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中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：
水工大体积混凝土是水利水电工程建设中使用最广泛、用量最多的一种混合材料，它是一种由砂石骨料、水泥、水及其它外加材料混合而形成的非均质的多项复合脆性材料。由于不同所处不同地方的物理环境，混凝土可能会产生不同类型的裂缝，而建筑物一旦形成裂缝则将会加速混凝土的碳化和钢筋的锈蚀，并产生恶性循环，严重危及混凝土结构的安全性与稳定性；因此，对水工大体积混凝土的裂缝进行控制非常重要，该问题也是是长期困扰着水利水电工程技术人员的最头痛问题。
改革开放以来，国民经济飞速发展，当前我国对能源的需求持续的大幅度增长。而水电是无污染、可再生的能源，是我国能源结构的重要组成部分。由此，我国水利水电工程建设的速度也在不断加快。众多水利水电工程的大体积混凝土在建设过程和使用过程中时常出现不同程度、不同形式的裂缝，这是工程中一个相当常见的现象。水工建筑物主要就是大体积混凝土所构成，而大体积混凝土由于结构断面尺寸较大，在浇筑过程中，水泥释放出大量的水化热聚集在混凝土结构的内部不易散发出来，从而产生温度变形，导致混凝土结构产生温度裂缝，从而影响水工结构的整体性、防渗性和耐久性，严重的会造成建筑物的破坏、失事。而在水利工程的施工阶段因水泥水化热及外部气温的作用引起水工混凝土收缩而产生收缩裂缝，收缩裂缝对水利工程，尤其是暴露在大气中的工程危害较大，对工程的安全与稳定产生极大的影响。水工建筑物在不同的物理环境条件下，会产生不同类型的裂缝，各种裂缝的成因与危害均不相同，为了保证水利工程的安全，避免给国家财产与人民生命财产的造成损失，维护社会经济的良性持续发展。对水工大体积混凝土的各种裂缝成因及防治对策进行研究，将具有重大的社会和经济意义。
本文就水工大体积混凝土裂缝形成的原因展开详细论述加以探讨，对实际工程中常的各类裂缝进行的论述，也对不同种类裂缝的产生成因及处理方法作了一定的分析，并结合实践案例，对水工大体积混凝土裂缝问题的防治措施等进行了阐述，对裂缝的防治措施进行了阐述。
一、水工大体积混凝土裂缝产生原因
1温度裂缝
大体积混凝土的裂缝成因十分复杂，因素很多，但主要由温度和温度变化引起开裂的居多。
大体积混凝土是指结构断面最小尺寸在80厘米以上，同时水化热引起的混凝土内最高温度与外界气温之差预计超过25℃的混凝土。大体积混凝土结构在施工中容易产生裂缝，长期的工程实践表明，造成大体积混凝土出现裂缝的因素极其复杂而且是多方面的。其中有：①混凝土配合比设计上的问题；②混凝土施工质量上的问题；③砼养护上的问题；④结构型式及构造上的问题；⑤地基问题。
在上述众多因素当中。比较突出的问题之一是砼内部由于水泥水化热释放引起砼内部剧烈的温度变化，这也是导致砼开裂的主要原因。由于水泥的水化热释放主要集中在早期，使混凝土在浇筑后短短几天其内部温升就很快上升到最高峰，随后开始降温。混凝土温度的这种变化可能造成两种后果：首先，在混凝土升温期，砼表面散热条件好，热量向大气散发，温度上升较少，而内部则散热少，温度持续上升，这样形成的内表温差会在混凝土表层产生较大的拉应力。当该拉应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土表面将产生裂缝。其次，在混凝土后期降温过程，由于温度下降引起混凝土体积收缩变形，这种变形受到地基及结构边界约束时也会产生大的拉应力。当该拉应力超出混凝土的抗拉强度时，混凝土将在约束面开裂，严重时形成贯穿裂缝。大体积混凝土由于温度变化而产生的裂缝称为温度裂缝。因此，应当针对大体积混凝土自身的特点，对其温度及温度应力的变化规律、温度裂缝的控制技术等方面开展一系列的研究。
