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摘要：在土木工程里是需要经常使用混凝土的，生产混凝土的技术不是很复杂，而且造价不高，原材料也很丰富。而当代的这些建筑物为了追求庞大宏伟的视觉效果通常会建造大体积的混凝土工程。但是体积大的混凝土工程就会出现室内外温差，如果有操作不规范的情况就可能产生裂缝，对建筑物和施工人员的生命安全会造成很大程度的影响。本文就大体积混凝土裂缝控制进行分析与研究。
关键词：大体积混凝土；裂缝；控制
中图分类号：TV331文献标识码： A
引言
某市住宅楼及业务用房工程功能为住宅及商业写字楼，结构形式为高层钢筋混凝土框架剪力墙结构，本工程的基础为筏板基础，中间的沉降缝将住宅楼和业务用房分成两个独立的部分。住宅楼筏板，基础底标高-8.5m，筏板厚度为1m，筏板长44.7m，宽28.45m。1m厚底板混凝土量1318.91m3。业务用房部分筏板底标高为-5.3m，筏板厚度为2m，筏板长26.05m，宽25.85m，混凝土量约1200m3。混凝土均为C30。住宅楼和业务用房部分筏板底标高相差3.2m，施工按先深后浅的顺序，先进行住宅楼±0.00以下基础混凝土的施工，后进行业务用房筏板混凝土的施工。
本工程于2012年4月开工，在住宅楼和业务用房筏板基础地板大体积混凝土的施工过程中，出现了3次较严重的混凝土裂缝现象。分别是住宅楼③~④轴线间施工阶段、业务用房②轴线施工阶段和④轴线施工阶段。
一、大体积混凝土裂缝成因分析
大体积混凝土裂缝产生的主要原因是混凝土温度或收缩变形受到约束时，混凝土内部所产生的拉应力超过其同一时间的混凝土抗拉极限强度。
（一）温度裂缝
大体积混凝土主要的特点就是体积大，而表面系数相对较小。水泥在水化过程中要释放出一定的热量，而大体积混凝土结构因其体积大，而表面系数相对较小，不利于混凝土结构内部热量向外散发，造成了热量在混凝土结构内部聚集，并在混凝土浇筑后的3～5d达到了最高温度值。混凝土内外温差越大时，温度应力也越大，当温度应力超过其同一时间的混凝土抗拉极限强度时，混凝土将产生温度裂缝，随即影响结构安全和正常使用。
大体积混凝土在施工过程中，其浇筑温度随着外界气温变化而变化。尤其是气温骤降时，会增大混凝土结构的内外温差，温差越大，温度应力则越大，出现温度裂缝的可能性也就越大。
（二）收缩裂缝
水泥硬化过程消耗的水分仅占混凝土全部水分的20%左右，而约80%的水分则蒸发掉。随着多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩变形，产生很大的收缩应力，如果收缩应力超过同一时间的混凝土抗拉极限强度，就会出现收缩裂缝。此外，如果混凝土收缩后再处于水饱和状态，随即恢复膨胀并可能达到原有的体积。这种干湿交替会引起混凝土体积的交替变化，对于混凝土也是十分不利的。
混凝土的收缩主要包括干燥收缩、自身收缩、塑性收缩、碳化收缩等。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、施工工艺、温控与养护等。
（三）沉陷裂缝
沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软，或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致。或者因为模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致混凝土出现沉陷裂缝。特别是在冬季，模板支撑在冻土上，冻土化冻后产生不均匀沉降，致使混凝土结构产生裂缝。
（四）原材料的影响
首先，不同品种的水泥在干燥后的收缩幅度不同，同时不同标号的水泥抗拉强度也有较大差异，另外各种水泥的水化热指标相差较大，因此在大体积混凝土施工中如果对水泥的选择不当就会造成入模温度过高以及混凝土构件抗拉强度小，不足以抵抗混凝土内部拉应力的作用而出现裂缝。
其次，骨料的级配如果选择不得当就会导致混凝土构件的强度受到影响，降低混凝土的收缩性能。
最后，构成混凝土材料的配合比如果设置不当，如水泥的使用量过大就会增加水泥在凝结过程中水化热的增加，同时如果各种填料的使用不当也会降低混凝土的强度，增加裂缝出现的可能。
