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摘要：大体积混凝土浇筑中的裂缝控制是长期困扰人们的一个难题。因其体积大、标号相对较高，因此更易开裂。裂缝会加速混凝土碳化和钢筋锈蚀，并产生恶性循环，严重破坏混凝土结构的安全性和耐久性，所以裂缝控制显得更为重要。
关键词：大体积；混凝土；控制裂缝；综合措施
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
大体积混凝土结构在建筑工程中常见，如工业建筑中的设备基础；高层建筑中地下室底板；各类结构的厚大桩承台以及桥梁的墩台等。大体积混凝土结构在浇筑后水泥的水化热量大，由于体积大，水化热聚积在内部不易散发，而表面散热较快，形成较大的内外温差，易于在混凝土表面产生裂纹。一般混凝土在硬化过程及浇筑后期，由于受到基底或已浇筑的混凝土的约束，接触处将产生很大的剪应力，在混凝土正截面形成拉应力。当拉应力超过混凝土当时龄期的极限抗拉强度时，便会产生裂缝。上述两种裂缝都应设法防止。
1大體积混凝土产生裂缝的种类、形态
1.1表面裂缝
这种裂缝在混凝土升温阶段和降温阶段都有可能发生，在混凝土热量通过表面向周围环境散发过程中，表面温度低于内部温度，形成内外温差。当这种温差沿着厚度方向呈非线性分布时，引起混凝土的非均匀变形。起初混凝土处于塑性状态，凝结硬化过程中，其弹性模量随强度不断增长，当温差产生的拉应力超过当时混凝土的极限抗拉强度时，就会在混凝土表面产生裂缝。
1.2贯穿裂缝
这种裂缝一般发生在降温阶段，大体积混凝土基础呈降渐收缩状态，降温收缩受到基底及自身约束作用，产生很大的收缩应力（拉应力），当拉应力超过当时混凝土的极限抗拉强度时，就会在混凝土中产生收缩裂缝。基底及自身构造约束作用越强，平均温度峰值越高，贯穿裂缝出现的可能性越大。降温收缩与混凝土硬化收缩呈叠加趋势，硬化收缩会大幅度加剧裂缝出现的可能性与程度。
2大体积混凝土产生裂缝的原因
2.1水泥水化热引起的温度应力和温度变形
水泥在水化过程中产生大量的热量，使砼内部温度升高，一般在30℃左右，甚至更高，最高温度一般发生在浇筑后3～5天内，当砼内部与表面温差过大时，就会产生温度应力和温度变形，温差超大，温度应力也越大。当温度应力超过砼内外的约束力就会产生裂缝。
2.2内外约束条件的影响
大体积混凝土因温度变化发生变形要受到不同程度的约束，限制其变形，因而产生约束应力。比如，地下室大体积砼与地基浇筑在一起，当温度变化时，受到下部地基的限制产生外部约束力；砼在早期温度上升时，产生的膨胀变形受到约束而形成压应力，此时砼的弹性模量小，徐变和应力松驰度大，使砼与基层连接不牢固，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，砼将出现垂直裂缝。
2.3外界气温变化的影响
大体积混凝土在施工阶段，常受外界气温变化的影响，砼内部温度是由水泥水化热的绝热温度，浇筑温度和砼的散热温度三者的叠加，其中浇筑温度与外界气温有直接关系。浇筑温度是指砼出罐后，经运输、振捣后的温度，可通过计算或实测得到，一般来说，外界气温越高，砼的浇筑温度也越高。当气温下降，尤其是气温骤降，会大大增加外层砼与砼内部的温度梯度，造成温差和温度应力，使大体积砼出现裂缝。
2.4砼的收缩变形
（1）砼的塑性收缩变形