温度裂缝是水工大体积混凝土出现最多的一种情况，也是最为常见的一种裂缝，形成及影响温度裂缝的主要原因包括：①水泥的水化热；②约束条件；③环境温度的变化；④混凝土的收缩变形。
2收缩裂缝
混凝土材料因物理化学作用而产生的体积缩小现象统称为收缩。从混凝土开始浇筑至使用期，收缩过程大致可以分为五个阶段即：塑性收缩期，自生收缩期，水化热温差收缩期，干燥收缩期，环境温度收缩期等。混凝土如果在无约束的条件下收缩，它只会单纯地引起体积缩小，而不会产生应力，但实际工程中的混凝土构件均会不同程度的受到约束，使得混凝土为了保持初始长度，收缩就会在混凝土中产生拉应力。由此可知，混凝土产生收缩裂缝必须具备三个条件：①收缩变形的大小及；②约束的情况；③实时的抗拉强度。这也是预防及控制混凝土收缩裂缝的出发点。
3安定性裂缝
安定性裂缝表现为龟裂，主要是因水泥安定性不合格而引起的。水泥安定性不良使混凝土产生安定性裂缝，裂缝的形式通常遍及结构的表面，严重的可使构件弯曲、松脆或崩溃。水泥安定性不良主要是水泥熟料烧結不充分而产生较多的游离氧化钙，它在凝结硬化过程中水化很慢，当水泥已经凝结硬化后它还在继续起水化作用，破坏已经硬化的水泥石结构，使结构构件的体积发生不均匀变化而产生裂缝。使用安定性不良的水泥会降低结构或构件的承载力，严重的还会造成结构的承载力破坏。
二水工大体积混凝土裂缝防治措施
1温度裂缝防治措施
为了防治温度裂缝，可以采用设置伸缩缝、降低混凝土的浇筑温度、控制各区域的温度梯度、改善约束条件、提高混凝土的抗裂强度等措施。
①合理设置温度伸缩缝；②降低浇筑温度和水化热；③降低内外温差；④强化混凝土浇筑后表面的养护；⑤改善约束条件的措施；⑥其它措施。混凝土中配置少量的温度钢丝网或者掺入纤维材料有助于混凝土的温度裂缝控制在允许范围之内。
2收缩裂缝防治措施
收缩裂缝属于早期裂缝范围，其形成机理复杂，需要考虑的因素颇多，既有环境因素，又有材料本身的原因，还有施工工艺的影响。从整体论的观点进行防治，只有具体分析，适时、适度地做好每个环节，才能达到防控混凝土收缩裂缝的理想效果。在工程实践中，混凝土收缩裂缝有“放”与“抗”两类防治的措施：
（1） 采用“放”的防治措施
① 设置混凝土后浇带。②设置伸缩缝。混凝土结构设计规范对钢筋混凝土结构伸缩缝的最大间距依据结构类别和所处环境做出了规定。③ 在施工过程中，应重视施工组织管理，采取正确的浇筑顺序与振捣方式等。
（2） 采用“抗”的防治措施
①采取构造措施控制或减少混凝土收缩，如增设钢筋或钢筋网作为补偿；在温度收缩应力较大的现浇板中，表面布置双向温度收缩钢筋等。②采取外加剂和施加预应力补偿混凝土的收缩。③混凝土体积较大时，要防止各种收缩应力叠加等。在大量工程中，单纯地采取“放”或“抗”的措施达不到预期的效果，而应把两者结合起来，才能达到防控混凝土收缩裂缝的效果。
3安定性裂缝防治措施
防止这种裂缝产生的方法是，混凝土在施工前应认真检查水泥安定性，当确认安定性稳定后，还要进行性能检验，合格后才能用于施工。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