二、大体积混凝土裂缝的控制措施
大体积混凝土，尤其是重要的、大型工程的大体积混凝土在施工前，应组织专家，对本工程大体积混凝土浇筑过程中可能产生裂缝的原因仔细地分析和研究，并拟定相对应的预防措施，以备无患。在施工过程中，应本着“抗防结合”的防止裂缝原则，从以下几个方面考虑，对大体积混凝土裂缝进行控制。
（一）加强设计工作
在施工图设计时，宜选用中、低强度的混凝土，减少或避免采用高强度混凝土。由于大体积混凝土体积较大，为了预防混凝土的表面收缩裂缝，在设计时应适当在承台表面适当增加分布钢筋，这样有利于增强整个结构的整体性。有可能的情况下，尽量设置水平施工缝，将混凝土按照温度缝的要求进行分割成块，减少整体浇筑混凝土量。
由于大体积混凝土中很大一部分热量来自于水泥的水化热，因而应尽量选用低热水泥，在进行混凝土配合比时进行合理计算，有效控制水灰比，尽量减少水泥的用量，有效地降低水泥的水化热。
（二）合理組织施工
实践证明，合理组织施工是有效减少大体积混凝土的有效措施。由于冷热交替是造成大体积混凝土裂缝的主要原因，因此，在组织施工时，应尽量避免在酷暑和严寒的气候施工，采取降低混凝土出机口温度、减少运输途中仓面温度回升等措施降低大体积混凝土的浇筑温度，控制好浇筑大体积混凝土的间歇期。
（三）分块浇筑
分块浇筑也是有效防止大体积混凝土产生裂缝的有效方法，除了设计中常采用的施工缝，在施工时可以采取有效的施工技术措施，如将混凝分块浇捣或设置后浇带等方法将大体积混凝土合理划分成若干小块，减小大体积混凝土的收缩变形。
（四）通水冷却
在大体积混凝土中通入冷却水，通过冷却水的循环，降低大体积混凝土的内部温度。通过控制大体积混凝土的内外温差，对混凝土的温度进行有效控制。通水冷却混凝土时，通过测温点的测量，掌握内部各测点温度变化，以便及时调整冷却水的流量，做到准确控制温差。当内外部温差过高，而冷水流量的控制效果不明显时，可将冷却水管的出口处的热水，浇灌在大体积混凝土的表面，以提高大体积混凝土表面的温度，从而更有效地控制内外温差。
（五）表面保温
表面保温的目的是减小混凝土内外部温差以及大体积混凝土表面的温度梯度防止大体积混凝土表面裂缝的发生。在施工时，可以根据实际施工情况选用不同的保温材料，如采用湿砂、潮湿锯末层或积水等措施，在保温养护的过程中，通过保持大体积混凝土表面的湿润，提高大体积混凝土的表面抗裂能力。
（六）选择合适的混凝土配合比
选择混凝土配合比时，除进行常规配合比试验外，还应进行水化热、泌水率、可泵性等试验，必要时配合比设计应当通过试泵送。应选用低、中热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥，所用水泥其3d的水化热不宜大于240kJ/kg，7d的水化热不宜大于270kJ/kg，当有抗渗指标要求时，水泥的铝酸三钙含量不宜大于8%。骨料质量应符合规范要求且级配良好，粗骨料宜选用连续级配、粒径较大(5～31.5mm)，含泥量不大于1%，细骨料宜选用中砂，其细度模数宜大于2.3，含泥量不大于3%，并不得使用海砂，砂率宜为38%～42%。粉煤灰掺量不宜超过胶凝材料用量的40%，矿渣粉的掺量不宜超过胶凝材料用量的50%，两者总量不宜大于胶凝材料用量的50%。适当选用高效减水剂和引气剂，外加剂使用前应经试验确定，不能盲目使用。拌和水用量不宜大于175kg/m3，水胶比不宜大于0.55，拌合物泌水量宜小于10L/m3。
（七）降低水泥水化热
选用低水化热或中水化热的水泥配制混凝土；充分利用混凝土后期强度，较少每立方米混凝土中水泥用量；采用粉煤灰混凝土，强度等级的龄期定为60天，掺加相应的减水剂，改善和易性。降低水灰比，以达到较少水泥用量、降低水化热的目的。
结束语
大体积混凝土裂缝的防治是一个综合性的问题，其涉及设计、材料选用、施工工艺、温控、养护及各种补救方法等。为此，要树立系统的、整体的观念，在大体积混凝土裂缝控制的各个方面严格把关，并在技术和管理上持续改进及不断创新，以使大体积混凝土裂缝的防治更为科学、合理、有效，最终保证了工程质量，同时获得可观的经济效益。
参考文献：
[1]王晗.筏板基础大体积混凝土施工裂缝控制研究[D].大连理工大学,2013.
[2]刘杨.大体积混凝土裂缝控制技术研究[D].西南石油大学,2011.
