到内部砼的约束，也往往导致裂缝。
2、外界气温变化
混凝土内外部温差过大会产生裂缝。主要影响因素是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。大体积混凝土在施工阶段，它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降，会大大增加内外层混凝土温差，这对大体积混凝土是极为不利的。
温度应力是由于温差引起温度变形造成的；温差愈大，温度应力也愈大。同时，在高温条件下，大体积混凝土不易散热，混凝土内部的最高温度一般可达60～65℃，并且有较长的延续时间。因此，应采取温度控制措施，防止混凝土内外温差引起的温度应力。
3、混凝土的收缩
混凝土中约20℅的水分是水泥硬化所必须的，而约80℅的水分要蒸发。多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩。混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。如果混凝土收缩后，再处于水饱和状态，还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化，这对混凝土是很不利的。
影响混凝土收缩，主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺（特别是养护条件）等。砼随着多余水分的蒸发必将引起体积的收缩，这种收缩过程是由表及里，逐步发展的。由于湿度不均匀，收缩变相也随之不均匀，基础的平均收缩变形助长了温度变形引起的内力，导致砼的开裂。
4、集中应力
工业与民用建筑的各种底板、立墙、顶板以及地下箱型基础和其它特殊构筑物在遇到各种形状的孔洞，还有一些结构在长度方向遇到断面突变的情况。在孔洞和变断面的转角部位，由于温度收缩作用，引起应力集中，导致裂缝的产生。
5、材料
材料裂缝表现为龟裂,主要是因水泥安定性不合格或骨料中含泥量过多而引起的。
6、约束条件
大体积钢筋砼与地基浇筑在一起，当早期温度上升时产生的膨胀变形受到下部地基的约束而形成压应力。由于砼的弹性模量小，徐变和应力松弛度大，使砼与地基连接不牢固，因而压应力较小。但当温度下降时，产生较大的拉应力，若超过砼的抗拉强度，砼就会出现垂直裂缝。
五、大体积混凝土与普通混凝土的区别
1、大体积混凝土与普通混凝土的区别表面上看是厚度不同，但其实质的区别是由于混凝土中水泥水化要产生热量，大体积混凝土内部的热量不如表面的热量散失得快，造成内外温差过大，其所产生的温度应力可能会使混凝土开裂。因此判断是否属于大体积混凝土既要考虑厚度这一因素，又要考虑水泥品种、强度等级、每立方米水泥用量等因素，比较准确的方法是通过计算水泥水化热所引起的混凝土的温升值与环境温度的差值大小来判别，一般来说，当其差值小于25℃时，其所产生的温度应力将会小于混凝土本身的抗拉强度，不会造成混凝土的开裂，当差值大于25℃时，其所产生的温度应力有可能大于混凝土本身的抗拉强度，造成混凝土的开裂，此时就可判定该混凝土属大体积混凝土。
2、不能以截面尺寸来简单判断是否大体积砼，实际施工中，有些砼厚度达到1m，但也不属于大体积砼的范畴，有些砼虽然厚度未达到1m，但水化热却较大，不按大体积砼的技术标准施工，也会造成结构裂缝。大体积砼与普通砼的区别表面上看是厚度不同，但其实质的区别是由于砼中水泥水化要产生热量，大体积砼内部的热量不如表面的热量散失得快，造成内外温差过大，其所产生的温度应力可能会使砼开裂。
六、大体积混凝土施工技术措施：
由于温差的作用，裂缝的产生是不可避免的。根据计算可以看出，可以采用掺加粉煤灰等有效方法，以降低混凝土硬化过程中混凝土内表的温差。因而，在施工中采取适宜的措施，能够避免有害裂缝的出现。
1、降低水泥水化熱。包括:混凝土的热量主要来自水泥水化热，因而选用低水化热的矿渣硅酸盐水泥配制混凝土较好；精心设计混凝土配合比，采用掺加粉煤灰和减水剂的“双掺”技术，减少每立方米混凝土中的水泥用量，以达到降低水化热的目的；选用适宜的骨料，施工中根据现场条件尽量选用粒径较大，级配良好的粗骨料；选用中粗砂，改善混凝土的和易性，并充分利用混凝土的后期强度，减少用水量；严格控制混凝土的塌落度。在现场设专人进行塌落度的测量，将混凝土的塌落度始终控制在设计范围内，一般以7～9cm为最佳；夏季施工时，在混凝土内部预埋冷却水管,通循环冷却水，强制降低混凝土水化热温度。冬季施工时，采用保温措施进行养护；如技术条件允许，可在混凝土结构中掺加10%~15%的大石块，减少混凝土的用量,以达到节省水泥和降低水化热的目的。
2、降低混凝土入模温度。包括:浇筑大体积混凝土时应选择较适宜的气温，尽量避开炎热天气浇筑。夏季可采用温度较低的地下水搅拌混凝土，或在混凝土拌和水中加入冰块，同时对骨料进行遮阳、洒水降温，在运输及浇筑过程中也采用遮阳保护、洒水降温等措施，以降低混凝土拌和物的入模温度；掺加相应的缓凝型减水剂；在混凝土入模时，还可以采取强制通风措施,加速模内热量的散发。
3、加强施工中的温度控制。包括:在混凝土浇筑之后，做好混凝土的保温保湿养护，以使混凝土缓缓降温，充分发挥其徐变特性，减低温度应力。夏季应坚决避免曝晒，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变化；采取长时间的养护，确定合理的拆模时间，以延缓降温速度，延长降温时间，充分发挥混凝土的“应力松弛效应”；加强测温和温度监测。可采用热敏温度计监测或专人多点监测，以随时掌握与控制混凝土内的温度变化。混凝土内外温差应控制在25℃以内，基面温差和基底面温差均控制在20℃以内，并及时调整保温及养护措施，使混凝土的温度梯度和湿度不致过大，以有效控制有害裂缝的出现。
4、改善约束条件，削减温度应力。在大体积混凝土基础与垫层之间可设置滑动层，如技术条件许可，施工时宜采用刷热沥青作为滑动层，以消除嵌固作用，释放约束应力。
5、提高混凝土的抗拉强度。包括:控制集料含泥量。砂、石含泥量过大，不仅增加混凝土的收缩，而且降低混凝土的抗拉强度，对混凝土的抗裂十分不利。因此在混凝土拌制时必须严格控制砂、石的含泥量,将石子含泥量控制在1%以下,中砂含泥量控制在2%以下，减少因砂、石含泥量过大对混凝土抗裂的不利影响；改善混凝土施工工艺。可采用二次投料法、二次振捣法、浇筑后及时排除表面积水和最上层泥浆等方法；加强早期养护，提高混凝土早期及相应龄期的抗拉强度和弹性模量；在大体积混凝土基础表面及内部设置必要的温度配筋，以改善应力分布，防止裂缝的出现。
七、结语
在大体积混凝土施工时，准确计算混凝土拌和温度、混凝土出机温度、混凝土绝热温升、混凝土内部实际温度、混凝土表面温度及混凝土内部与表面温差，有利于选取适宜的施工工艺、采取相应的降温与养护措施，从而避免出现混凝土温度裂缝，以保证混凝土结构的工程质量。