水工大体积混凝土是水利水电工程建设中使用最广泛、用量最多的一种混合材料，它是一种由砂石骨料、水泥、水及其它外加材料混合而形成的非均质的多项复合脆性材料。由于不同所处不同地方的物理环境，混凝土可能会产生不同类型的裂缝，而建筑物一旦形成裂缝则将会加速混凝土的碳化和钢筋的锈蚀，并产生恶性循环，严重危及混凝土结构的安全性与稳定性；因此，对水工大体积混凝土的裂缝进行控制非常重要，该问题也是是长期困扰着水利水电工程技术人员的最头痛问题。
改革开放以来，国民经济飞速发展，当前我国对能源的需求持续的大幅度增长。而水电是无污染、可再生的能源，是我国能源结构的重要组成部分。由此，我国水利水电工程建设的速度也在不断加快。众多水利水电工程的大体积混凝土在建设过程和使用过程中时常出现不同程度、不同形式的裂缝，这是工程中一个相当常见的现象。水工建筑物主要就是大体积混凝土所构成，而大体积混凝土由于结构断面尺寸较大，在浇筑过程中，水泥释放出大量的水化热聚集在混凝土结构的内部不易散发出来，从而产生温度变形，导致混凝土结构产生温度裂缝，从而影响水工结构的整体性、防渗性和耐久性，严重的会造成建筑物的破坏、失事。而在水利工程的施工阶段因水泥水化热及外部气温的作用引起水工混凝土收缩而产生收缩裂缝，收缩裂缝对水利工程，尤其是暴露在大气中的工程危害较大，对工程的安全与稳定产生极大的影响。水工建筑物在不同的物理环境条件下，会产生不同类型的裂缝，各种裂缝的成因与危害均不相同，为了保证水利工程的安全，避免给国家财产与人民生命财产的造成损失，维护社会经济的良性持续发展。对水工大体积混凝土的各种裂缝成因及防治对策进行研究，将具有重大的社会和经济意义。
本文就水工大体积混凝土裂缝形成的原因展开详细论述加以探讨，对实际工程中常的各类裂缝进行的论述，也对不同种类裂缝的产生成因及处理方法作了一定的分析，并结合实践案例，对水工大体积混凝土裂缝问题的防治措施等进行了阐述，对裂缝的防治措施进行了阐述。
一、水工大体积混凝土裂缝产生原因
1温度裂缝
大体积混凝土的裂缝成因十分复杂，因素很多，但主要由温度和温度变化引起开裂的居多。
大体积混凝土是指结构断面最小尺寸在80厘米以上，同时水化热引起的混凝土内最高温度与外界气温之差预计超过25℃的混凝土。大体积混凝土结构在施工中容易产生裂缝，长期的工程实践表明，造成大体积混凝土出现裂缝的因素极其复杂而且是多方面的。其中有：①混凝土配合比设计上的问题；②混凝土施工质量上的问题；③砼养护上的问题；④结构型式及构造上的问题；⑤地基问题。
在上述众多因素当中。比较突出的问题之一是砼内部由于水泥水化热释放引起砼内部剧烈的温度变化，这也是导致砼开裂的主要原因。由于水泥的水化热释放主要集中在早期，使混凝土在浇筑后短短几天其内部温升就很快上升到最高峰，随后开始降温。混凝土温度的这种变化可能造成两种后果：首先，在混凝土升温期，砼表面散热条件好，热量向大气散发，温度上升较少，而内部则散热少，温度持续上升，这样形成的内表温差会在混凝土表层产生较大的拉应力。当该拉应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土表面将产生裂缝。其次，在混凝土后期降温过程，由于温度下降引起混凝土体积收缩变形，这种变形受到地基及结构边界约束时也会产生大的拉应力。当该拉应力超出混凝土的抗拉强度时，混凝土将在约束面开裂，严重时形成贯穿裂缝。大体积混凝土由于温度变化而产生的裂缝称为温度裂缝。因此，应当针对大体积混凝土自身的特点，对其温度及温度应力的变化规律、温度裂缝的控制技术等方面开展一系列的研究。