[3]詹猛.大体积混凝土裂缝控制试验研究及温度应力有限元分析[D].西安建筑科技大学,2009.
[4]赵雯.水工结构大体积混凝土温度应力及裂缝控制研究[D].合肥工业大学,2010.
关键词：大体积混凝土；裂缝；控制
中图分类号：TV331文献标识码： A
引言
某市住宅楼及业务用房工程功能为住宅及商业写字楼，结构形式为高层钢筋混凝土框架剪力墙结构，本工程的基础为筏板基础，中间的沉降缝将住宅楼和业务用房分成两个独立的部分。住宅楼筏板，基础底标高-8.5m，筏板厚度为1m，筏板长44.7m，宽28.45m。1m厚底板混凝土量1318.91m3。业务用房部分筏板底标高为-5.3m，筏板厚度为2m，筏板长26.05m，宽25.85m，混凝土量约1200m3。混凝土均为C30。住宅楼和业务用房部分筏板底标高相差3.2m，施工按先深后浅的顺序，先进行住宅楼±0.00以下基础混凝土的施工，后进行业务用房筏板混凝土的施工。
本工程于2012年4月开工，在住宅楼和业务用房筏板基础地板大体积混凝土的施工过程中，出现了3次较严重的混凝土裂缝现象。分别是住宅楼③~④轴线间施工阶段、业务用房②轴线施工阶段和④轴线施工阶段。
一、大体积混凝土裂缝成因分析
大体积混凝土裂缝产生的主要原因是混凝土温度或收缩变形受到约束时，混凝土内部所产生的拉应力超过其同一时间的混凝土抗拉极限强度。
（一）温度裂缝
大体积混凝土主要的特点就是体积大，而表面系数相对较小。水泥在水化过程中要释放出一定的热量，而大体积混凝土结构因其体积大，而表面系数相对较小，不利于混凝土结构内部热量向外散发，造成了热量在混凝土结构内部聚集，并在混凝土浇筑后的3～5d达到了最高温度值。混凝土内外温差越大时，温度应力也越大，当温度应力超过其同一时间的混凝土抗拉极限强度时，混凝土将产生温度裂缝，随即影响结构安全和正常使用。
大体积混凝土在施工过程中，其浇筑温度随着外界气温变化而变化。尤其是气温骤降时，会增大混凝土结构的内外温差，温差越大，温度应力则越大，出现温度裂缝的可能性也就越大。
（二）收缩裂缝
水泥硬化过程消耗的水分仅占混凝土全部水分的20%左右，而约80%的水分则蒸发掉。随着多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩变形，产生很大的收缩应力，如果收缩应力超过同一时间的混凝土抗拉极限强度，就会出现收缩裂缝。此外，如果混凝土收缩后再处于水饱和状态，随即恢复膨胀并可能达到原有的体积。这种干湿交替会引起混凝土体积的交替变化，对于混凝土也是十分不利的。
混凝土的收缩主要包括干燥收缩、自身收缩、塑性收缩、碳化收缩等。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、施工工艺、温控与养护等。
（三）沉陷裂缝
沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软，或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致。或者因为模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致混凝土出现沉陷裂缝。特别是在冬季，模板支撑在冻土上，冻土化冻后产生不均匀沉降，致使混凝土结构产生裂缝。
（四）原材料的影响
首先，不同品种的水泥在干燥后的收缩幅度不同，同时不同标号的水泥抗拉强度也有较大差异，另外各种水泥的水化热指标相差较大，因此在大体积混凝土施工中如果对水泥的选择不当就会造成入模温度过高以及混凝土构件抗拉强度小，不足以抵抗混凝土内部拉应力的作用而出现裂缝。
其次，骨料的级配如果选择不得当就会导致混凝土构件的强度受到影响，降低混凝土的收缩性能。
最后，构成混凝土材料的配合比如果设置不当，如水泥的使用量过大就会增加水泥在凝结过程中水化热的增加，同时如果各种填料的使用不当也会降低混凝土的强度，增加裂缝出现的可能。
二、大体积混凝土裂缝的控制措施
大体积混凝土，尤其是重要的、大型工程的大体积混凝土在施工前，应组织专家，对本工程大体积混凝土浇筑过程中可能产生裂缝的原因仔细地分析和研究，并拟定相对应的预防措施，以备无患。在施工过程中，应本着“抗防结合”的防止裂缝原则，从以下几个方面考虑，对大体积混凝土裂缝进行控制。
