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【摘 要】 水利工程施工中首要的任务就是保证工程质量，工程中的多种结构都是混凝土，因此，保证混凝土的质量和控制混凝土的裂缝数量就显得至关重要。本文就水工结构大体积混凝土裂缝成因及控制处理措施展开相应的探讨。
【关键词】 水利工程；大体积混凝土；裂缝；处理措施
一、水工结构大体积混凝土的特点
水工结构中大体积混凝土本身的结构和材料组成都比较复杂，从其自身材质特性看，混凝土本身是脆性材料，大体积混凝土的受压能力强但是受拉能力弱，受拉能力不足其受压能力的百分之十，因此当受到自身收缩力或外界力的作用时变形能力差，极易产生裂缝。
水工结构中大体积混凝土浇筑后在混凝土内部产生极高的温度，此时的弹性模量较小，变形比较小，随着散热过程的进行混凝土温度降低，弹性模量却变大，变形量也增大，混凝土该特点使得内部产生较大的拉应力，而混凝土受拉能力很差，因此在内部就会产生裂缝。
水工结构中大体积混凝土与钢筋结构并存，其中大體积混凝土受压能力较强，钢筋结构受拉能力较强，但是由于浇筑量大在大体积混凝土中钢筋的数量不足，大体积混凝土承受巨大的拉应力。同时由于其面积巨大，与外界的接触面大，大面积暴露在外界环境中，受到空气、水分的侵蚀作用，极易在内部产生拉应力，拉应力对大体积混凝土具有很大的破坏作用。
二、水工结构大体积混凝土裂缝成因
（1）水泥水化热的影响
在施工的初期，由于多余的水分逐步被蒸发，加上在施工的中后期，受水化热的作用，从而导致混凝土出现一些裂缝，如果采取的措施不及时或者不恰当，就会进一步产生一些较深的裂缝，甚至有些还是贯穿性的。水泥水化热是指水泥在水化过程中放出大量的热，当然这和水泥的标号、品种、配合比等因素有关。水泥水化热散发时，内部温度较高，但断面尺寸较大，不易传递，而外层的温度和大气气温相平衡，这样就导致内部承受压力，外部承受拉力。当表层拉应力超过混凝土的极限抗压强度时，就在其表面形成裂缝，这就是温度效应，也是导致混凝土产生裂缝的最主要的原因。
（2）约束条件的影响
混凝土在浇筑期间，周边会受到约束的影响。混凝土受模板的约束，体积不能自由变形，受到约束，产生约束应力。而当约束应力超过混凝土的极限应力时，混凝土就会产生应力。
在非荷载裂缝中，最常见的是温度裂缝，他是混凝土收缩和冷缩的共同结果。为防止温度裂缝的产生，首先根据混凝土的特点，选择水泥品种，精心设计配合比，要计算温度应力和极限应力，观察其间的关系，是否超过其极限应力。要进行混凝土浇筑工艺的设计，仓号的布设，浇筑块大小的设计，浇筑的先后顺序等，同时要加强在模板附近，拉杆周边用小功率的振捣棒对混凝土进行二次振捣，把混凝土多余的水分排出，避免干缩裂缝。针对其原因，在施工过程中，还应采取有效的措施防止温度裂缝的产生。
（3）干燥收缩的影响
干燥收缩变形是混凝土凝结硬化后由于含水孔隙失水导致的体积收缩，混凝土内部和环境之间存在的湿度梯度是水分迁移的驱动力。混凝土干燥收缩变形存在复杂的作用机理，本质上是水泥石的收缩，骨料由于弹性模量大多是不收缩的，且起着约束水泥石收缩的作用。因此混凝土干燥收缩变形的大小取决于水泥石的数量、水泥石的孔隙含水率、孔隙分布和含水状况，与混凝土材料组成、配合比及构件的尺寸密切相关，且受湿度影响大，具有明显的时变性。
当干燥收缩变形受到外约束作用时，混凝土中将产生拉应力。拉应力的大小与混凝土干燥收缩变形的大小、所受约束程度及混凝土的变形模量、徐变等力学性能有关，当混凝土的拉应力大于混凝土的抗拉强度时，即出现干燥裂缝。
普通混凝土干燥收缩随时间的发展存在一定的规律，通常半个月可完成收缩终值的10%～25%、三个月完成50%～65%、一年完成75%～80%，因此混凝土干燥收缩裂缝通常在一年左右出现，且总是在拉应力集中部位或结构最弱部位率先出现，并与拉应力聚集的方向垂直。裂缝一般有两种形状：一种多为不规则龟纹状或放射状裂缝；另一种为每隔一段距离出现一条裂缝，其中以后者居多，最初表现为不贯穿的表面裂缝，随后大部分裂缝将逐渐演化为贯穿性裂缝。这种干燥裂缝多出现于纵长的结构、体表比较大的结构以及结构变截面部位。