塑性收缩裂缝发生在砼硬化之前，砼仍处于塑性状态，它的产生主要是上部砼的均匀沉降受到了限制，如遇到钢筋或大的砼骨料，或者平面面积较大的砼，其水平方向的减缩比垂直方向更难时，这样会形成不规则的深裂缝。这种裂缝不仅发生在大体积砼之中，一般平面尺寸较大，厚度较薄的结构构件也会出现这种裂缝。
（2）干燥收缩
砼中80%水分要蒸发，约20%的水分是水泥硬化所必需的。最初失去的30%自由水分几乎不引起收缩，随着砼的继续干燥而使20%的吸附水逸出，就会出现干燥收缩，而表面干燥收缩快、中心干燥收缩慢，表面的干缩受到中心部位砼的约束，因而在表面产生拉应力出现裂缝。
3质量控制措施
3.1材料控制
（1）水泥：优先采用低强度水泥，水泥含碱量应小于0.6%，此外，应进行水化热检验，7d水化热不宜大于250KJ/Kg。
（2）骨料：粗骨料应采取连续级配或合理的掺配比例，含泥量不得大于1%，泥块含量不得大于0.25%；细骨料选用粗砂或中砂，含泥量不得大于1%，泥块含量不得大于0.5%。
（3）掺合料：优先采用磨细矿粉，因其比粉煤灰更具耐久性，更有效降低每立方米砼中的水泥用量。
（4）膨胀剂：掺入适量膨胀剂，它能对砼起补偿收缩作用，减少砼的温度应力，但含碱量不应大于0.75%。
（5）外加剂：选用低收缩率的外加剂，应有7d、28d收缩率试验报告，任何龄期砼的收缩率均不得大于基准砼的收缩率，选用高效的缓凝剂和减水剂，减少水泥用量，推迟水化热的峰值期。
3.2优化混凝土配合比
（1）现场砼坍落度：泵送宜为80～140mm，坍落度允许偏差±15mm，到达现场坍落度损失不应大于30mm/h，总损失不应大于60mm。
（2）尽可能降低砼的干缩与温差收缩，应根据选用的原材料不同、水泥试验的富余标号不同，进行各种试配，最后确定最佳配合比。
3.3浇筑与振捣
（1）全面分层：即在第一层全面浇筑完毕后，再回头浇筑第二层，此时应使第一层混凝土还未初凝，如此逐层连续浇筑，直至完工为止。这种方法适用于结构平面尺寸不宜太大，施工时从短边开始，沿长边推进比较合适。
（2）分段分层：混凝土浇筑时，先从底层开始，浇筑至一定距离后浇筑第二层，如此依次向前浇筑其他各层。由于总的层数较多，所以浇筑到顶后，第一层末端的混凝土还未初疑，又可以从第二段依次分层浇筑。这种方法适用于单位时间内要求供应的混凝土较少，结构物厚度不太大，面积或长度较大的工程。
（3）斜面分层：要求斜面的坡度不大于1/3，适用于结构的长度大大超过厚度3倍的情况。混凝土浇筑层下端开始逐渐上移。混凝土的振捣也要适用斜面分层浇筑工艺，一般在每个斜面层的上、下各布置一道振动器，以确保上、下部混凝土的密实。
（4）设置后浇缝，当大体积砼平面尺寸过大时，可适当设置后浇缝，以减少外约束力和温度应力，同时利于散热，降低砼内部温度。
3.4混凝土养护措施
（1）养护是大体积混凝土施工中一项十分关键的工作
为保证新浇砼有适宜的硬化条件，防止早期干缩产生裂缝，大体积砼浇筑完毕后，要及时养护，普通硅酸盐水泥拌制的砼不得少于14天；其它水泥不少于21天。养护方法分降温法和保温法，夏季施工时一般可使用洒水、蓄水养护或喷刷养生液养护；冬季施工时，由于环境气温较低，可利用保温材料提高新浇筑砼表面和四周温度，减少砼的内外温差。
（2）在混凝土养护阶段的温度控制尤为重要
为了掌握大体积砼的温升和降温的变化规律以及各种材料在各种条件下的温度影响，需要对砼进行温度监测控制。大体积砼的温度变化在1～72h变化最大，这段时间要每2h测量一次，4～7d每4h测量一次，其后为8h一次，整个测量过程时间不少于20d，并作详细记录，整理绘制温度曲线。
4结束语
