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【摘 要】 大体积混凝土具有、结构厚实、承载力高等显著优势，在高层建筑底板、大型设备基础、水利大坝等中广泛使用，混凝土结构物的大型化、高层化及使用机械的大型化，对混凝土的性能也提出了更高的要求，而此类混凝土的开裂现象一直比较普遍，因此裂缝问题成为其致命缺陷。为了有效控制大体积混凝土裂缝问题，本文扼要论述了大体积混凝土出现裂缝问题的主要原因，并从原材料、设计、施工及温度控制角度初步分析了控制措施，全面提升大体积混凝土的施工质量。
【关键词】 混凝土;裂缝;原因;控制措施
大体积混凝土温度裂缝是一个十分复杂的问题，预防和控制其产生是人们一直在致力解决的问题。本文总结分析了国内的研究成果，分析了大体积混凝土裂缝的类型，对大体积混凝土裂缝的成因进行了分析总结。
一、大体积混凝土裂缝产生的主要原因
（一）水泥在水化过程中产生大量的热量
水泥水化热过程中会释放一定热量，混凝土内部的温度升高，它在1～3天内放出的热量是总热量的一半。混凝土内部的最高温度多发生在浇筑后3～5天内，迫使混凝土结构内部温度骤升，以致于与外部环境形成了一定温差。在温差作用下，引发混凝土结构产生不规则伸缩，伸缩到极限时便在结构内部产生应力，迫使混凝土表面出现裂缝。因此，防止混凝土出现裂缝的关键就是控制混凝土内部与表面的温差。
（二）混凝土的收缩变形
混凝土的收缩变形包括混凝土的塑性变形、体积变形、干燥收缩和混凝土匀质性的影响。收缩过程中一旦混凝土受到外界约束就会在体内产生一定程度收缩应力，如果收缩应力超过混凝土极限抗拉强度，就会引发裂缝问题。混凝土之所以会产生裂缝问题，主要与水泥品种、水泥用量和用水量有关。一般情况下，中低热水泥和粉煤灰水泥收缩量比较小，故在需要时应当采用此种品种的水泥。
大体积混凝土中有五分之一水分是水泥硬化所需要的，其余水分理论上应当被完全蒸发掉。随着混凝土的继续干燥而使20%的吸附水溢出，当蒸发掉的水分超过本应蒸发掉的水分时就会引起混凝土收缩，进而产生裂缝。
（三）设计不合理引起的裂缝
混凝土设计钢筋含量偏低，间距过大，钢筋不能有效抵消混凝土内部足够的拉应力，从而导致裂缝。如果钢筋直径偏大，约束很强，钢筋周围混凝土将产生很大的应力。另外，设计混凝土保护层过薄，也易使混凝土表面出现裂缝。大体积混凝土设计成高标号，由于其脆性大为增加，抗拉能力降低，在其它条件相同情况下，对各种因素的敏感程度大为提高。同时混凝土强度高，约束增强，也是造成混凝土表面产生裂缝的重要原因。本工程井壁内层采用内钢筒结构，内钢筒通过锚卡与混凝土连结，使混凝土受到边界约束，在锚卡周围混凝土也受到强的约束，对混凝土自由形变非常不利。
（四）选用材料不合理引起的裂缝
水化热主要是水泥中矿物组份在水化过程中所放出的热量。因此，选用合适的水泥对预防混凝土产生裂缝至关重要。选用中、低热水泥或大坝水泥有利于降低水化热，但低热水泥混凝土收缩性较高，且价格高于普通水泥。另外，水泥改标后，其比表面积比改标前大为提高，虽然能增加水泥的抗压强度，但不利于混凝土水化热的散发和延缓放热速度，容易产生应力聚集。骨料的品种、粒径对混凝土收缩也有很大影响。骨料的粒径大，混凝土收缩小，有利于混凝土水化热散发，但不利于混凝土强度的提高，特别是高强度混凝土。
二、控制大体积混凝土裂缝问题的有效措施
（一）原材料方面的措施
1、水泥选用
鉴于水泥品种、水泥用量是影响大体积混凝土收缩的重要因素，设计时应尽量选用低热或中热水泥（如矿渣水泥、粉煤灰水泥），或利用混凝土的后期强度（90d～180d）以降低水泥用量，减少水化热。情况允许的话，也可以采用微膨胀混凝土以降低混凝土收缩性。因为这种水泥在水化膨胀期（1～5d）可产生一定的预压应力，而在水化后期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、掺合适当煤粉
