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摘要：随着国民经济的发展，大体积混凝土工程在当今建（构）筑物中得到了广泛的应用。本文主要介绍了大体积混凝土裂缝产生的主要原因、预防措施、处理方法，以供参考。
关键词：大体积混凝土；裂缝；产生原因；预防措施；处理方法
中图分类号：TV543+.6文献标识码:A
1大体积混凝土裂缝产生的主要原因分析
混凝土裂缝是混凝土结构的严重病害，裂缝产生的原因：一是结构型裂缝，是由外部荷载引起的，包括常规结构计算中的主要应力以及其他的结构次应力造成的受力裂缝。二是材料型裂缝，是由非受力变形变化引起的，主要是由温度应力和混凝土自身的收缩引起的。
1.1水泥水化热
混凝土浇筑后，在硬化过程中，水泥水化产生大量的水化热。且主要集中在浇筑后的7d左右，一般每克水泥可以放出500J左右的热量，如果以水泥用量350Kg/m3～550 Kg/m3来计算，每m3混凝土将放出17500KJ～27500KJ的热量，从而使混凝土内部升高（可达70℃左右，甚至更高）。由于混凝土的体积较大，大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上升，而混凝土表面散热较快，使得混凝土结构内外出现较大的温差，这些温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝，这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。
1.2收缩裂缝
1.2.1干燥收缩引起裂缝
混凝土的干燥收缩指混凝土停止养护后，在不饱和空气中失去内部毛细孔和凝胶孔的吸附水而发生的不可逆收缩。水泥石中的凝胶体在范德华力作用下，吸引周围的凝胶颗粒，并使其相邻表面紧密接触。当凝胶体表面吸附水时，产生拆开压力。拆开压力随吸附水膜的厚度的增加（相对湿度增加）而增大，当拆开压力超过范德华力时，拆开压力迫使凝胶颗粒分开引起膨胀；相对湿度降低时，拆开压力減小，凝胶颗粒继续在范德华力的作用下吸引在一起，产生收缩。
1.2.2温度收缩引起裂缝
温度收缩主要是由于混凝土内部温度随水泥水化而升高，最后又冷却到环境温度时产生的收缩。可表述为：
式中：εt——混凝土的温度变形；
αt——混凝土的热膨胀系数；
ΔT——混凝土的温度变化。
假定混凝上的热膨胀系数为10×10-6/℃，则温度下降15℃造成的热收缩量为150×10-6，如果混凝土的弹性模量为20GPa，热应变受完全约束所产生的弹性拉应力为3.0MPa。
1.2.3化学收缩引起裂缝
水泥水化后，固相体积增加，但水泥—水体系的绝对体积则减小，其原因是水化产物与反应物的密度不同。大部分硅酸盐水泥浆体完全水化后，体积的减缩总量为7～9％。在硬化前，所增加的固相体积填充原来被水所占据的空间，使水泥石密实，而宏观体积减缩；在硬化后，宏观体积不变而水泥—水体系减缩后形成内部孔隙。
1.2.4塑性收缩引起裂缝。
塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现，裂缝多呈中间宽、两端细且长短不一，互不连贯状态。常发生在混凝土板或比表面积较大的墙面上，较短的裂缝一般长20~30cm，较长的裂缝可达2~3ｍ，宽1~5mm。从外观分为无规则网络状和稍有规则的斜纹状或反映出混凝土布筋情况和混凝土构件截面变化等规则的状，深度一般3～10cm。
2大体积混凝土裂缝的预防措施
为了防止裂缝的产生，就要最大限度的降低温差和减小混凝土的收缩，具体可采取如下控制措施。
2.1注意原材料的选择
（1）水泥：采用水化热比较低的矿渣硅酸盐水泥，通过掺加合适的外加剂可以改善混凝土的性能，提高混凝土的抗渗能力。
（2）粗骨料:采用碎石，粒径5-25mm，含泥量不大于1%。选用粒径较大、级配良好的石子配制的混凝土，和易性较好，抗压强度较高，同时可以减少用水量及水泥用量，从而使水泥水化热减少，降低混凝土温升。
（3）细骨料:采用中砂，平均粒径大于0.5 mm，含泥量不大于5%。选用平均粒径较大的中、粗砂拌制的混凝土比采用细砂拌制的混凝土可减少用水量10%左右，同时相应减少水泥用量，使水泥水化热减少，降低混凝土温升，并可减少混凝土收缩。
（4）外加剂:设计无具体要求，通过分析比较及过去在其它工程上的使用经验，每立方米混凝土2kg，减水剂可降低水化热峰值，对混凝土收缩有补偿功能，可提高混凝土的抗裂性。
2.2采用合理的施工方法
（1）首先，混凝土的拌制过程中，要严格控制原材料计量准确，同时严格控制混凝土出机塌落度；要尽量降低混凝土拌合物出机口温度，拌合物可采取以下两种降温措施：一是送冷风对拌和物进行冷却，二是加冰拌合，一般使新拌混凝土的温度控制在6℃左右。
（2）其次，在混凝土浇注、拆模过程中，要做好控制措施。浇注过程中要进行振捣方可密实，振捣时间应均匀一致以表面泛浆为宜，间距要均匀，以振捣力波及范围重叠二分之一为宜，浇注完毕后，表面要压实、抹平，以防止表面裂缝；浇注混凝土要求分层浇注、分层流水振捣，同时要保证上层混凝土在下层初凝前结合紧密；避免纵向施工缝、提高结构整体性和抗剪性能；尽量避开在太阳辐射较高的时间浇注；混凝土在实际温度养护的条件下，强度达到设计强度的75%以上，混凝土中心与表面最低温度控制在25℃以内，预计拆模后混凝土表面温降不超过9℃以上允许拆模。