（一）加强设计工作
在施工图设计时，宜选用中、低强度的混凝土，减少或避免采用高强度混凝土。由于大体积混凝土体积较大，为了预防混凝土的表面收缩裂缝，在设计时应适当在承台表面适当增加分布钢筋，这样有利于增强整个结构的整体性。有可能的情况下，尽量设置水平施工缝，将混凝土按照温度缝的要求进行分割成块，减少整体浇筑混凝土量。
由于大体积混凝土中很大一部分热量来自于水泥的水化热，因而应尽量选用低热水泥，在进行混凝土配合比时进行合理计算，有效控制水灰比，尽量减少水泥的用量，有效地降低水泥的水化热。
（二）合理組织施工
实践证明，合理组织施工是有效减少大体积混凝土的有效措施。由于冷热交替是造成大体积混凝土裂缝的主要原因，因此，在组织施工时，应尽量避免在酷暑和严寒的气候施工，采取降低混凝土出机口温度、减少运输途中仓面温度回升等措施降低大体积混凝土的浇筑温度，控制好浇筑大体积混凝土的间歇期。
（三）分块浇筑
分块浇筑也是有效防止大体积混凝土产生裂缝的有效方法，除了设计中常采用的施工缝，在施工时可以采取有效的施工技术措施，如将混凝分块浇捣或设置后浇带等方法将大体积混凝土合理划分成若干小块，减小大体积混凝土的收缩变形。
（四）通水冷却
在大体积混凝土中通入冷却水，通过冷却水的循环，降低大体积混凝土的内部温度。通过控制大体积混凝土的内外温差，对混凝土的温度进行有效控制。通水冷却混凝土时，通过测温点的测量，掌握内部各测点温度变化，以便及时调整冷却水的流量，做到准确控制温差。当内外部温差过高，而冷水流量的控制效果不明显时，可将冷却水管的出口处的热水，浇灌在大体积混凝土的表面，以提高大体积混凝土表面的温度，从而更有效地控制内外温差。
（五）表面保温
表面保温的目的是减小混凝土内外部温差以及大体积混凝土表面的温度梯度防止大体积混凝土表面裂缝的发生。在施工时，可以根据实际施工情况选用不同的保温材料，如采用湿砂、潮湿锯末层或积水等措施，在保温养护的过程中，通过保持大体积混凝土表面的湿润，提高大体积混凝土的表面抗裂能力。
（六）选择合适的混凝土配合比
选择混凝土配合比时，除进行常规配合比试验外，还应进行水化热、泌水率、可泵性等试验，必要时配合比设计应当通过试泵送。应选用低、中热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥，所用水泥其3d的水化热不宜大于240kJ/kg，7d的水化热不宜大于270kJ/kg，当有抗渗指标要求时，水泥的铝酸三钙含量不宜大于8%。骨料质量应符合规范要求且级配良好，粗骨料宜选用连续级配、粒径较大(5～31.5mm)，含泥量不大于1%，细骨料宜选用中砂，其细度模数宜大于2.3，含泥量不大于3%，并不得使用海砂，砂率宜为38%～42%。粉煤灰掺量不宜超过胶凝材料用量的40%，矿渣粉的掺量不宜超过胶凝材料用量的50%，两者总量不宜大于胶凝材料用量的50%。适当选用高效减水剂和引气剂，外加剂使用前应经试验确定，不能盲目使用。拌和水用量不宜大于175kg/m3，水胶比不宜大于0.55，拌合物泌水量宜小于10L/m3。
（七）降低水泥水化热
选用低水化热或中水化热的水泥配制混凝土；充分利用混凝土后期强度，较少每立方米混凝土中水泥用量；采用粉煤灰混凝土，强度等级的龄期定为60天，掺加相应的减水剂，改善和易性。降低水灰比，以达到较少水泥用量、降低水化热的目的。
结束语
大体积混凝土裂缝的防治是一个综合性的问题，其涉及设计、材料选用、施工工艺、温控、养护及各种补救方法等。为此，要树立系统的、整体的观念，在大体积混凝土裂缝控制的各个方面严格把关，并在技术和管理上持续改进及不断创新，以使大体积混凝土裂缝的防治更为科学、合理、有效，最终保证了工程质量，同时获得可观的经济效益。
参考文献：
[1]王晗.筏板基础大体积混凝土施工裂缝控制研究[D].大连理工大学,2013.
[2]刘杨.大体积混凝土裂缝控制技术研究[D].西南石油大学,2011.
[3]詹猛.大体积混凝土裂缝控制试验研究及温度应力有限元分析[D].西安建筑科技大学,2009.
[4]赵雯.水工结构大体积混凝土温度应力及裂缝控制研究[D].合肥工业大学,2010.