三、水工结构大体积混凝土裂缝的控制处理措施
（1）控制混凝土各种原材料的质量
1、水泥的质量控制
大体积混凝土宜选用产品质量稳定、生产批量大的中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥等水化热低、凝结时间长的水泥。在同等条件下，应优先选用粉煤灰水泥、火山灰水泥或复合水泥；在满足设计和混凝土可泵性的前提下，严格控制水泥用量，以减少水化热，降低混凝土的温升值，并延缓峰值，以降低混凝土最高温升来降低混凝土所受的拉应力。在条件许可的情况下，也可选用具有微膨胀性的水泥。这种水泥在水化膨胀期（1～5天）产生的预压应力，可部分抵消温度徐变应力，减少混凝土内的拉应力，提高混凝土的抗裂能力。
2、骨料的质量控制
骨料宜采取连续级配，粗骨料碎石、卵石均可，在施工条件允许的前提下，应尽量选用粒径较大、级配良好的粗骨料，最大粒径以不大于钢筋间最小净距的3/4为宜，以减少原材料的比表面积，增大粗骨粒粒径，可减少水泥用量，从根本上减少水泥水化热的产生，且混凝土的收缩和泌水也随之减少，含泥量控制在1.5%以下。细骨料宜选用干净的中砂或粗砂，其强度模数以2.7～3.1为宜；含泥量控制在1.5%以下，干净的中粗砂含泥量小，收缩变形小，从而裂缝也小。
3、外加剂的选用
常用的外加剂有粉煤灰和减水剂。粉煤灰的掺加可以提高混凝土的和易性，同时可代替部分水泥减少水化热。若在混凝土中加入适量的粉煤灰，则可利用粉煤灰的润滑作用改善混凝土的粘塑性和可泵性，从而减少水泥的使用量。但是掺入粉煤灰的混凝土早期抗拉强度较不掺粉煤灰的混凝土抗拉强度低，故粉煤灰的掺量不宜太高。外加剂如减水剂等可以有效减少混凝土中水的用量，从而降低水泥用量，减少水化热。
（2）延缓混凝土的降温速率
混凝土强度在增长的过程中，温度不宜过高。延缓降温速率，使混凝土的松弛效应得到进一步的发挥。大体积混凝土内部温度较高，通常需铺设冷却水管，通入循环的冷却水来降温；混凝土浇筑完后，通常需洒水养护或铺设草袋等，并且在规定时间内养护，养护的天数必须够，以防止温度裂缝的产生。
（3）加强混凝土养护
洒水保湿养护一般在混凝土终凝后，重要部位采用较好的草袋、麻袋湿润接触覆盖，对大面积的底板面，一般可采用先一层塑料薄膜后二层草帘作保温保湿养护，草帘应迭缝铺放。养护必须根据混凝土内表温差和降温速率，及时调整养护措施。对于水分蒸发较快或易开裂部位，可采用蓄水养护。拆模后要及时加以覆盖养护，混凝土表面不便浇水或采用覆盖养护时，可涂刷养护剂，防止混凝土降温和失水过快产生裂缝，但应避免猛浇大量冷水，致使混凝土突然降温。根据工程的具体情况，应尽可能多养护一段时间，拆模后应立即回填土或覆盖保护。混凝土的初期养护，可保持适宜的温湿条件，以此控制混凝土的开裂。首先，早期养护可使混凝土避免不利温、湿度变形的侵袭，抑制有害的冷缩和干缩；其次，养护可使水泥水化顺利进行，以期达到设计强度和抗裂能力。
参考文献：
[1]汪秋明.水工结构大体积混凝土裂缝成因及控制处理[J].广东建材，2011，06：101-103.
[2]王文芳.水利工程大体积混凝土裂缝成因及控制措施研究[J].现代商贸工业，2011，19：263-264.
[3]张军红，师旭超.大体积混凝土裂缝成因及控制措施[J].山西建筑，2009，08：139-140.
[4]李兵，任延波.浅谈大体积混凝土裂缝成因及控制[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2009，07：143-144.
[5]蔡爱林.浅析桥梁大体积混凝土裂缝成因及控制措施[J].中国新技术新产品，2013，07：76.