大体积混凝土施工中的裂缝控制是一个系统工程，在工程实践中要根据具体的要求进行控制，不可盲目地要求从而带来大量的浪费。同时，要从设计、施工、材料等各个方面综合采取措施，来控制裂缝的产生，只有这样才能取得预期的效果。
关键词：大体积；混凝土；控制裂缝；综合措施
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
大体积混凝土结构在建筑工程中常见，如工业建筑中的设备基础；高层建筑中地下室底板；各类结构的厚大桩承台以及桥梁的墩台等。大体积混凝土结构在浇筑后水泥的水化热量大，由于体积大，水化热聚积在内部不易散发，而表面散热较快，形成较大的内外温差，易于在混凝土表面产生裂纹。一般混凝土在硬化过程及浇筑后期，由于受到基底或已浇筑的混凝土的约束，接触处将产生很大的剪应力，在混凝土正截面形成拉应力。当拉应力超过混凝土当时龄期的极限抗拉强度时，便会产生裂缝。上述两种裂缝都应设法防止。
1大體积混凝土产生裂缝的种类、形态
1.1表面裂缝
这种裂缝在混凝土升温阶段和降温阶段都有可能发生，在混凝土热量通过表面向周围环境散发过程中，表面温度低于内部温度，形成内外温差。当这种温差沿着厚度方向呈非线性分布时，引起混凝土的非均匀变形。起初混凝土处于塑性状态，凝结硬化过程中，其弹性模量随强度不断增长，当温差产生的拉应力超过当时混凝土的极限抗拉强度时，就会在混凝土表面产生裂缝。
1.2贯穿裂缝
这种裂缝一般发生在降温阶段，大体积混凝土基础呈降渐收缩状态，降温收缩受到基底及自身约束作用，产生很大的收缩应力（拉应力），当拉应力超过当时混凝土的极限抗拉强度时，就会在混凝土中产生收缩裂缝。基底及自身构造约束作用越强，平均温度峰值越高，贯穿裂缝出现的可能性越大。降温收缩与混凝土硬化收缩呈叠加趋势，硬化收缩会大幅度加剧裂缝出现的可能性与程度。
2大体积混凝土产生裂缝的原因
2.1水泥水化热引起的温度应力和温度变形
水泥在水化过程中产生大量的热量，使砼内部温度升高，一般在30℃左右，甚至更高，最高温度一般发生在浇筑后3～5天内，当砼内部与表面温差过大时，就会产生温度应力和温度变形，温差超大，温度应力也越大。当温度应力超过砼内外的约束力就会产生裂缝。
2.2内外约束条件的影响
大体积混凝土因温度变化发生变形要受到不同程度的约束，限制其变形，因而产生约束应力。比如，地下室大体积砼与地基浇筑在一起，当温度变化时，受到下部地基的限制产生外部约束力；砼在早期温度上升时，产生的膨胀变形受到约束而形成压应力，此时砼的弹性模量小，徐变和应力松驰度大，使砼与基层连接不牢固，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，砼将出现垂直裂缝。
2.3外界气温变化的影响
大体积混凝土在施工阶段，常受外界气温变化的影响，砼内部温度是由水泥水化热的绝热温度，浇筑温度和砼的散热温度三者的叠加，其中浇筑温度与外界气温有直接关系。浇筑温度是指砼出罐后，经运输、振捣后的温度，可通过计算或实测得到，一般来说，外界气温越高，砼的浇筑温度也越高。当气温下降，尤其是气温骤降，会大大增加外层砼与砼内部的温度梯度，造成温差和温度应力，使大体积砼出现裂缝。
2.4砼的收缩变形
（1）砼的塑性收缩变形
塑性收缩裂缝发生在砼硬化之前，砼仍处于塑性状态，它的产生主要是上部砼的均匀沉降受到了限制，如遇到钢筋或大的砼骨料，或者平面面积较大的砼，其水平方向的减缩比垂直方向更难时，这样会形成不规则的深裂缝。这种裂缝不仅发生在大体积砼之中，一般平面尺寸较大，厚度较薄的结构构件也会出现这种裂缝。