温度裂缝是水工大体积混凝土出现最多的一种情况，也是最为常见的一种裂缝，形成及影响温度裂缝的主要原因包括：①水泥的水化热；②约束条件；③环境温度的变化；④混凝土的收缩变形。
2收缩裂缝
混凝土材料因物理化学作用而产生的体积缩小现象统称为收缩。从混凝土开始浇筑至使用期，收缩过程大致可以分为五个阶段即：塑性收缩期，自生收缩期，水化热温差收缩期，干燥收缩期，环境温度收缩期等。混凝土如果在无约束的条件下收缩，它只会单纯地引起体积缩小，而不会产生应力，但实际工程中的混凝土构件均会不同程度的受到约束，使得混凝土为了保持初始长度，收缩就会在混凝土中产生拉应力。由此可知，混凝土产生收缩裂缝必须具备三个条件：①收缩变形的大小及；②约束的情况；③实时的抗拉强度。这也是预防及控制混凝土收缩裂缝的出发点。
3安定性裂缝
安定性裂缝表现为龟裂，主要是因水泥安定性不合格而引起的。水泥安定性不良使混凝土产生安定性裂缝，裂缝的形式通常遍及结构的表面，严重的可使构件弯曲、松脆或崩溃。水泥安定性不良主要是水泥熟料烧結不充分而产生较多的游离氧化钙，它在凝结硬化过程中水化很慢，当水泥已经凝结硬化后它还在继续起水化作用，破坏已经硬化的水泥石结构，使结构构件的体积发生不均匀变化而产生裂缝。使用安定性不良的水泥会降低结构或构件的承载力，严重的还会造成结构的承载力破坏。
二水工大体积混凝土裂缝防治措施
1温度裂缝防治措施
为了防治温度裂缝，可以采用设置伸缩缝、降低混凝土的浇筑温度、控制各区域的温度梯度、改善约束条件、提高混凝土的抗裂强度等措施。
①合理设置温度伸缩缝；②降低浇筑温度和水化热；③降低内外温差；④强化混凝土浇筑后表面的养护；⑤改善约束条件的措施；⑥其它措施。混凝土中配置少量的温度钢丝网或者掺入纤维材料有助于混凝土的温度裂缝控制在允许范围之内。
2收缩裂缝防治措施
收缩裂缝属于早期裂缝范围，其形成机理复杂，需要考虑的因素颇多，既有环境因素，又有材料本身的原因，还有施工工艺的影响。从整体论的观点进行防治，只有具体分析，适时、适度地做好每个环节，才能达到防控混凝土收缩裂缝的理想效果。在工程实践中，混凝土收缩裂缝有“放”与“抗”两类防治的措施：
（1） 采用“放”的防治措施
① 设置混凝土后浇带。②设置伸缩缝。混凝土结构设计规范对钢筋混凝土结构伸缩缝的最大间距依据结构类别和所处环境做出了规定。③ 在施工过程中，应重视施工组织管理，采取正确的浇筑顺序与振捣方式等。
（2） 采用“抗”的防治措施
①采取构造措施控制或减少混凝土收缩，如增设钢筋或钢筋网作为补偿；在温度收缩应力较大的现浇板中，表面布置双向温度收缩钢筋等。②采取外加剂和施加预应力补偿混凝土的收缩。③混凝土体积较大时，要防止各种收缩应力叠加等。在大量工程中，单纯地采取“放”或“抗”的措施达不到预期的效果，而应把两者结合起来，才能达到防控混凝土收缩裂缝的效果。
3安定性裂缝防治措施
防止这种裂缝产生的方法是，混凝土在施工前应认真检查水泥安定性，当确认安定性稳定后，还要进行性能检验，合格后才能用于施工。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。