[6]白生强，武英杰，杨玲.浅析水工大体积混凝土结构裂缝成因及控制[J].中国高新技术企业，2008，19：212+215.
【关键词】 水利工程；大体积混凝土；裂缝；处理措施
一、水工结构大体积混凝土的特点
水工结构中大体积混凝土本身的结构和材料组成都比较复杂，从其自身材质特性看，混凝土本身是脆性材料，大体积混凝土的受压能力强但是受拉能力弱，受拉能力不足其受压能力的百分之十，因此当受到自身收缩力或外界力的作用时变形能力差，极易产生裂缝。
水工结构中大体积混凝土浇筑后在混凝土内部产生极高的温度，此时的弹性模量较小，变形比较小，随着散热过程的进行混凝土温度降低，弹性模量却变大，变形量也增大，混凝土该特点使得内部产生较大的拉应力，而混凝土受拉能力很差，因此在内部就会产生裂缝。
水工结构中大体积混凝土与钢筋结构并存，其中大體积混凝土受压能力较强，钢筋结构受拉能力较强，但是由于浇筑量大在大体积混凝土中钢筋的数量不足，大体积混凝土承受巨大的拉应力。同时由于其面积巨大，与外界的接触面大，大面积暴露在外界环境中，受到空气、水分的侵蚀作用，极易在内部产生拉应力，拉应力对大体积混凝土具有很大的破坏作用。
二、水工结构大体积混凝土裂缝成因
（1）水泥水化热的影响
在施工的初期，由于多余的水分逐步被蒸发，加上在施工的中后期，受水化热的作用，从而导致混凝土出现一些裂缝，如果采取的措施不及时或者不恰当，就会进一步产生一些较深的裂缝，甚至有些还是贯穿性的。水泥水化热是指水泥在水化过程中放出大量的热，当然这和水泥的标号、品种、配合比等因素有关。水泥水化热散发时，内部温度较高，但断面尺寸较大，不易传递，而外层的温度和大气气温相平衡，这样就导致内部承受压力，外部承受拉力。当表层拉应力超过混凝土的极限抗压强度时，就在其表面形成裂缝，这就是温度效应，也是导致混凝土产生裂缝的最主要的原因。
（2）约束条件的影响
混凝土在浇筑期间，周边会受到约束的影响。混凝土受模板的约束，体积不能自由变形，受到约束，产生约束应力。而当约束应力超过混凝土的极限应力时，混凝土就会产生应力。
在非荷载裂缝中，最常见的是温度裂缝，他是混凝土收缩和冷缩的共同结果。为防止温度裂缝的产生，首先根据混凝土的特点，选择水泥品种，精心设计配合比，要计算温度应力和极限应力，观察其间的关系，是否超过其极限应力。要进行混凝土浇筑工艺的设计，仓号的布设，浇筑块大小的设计，浇筑的先后顺序等，同时要加强在模板附近，拉杆周边用小功率的振捣棒对混凝土进行二次振捣，把混凝土多余的水分排出，避免干缩裂缝。针对其原因，在施工过程中，还应采取有效的措施防止温度裂缝的产生。
（3）干燥收缩的影响
干燥收缩变形是混凝土凝结硬化后由于含水孔隙失水导致的体积收缩，混凝土内部和环境之间存在的湿度梯度是水分迁移的驱动力。混凝土干燥收缩变形存在复杂的作用机理，本质上是水泥石的收缩，骨料由于弹性模量大多是不收缩的，且起着约束水泥石收缩的作用。因此混凝土干燥收缩变形的大小取决于水泥石的数量、水泥石的孔隙含水率、孔隙分布和含水状况，与混凝土材料组成、配合比及构件的尺寸密切相关，且受湿度影响大，具有明显的时变性。
当干燥收缩变形受到外约束作用时，混凝土中将产生拉应力。拉应力的大小与混凝土干燥收缩变形的大小、所受约束程度及混凝土的变形模量、徐变等力学性能有关，当混凝土的拉应力大于混凝土的抗拉强度时，即出现干燥裂缝。
普通混凝土干燥收缩随时间的发展存在一定的规律，通常半个月可完成收缩终值的10%～25%、三个月完成50%～65%、一年完成75%～80%，因此混凝土干燥收缩裂缝通常在一年左右出现，且总是在拉应力集中部位或结构最弱部位率先出现，并与拉应力聚集的方向垂直。裂缝一般有两种形状：一种多为不规则龟纹状或放射状裂缝；另一种为每隔一段距离出现一条裂缝，其中以后者居多，最初表现为不贯穿的表面裂缝，随后大部分裂缝将逐渐演化为贯穿性裂缝。这种干燥裂缝多出现于纵长的结构、体表比较大的结构以及结构变截面部位。