（2）干燥收缩
砼中80%水分要蒸发，约20%的水分是水泥硬化所必需的。最初失去的30%自由水分几乎不引起收缩，随着砼的继续干燥而使20%的吸附水逸出，就会出现干燥收缩，而表面干燥收缩快、中心干燥收缩慢，表面的干缩受到中心部位砼的约束，因而在表面产生拉应力出现裂缝。
3质量控制措施
3.1材料控制
（1）水泥：优先采用低强度水泥，水泥含碱量应小于0.6%，此外，应进行水化热检验，7d水化热不宜大于250KJ/Kg。
（2）骨料：粗骨料应采取连续级配或合理的掺配比例，含泥量不得大于1%，泥块含量不得大于0.25%；细骨料选用粗砂或中砂，含泥量不得大于1%，泥块含量不得大于0.5%。
（3）掺合料：优先采用磨细矿粉，因其比粉煤灰更具耐久性，更有效降低每立方米砼中的水泥用量。
（4）膨胀剂：掺入适量膨胀剂，它能对砼起补偿收缩作用，减少砼的温度应力，但含碱量不应大于0.75%。
（5）外加剂：选用低收缩率的外加剂，应有7d、28d收缩率试验报告，任何龄期砼的收缩率均不得大于基准砼的收缩率，选用高效的缓凝剂和减水剂，减少水泥用量，推迟水化热的峰值期。
3.2优化混凝土配合比
（1）现场砼坍落度：泵送宜为80～140mm，坍落度允许偏差±15mm，到达现场坍落度损失不应大于30mm/h，总损失不应大于60mm。
（2）尽可能降低砼的干缩与温差收缩，应根据选用的原材料不同、水泥试验的富余标号不同，进行各种试配，最后确定最佳配合比。
3.3浇筑与振捣
（1）全面分层：即在第一层全面浇筑完毕后，再回头浇筑第二层，此时应使第一层混凝土还未初凝，如此逐层连续浇筑，直至完工为止。这种方法适用于结构平面尺寸不宜太大，施工时从短边开始，沿长边推进比较合适。
（2）分段分层：混凝土浇筑时，先从底层开始，浇筑至一定距离后浇筑第二层，如此依次向前浇筑其他各层。由于总的层数较多，所以浇筑到顶后，第一层末端的混凝土还未初疑，又可以从第二段依次分层浇筑。这种方法适用于单位时间内要求供应的混凝土较少，结构物厚度不太大，面积或长度较大的工程。
（3）斜面分层：要求斜面的坡度不大于1/3，适用于结构的长度大大超过厚度3倍的情况。混凝土浇筑层下端开始逐渐上移。混凝土的振捣也要适用斜面分层浇筑工艺，一般在每个斜面层的上、下各布置一道振动器，以确保上、下部混凝土的密实。
（4）设置后浇缝，当大体积砼平面尺寸过大时，可适当设置后浇缝，以减少外约束力和温度应力，同时利于散热，降低砼内部温度。
3.4混凝土养护措施
（1）养护是大体积混凝土施工中一项十分关键的工作
为保证新浇砼有适宜的硬化条件，防止早期干缩产生裂缝，大体积砼浇筑完毕后，要及时养护，普通硅酸盐水泥拌制的砼不得少于14天；其它水泥不少于21天。养护方法分降温法和保温法，夏季施工时一般可使用洒水、蓄水养护或喷刷养生液养护；冬季施工时，由于环境气温较低，可利用保温材料提高新浇筑砼表面和四周温度，减少砼的内外温差。
（2）在混凝土养护阶段的温度控制尤为重要
为了掌握大体积砼的温升和降温的变化规律以及各种材料在各种条件下的温度影响，需要对砼进行温度监测控制。大体积砼的温度变化在1～72h变化最大，这段时间要每2h测量一次，4～7d每4h测量一次，其后为8h一次，整个测量过程时间不少于20d，并作详细记录，整理绘制温度曲线。
4结束语
大体积混凝土施工中的裂缝控制是一个系统工程，在工程实践中要根据具体的要求进行控制，不可盲目地要求从而带来大量的浪费。同时，要从设计、施工、材料等各个方面综合采取措施，来控制裂缝的产生，只有这样才能取得预期的效果。