适当搀加粉煤灰。混凝土中掺用粉煤灰后，可提高混凝土的抗渗性、耐久性，减少收缩，降低胶凝材料体系的水化热，提高混凝土的抗拉强度，抑制碱骨料反应，减少新拌混凝土的泌水等。为此，大体积混凝土选择原材料时一定不能漏掉煤粉，并注意其掺合量设计。
3、选择优良的骨料
由于骨料在大体积混凝土配比中占有三分之二比例，其膨胀吸水对混凝土收缩值具有严重影响。因此在选择骨料时，应选择线膨胀系数小、岩石弹模较低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料，可为了节省工程成本而选用劣质材料，否则会加大大体积混凝土收缩值。一般来说，可以选用粒径4mm～40mm的粗骨料，尽量采用中砂，严格控制砂、石子的含泥量（石子在1%以内，砂在2%以内）。
4、适当选用高效减水剂和引气剂
如果在积混凝土中添加一定比例高效减水剂能够增加混凝土流动性，降低混凝土的自缩值;如果在混凝土中添加一定比例干缩剂能够将混凝土收缩值降低一半左右，等等。通过这些例证，我们不难发现在混凝土中添加适当比例的外加剂，能够有效降低大体积混凝土收缩值。
（二）设计方面的措施
设计大体积混凝土结构时，设计人员应充分考虑施工当地气候特征合理安排浇筑方案、确保浇筑温度适宜，尽量避免因温差引起温度应力效应。同时，应采取有效措施降低水泥用量以降低温度效应带来的负面效果，比如添加减水剂。添加减水剂，能够在混凝土和易性及水泥用量不变条件下减少拌合用水量，增强混凝土强度。反过来，也可在强度要求不变条件下相对降低水泥用量。
精心设计混凝土配合比。在保证混凝土具有良好工作性的情况下，应尽可能降低混凝土的单位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水胶比）二掺（掺高效减水剂和高性能引气剂）一高（高粉煤灰掺量）”的设计准则，生产出“高强、高韧性、中弹、低热和高抗拉值”的抗裂混凝土。
科学、合理地设置配筋能够有效提高混凝土的抗裂性，原因在于直径较小的配筋、配筋分布间距小时，大体积混凝土抗裂性能会显著提升。由于大体积混凝土中间部分的配筋比较少，因此，施工人员必须合理布置配筋布局，最好将配筋间距设计为小于0.1m。
（三）施工方面的措施
大体积混凝土施工时内部应适当预留一些孔道，在内部通循环冷水或冷气冷却，降温速度不应超过0.5℃～1.0℃/h。对大型设备基础可采用分块分层浇筑（每层间隔时间5d～7d），分块厚度为1.0m～1.5m，以利于水化热散发和减少约束作用。当混凝土浇筑在岩石地基或厚大的混凝土垫层上时，在岩石地基或混凝土垫层上铺设防滑隔离层（浇二度沥青胶撒铺5mm厚砂子或铺二毡三油），底板高低起伏和截面突变处，做成渐变化形式，以消除或减少约束作用。此外，还应加强混凝土的浇灌振捣，提高密实度。尽可能晚拆模，拆模后混凝土表面温度不应下降15℃以上。尽量采用两次振捣技术，改善混凝土强度，提高抗裂性。还可根据具体工程特点，采用UEA补偿收缩混凝土技术。
三、结束语
大体积混凝土产生裂缝问题的原因有很多种，温度应力效应仍然是一个关键原因，为了有效减少温度应力效应带来的负面影响，设计人员必须严格筛选原材料、科学设计大体积混凝土配合比，尽量减少水泥用量;施工人员必须采取任何有效措施控制温差、科学设置配筋，并做好混凝土搅拌与浇筑工作，确保大体积混凝土具有符合施工要求的强度、耐久性与结构性能。
参考文献：
[1]王建鹏，党小红.大体积混凝土施工中裂缝成因分析与防治[J].科技信息，2008，（29）.