三、水工结构大体积混凝土裂缝的控制处理措施
（1）控制混凝土各种原材料的质量
1、水泥的质量控制
大体积混凝土宜选用产品质量稳定、生产批量大的中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥等水化热低、凝结时间长的水泥。在同等条件下，应优先选用粉煤灰水泥、火山灰水泥或复合水泥；在满足设计和混凝土可泵性的前提下，严格控制水泥用量，以减少水化热，降低混凝土的温升值，并延缓峰值，以降低混凝土最高温升来降低混凝土所受的拉应力。在条件许可的情况下，也可选用具有微膨胀性的水泥。这种水泥在水化膨胀期（1～5天）产生的预压应力，可部分抵消温度徐变应力，减少混凝土内的拉应力，提高混凝土的抗裂能力。
2、骨料的质量控制
骨料宜采取连续级配，粗骨料碎石、卵石均可，在施工条件允许的前提下，应尽量选用粒径较大、级配良好的粗骨料，最大粒径以不大于钢筋间最小净距的3/4为宜，以减少原材料的比表面积，增大粗骨粒粒径，可减少水泥用量，从根本上减少水泥水化热的产生，且混凝土的收缩和泌水也随之减少，含泥量控制在1.5%以下。细骨料宜选用干净的中砂或粗砂，其强度模数以2.7～3.1为宜；含泥量控制在1.5%以下，干净的中粗砂含泥量小，收缩变形小，从而裂缝也小。
3、外加剂的选用
常用的外加剂有粉煤灰和减水剂。粉煤灰的掺加可以提高混凝土的和易性，同时可代替部分水泥减少水化热。若在混凝土中加入适量的粉煤灰，则可利用粉煤灰的润滑作用改善混凝土的粘塑性和可泵性，从而减少水泥的使用量。但是掺入粉煤灰的混凝土早期抗拉强度较不掺粉煤灰的混凝土抗拉强度低，故粉煤灰的掺量不宜太高。外加剂如减水剂等可以有效减少混凝土中水的用量，从而降低水泥用量，减少水化热。
（2）延缓混凝土的降温速率
混凝土强度在增长的过程中，温度不宜过高。延缓降温速率，使混凝土的松弛效应得到进一步的发挥。大体积混凝土内部温度较高，通常需铺设冷却水管，通入循环的冷却水来降温；混凝土浇筑完后，通常需洒水养护或铺设草袋等，并且在规定时间内养护，养护的天数必须够，以防止温度裂缝的产生。
（3）加强混凝土养护
洒水保湿养护一般在混凝土终凝后，重要部位采用较好的草袋、麻袋湿润接触覆盖，对大面积的底板面，一般可采用先一层塑料薄膜后二层草帘作保温保湿养护，草帘应迭缝铺放。养护必须根据混凝土内表温差和降温速率，及时调整养护措施。对于水分蒸发较快或易开裂部位，可采用蓄水养护。拆模后要及时加以覆盖养护，混凝土表面不便浇水或采用覆盖养护时，可涂刷养护剂，防止混凝土降温和失水过快产生裂缝，但应避免猛浇大量冷水，致使混凝土突然降温。根据工程的具体情况，应尽可能多养护一段时间，拆模后应立即回填土或覆盖保护。混凝土的初期养护，可保持适宜的温湿条件，以此控制混凝土的开裂。首先，早期养护可使混凝土避免不利温、湿度变形的侵袭，抑制有害的冷缩和干缩；其次，养护可使水泥水化顺利进行，以期达到设计强度和抗裂能力。
参考文献：
[1]汪秋明.水工结构大体积混凝土裂缝成因及控制处理[J].广东建材，2011，06：101-103.
[2]王文芳.水利工程大体积混凝土裂缝成因及控制措施研究[J].现代商贸工业，2011，19：263-264.
[3]张军红，师旭超.大体积混凝土裂缝成因及控制措施[J].山西建筑，2009，08：139-140.
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[5]蔡爱林.浅析桥梁大体积混凝土裂缝成因及控制措施[J].中国新技术新产品，2013，07：76.
[6]白生强，武英杰，杨玲.浅析水工大体积混凝土结构裂缝成因及控制[J].中国高新技术企业，2008，19：212+215.