[2]云.大体积高强混凝土施工裂缝及控制措施.西部探矿工程，2004年第6期
[3]伟星.大体积混凝土裂缝控制.建材与装饰，2007年
[4]高层建筑建筑手册.中国建筑出版社
[5]曹琛.大体积混凝土裂缝成因的探讨及防治措施[J].中国证券期货，2012，（04）
【关键词】 混凝土;裂缝;原因;控制措施
大体积混凝土温度裂缝是一个十分复杂的问题，预防和控制其产生是人们一直在致力解决的问题。本文总结分析了国内的研究成果，分析了大体积混凝土裂缝的类型，对大体积混凝土裂缝的成因进行了分析总结。
一、大体积混凝土裂缝产生的主要原因
（一）水泥在水化过程中产生大量的热量
水泥水化热过程中会释放一定热量，混凝土内部的温度升高，它在1～3天内放出的热量是总热量的一半。混凝土内部的最高温度多发生在浇筑后3～5天内，迫使混凝土结构内部温度骤升，以致于与外部环境形成了一定温差。在温差作用下，引发混凝土结构产生不规则伸缩，伸缩到极限时便在结构内部产生应力，迫使混凝土表面出现裂缝。因此，防止混凝土出现裂缝的关键就是控制混凝土内部与表面的温差。
（二）混凝土的收缩变形
混凝土的收缩变形包括混凝土的塑性变形、体积变形、干燥收缩和混凝土匀质性的影响。收缩过程中一旦混凝土受到外界约束就会在体内产生一定程度收缩应力，如果收缩应力超过混凝土极限抗拉强度，就会引发裂缝问题。混凝土之所以会产生裂缝问题，主要与水泥品种、水泥用量和用水量有关。一般情况下，中低热水泥和粉煤灰水泥收缩量比较小，故在需要时应当采用此种品种的水泥。
大体积混凝土中有五分之一水分是水泥硬化所需要的，其余水分理论上应当被完全蒸发掉。随着混凝土的继续干燥而使20%的吸附水溢出，当蒸发掉的水分超过本应蒸发掉的水分时就会引起混凝土收缩，进而产生裂缝。
（三）设计不合理引起的裂缝
混凝土设计钢筋含量偏低，间距过大，钢筋不能有效抵消混凝土内部足够的拉应力，从而导致裂缝。如果钢筋直径偏大，约束很强，钢筋周围混凝土将产生很大的应力。另外，设计混凝土保护层过薄，也易使混凝土表面出现裂缝。大体积混凝土设计成高标号，由于其脆性大为增加，抗拉能力降低，在其它条件相同情况下，对各种因素的敏感程度大为提高。同时混凝土强度高，约束增强，也是造成混凝土表面产生裂缝的重要原因。本工程井壁内层采用内钢筒结构，内钢筒通过锚卡与混凝土连结，使混凝土受到边界约束，在锚卡周围混凝土也受到强的约束，对混凝土自由形变非常不利。
（四）选用材料不合理引起的裂缝
水化热主要是水泥中矿物组份在水化过程中所放出的热量。因此，选用合适的水泥对预防混凝土产生裂缝至关重要。选用中、低热水泥或大坝水泥有利于降低水化热，但低热水泥混凝土收缩性较高，且价格高于普通水泥。另外，水泥改标后，其比表面积比改标前大为提高，虽然能增加水泥的抗压强度，但不利于混凝土水化热的散发和延缓放热速度，容易产生应力聚集。骨料的品种、粒径对混凝土收缩也有很大影响。骨料的粒径大，混凝土收缩小，有利于混凝土水化热散发，但不利于混凝土强度的提高，特别是高强度混凝土。
二、控制大体积混凝土裂缝问题的有效措施
（一）原材料方面的措施
1、水泥选用
鉴于水泥品种、水泥用量是影响大体积混凝土收缩的重要因素，设计时应尽量选用低热或中热水泥（如矿渣水泥、粉煤灰水泥），或利用混凝土的后期强度（90d～180d）以降低水泥用量，减少水化热。情况允许的话，也可以采用微膨胀混凝土以降低混凝土收缩性。因为这种水泥在水化膨胀期（1～5d）可产生一定的预压应力，而在水化后期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、掺合适当煤粉
适当搀加粉煤灰。混凝土中掺用粉煤灰后，可提高混凝土的抗渗性、耐久性，减少收缩，降低胶凝材料体系的水化热，提高混凝土的抗拉强度，抑制碱骨料反应，减少新拌混凝土的泌水等。为此，大体积混凝土选择原材料时一定不能漏掉煤粉，并注意其掺合量设计。
3、选择优良的骨料
由于骨料在大体积混凝土配比中占有三分之二比例，其膨胀吸水对混凝土收缩值具有严重影响。因此在选择骨料时，应选择线膨胀系数小、岩石弹模较低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料，可为了节省工程成本而选用劣质材料，否则会加大大体积混凝土收缩值。一般来说，可以选用粒径4mm～40mm的粗骨料，尽量采用中砂，严格控制砂、石子的含泥量（石子在1%以内，砂在2%以内）。
4、适当选用高效减水剂和引气剂
如果在积混凝土中添加一定比例高效减水剂能够增加混凝土流动性，降低混凝土的自缩值;如果在混凝土中添加一定比例干缩剂能够将混凝土收缩值降低一半左右，等等。通过这些例证，我们不难发现在混凝土中添加适当比例的外加剂，能够有效降低大体积混凝土收缩值。
（二）设计方面的措施
设计大体积混凝土结构时，设计人员应充分考虑施工当地气候特征合理安排浇筑方案、确保浇筑温度适宜，尽量避免因温差引起温度应力效应。同时，应采取有效措施降低水泥用量以降低温度效应带来的负面效果，比如添加减水剂。添加减水剂，能够在混凝土和易性及水泥用量不变条件下减少拌合用水量，增强混凝土强度。反过来，也可在强度要求不变条件下相对降低水泥用量。
精心设计混凝土配合比。在保证混凝土具有良好工作性的情况下，应尽可能降低混凝土的单位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水胶比）二掺（掺高效减水剂和高性能引气剂）一高（高粉煤灰掺量）”的设计准则，生产出“高强、高韧性、中弹、低热和高抗拉值”的抗裂混凝土。
科学、合理地设置配筋能够有效提高混凝土的抗裂性，原因在于直径较小的配筋、配筋分布间距小时，大体积混凝土抗裂性能会显著提升。由于大体积混凝土中间部分的配筋比较少，因此，施工人员必须合理布置配筋布局，最好将配筋间距设计为小于0.1m。
（三）施工方面的措施
大体积混凝土施工时内部应适当预留一些孔道，在内部通循环冷水或冷气冷却，降温速度不应超过0.5℃～1.0℃/h。对大型设备基础可采用分块分层浇筑（每层间隔时间5d～7d），分块厚度为1.0m～1.5m，以利于水化热散发和减少约束作用。当混凝土浇筑在岩石地基或厚大的混凝土垫层上时，在岩石地基或混凝土垫层上铺设防滑隔离层（浇二度沥青胶撒铺5mm厚砂子或铺二毡三油），底板高低起伏和截面突变处，做成渐变化形式，以消除或减少约束作用。此外，还应加强混凝土的浇灌振捣，提高密实度。尽可能晚拆模，拆模后混凝土表面温度不应下降15℃以上。尽量采用两次振捣技术，改善混凝土强度，提高抗裂性。还可根据具体工程特点，采用UEA补偿收缩混凝土技术。
三、结束语
大体积混凝土产生裂缝问题的原因有很多种，温度应力效应仍然是一个关键原因，为了有效减少温度应力效应带来的负面影响，设计人员必须严格筛选原材料、科学设计大体积混凝土配合比，尽量减少水泥用量;施工人员必须采取任何有效措施控制温差、科学设置配筋，并做好混凝土搅拌与浇筑工作，确保大体积混凝土具有符合施工要求的强度、耐久性与结构性能。
参考文献：
[1]王建鹏，党小红.大体积混凝土施工中裂缝成因分析与防治[J].科技信息，2008，（29）.
[2]云.大体积高强混凝土施工裂缝及控制措施.西部探矿工程，2004年第6期
[3]伟星.大体积混凝土裂缝控制.建材与装饰，2007年
[4]高层建筑建筑手册.中国建筑出版社
[5]曹琛.大体积混凝土裂缝成因的探讨及防治措施[J].中国证券期货，2012，（04）