2.3科学、合理的养护措施
（1）做好表面隔热保护。混凝土浇注后，由于内部较表面散热快，会形成内外温差，表面收缩受内部约束产生拉应力，但是这种拉应力通常很小，不至于超过混凝土的抗拉强度而产生裂缝。但是如果此时受到冷空气的袭击，或者过分通风散热，使表面温度降温过大就很容易导致裂缝的产生，所以混凝土拆模后，特别是低温季节，应立即采取表面保护，防止表面降温过大，引起裂缝。另外，当日平均气温在2～3天内连续下降不小于6～8℃时，28天龄期内混凝土表面必须进行表面保护。
（2）做好养护措施。混凝土浇注完毕后，应及时洒水养护以保持混凝土表面经常湿润，这样既减少外界高温倒灌，又防止干缩裂缝的发生，促进混凝土强度的稳定增长。一般在浇注完毕后12～18小时内立即开始养护，连续养护时间不少于28天或设计龄期。
（3）做好通水冷却工作。若是在高温季节施工，则要在初期采用通制冷水来降低混凝土最高温度峰值，但注意，通水时间不能过长，因为时间过长会造成降温幅度过大而引起较大的温度应力。为了削减内外温差，还应在夏末秋初进行中期通水冷却，中期通水一般采用河水，通水历时两个月左右。后期通水是使混凝土柱状块达到接缝灌浆的必要措施，一般采用通河水和通制冷水相结合的方案。
3大体积混凝土裂缝的处理方法
混凝土裂缝的修补措施主要有以下方法：表面修补法，填充法，结构补强法，灌浆法等。
3.1表面修补法
表面修补法是一种简单、常见的修补方法，它主要适用于稳定的和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。包括表面涂抹和表面贴补法。涂抹适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝，深度未达到钢筋表面的发丝裂缝，不漏水的缝，不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝。表面贴补（土工膜或其它防水片）法适用于大面积漏水（蜂窝麻面等或不易确定具体漏水位置、变形缝）的防渗堵漏。
3.2填充法
填充法也是常用的一种方法，它通常是沿裂缝凿槽，在槽中嵌填塑性或刚性止水材料，以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等；常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。
3.3结构补强法
当裂缝影响到混凝土结构的性能时，不处理导致混凝土耐久性降低就要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用的主要有以下几种方法：加大混凝土结构的截面面积，在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。
参考文献
[1] 王铁梦.工程结构裂缝控制.中国建筑工业出版社,1997
[2] 吴中伟，廉惠珍.高性能混凝土.北京：中国铁道出版社，1999
[3] 建筑结构裂缝控制与加层加固疑难问题处理技术及典型工程实例［M］． 北京: 万方数据出版社，2006
关键词：大体积混凝土；裂缝；产生原因；预防措施；处理方法
中图分类号：TV543+.6文献标识码:A
1大体积混凝土裂缝产生的主要原因分析
混凝土裂缝是混凝土结构的严重病害，裂缝产生的原因：一是结构型裂缝，是由外部荷载引起的，包括常规结构计算中的主要应力以及其他的结构次应力造成的受力裂缝。二是材料型裂缝，是由非受力变形变化引起的，主要是由温度应力和混凝土自身的收缩引起的。
1.1水泥水化热
混凝土浇筑后，在硬化过程中，水泥水化产生大量的水化热。且主要集中在浇筑后的7d左右，一般每克水泥可以放出500J左右的热量，如果以水泥用量350Kg/m3～550 Kg/m3来计算，每m3混凝土将放出17500KJ～27500KJ的热量，从而使混凝土内部升高（可达70℃左右，甚至更高）。由于混凝土的体积较大，大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上升，而混凝土表面散热较快，使得混凝土结构内外出现较大的温差，这些温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝，这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。
1.2收缩裂缝
1.2.1干燥收缩引起裂缝
混凝土的干燥收缩指混凝土停止养护后，在不饱和空气中失去内部毛细孔和凝胶孔的吸附水而发生的不可逆收缩。水泥石中的凝胶体在范德华力作用下，吸引周围的凝胶颗粒，并使其相邻表面紧密接触。当凝胶体表面吸附水时，产生拆开压力。拆开压力随吸附水膜的厚度的增加（相对湿度增加）而增大，当拆开压力超过范德华力时，拆开压力迫使凝胶颗粒分开引起膨胀；相对湿度降低时，拆开压力減小，凝胶颗粒继续在范德华力的作用下吸引在一起，产生收缩。
1.2.2温度收缩引起裂缝
温度收缩主要是由于混凝土内部温度随水泥水化而升高，最后又冷却到环境温度时产生的收缩。可表述为：
式中：εt——混凝土的温度变形；
αt——混凝土的热膨胀系数；
ΔT——混凝土的温度变化。
假定混凝上的热膨胀系数为10×10-6/℃，则温度下降15℃造成的热收缩量为150×10-6，如果混凝土的弹性模量为20GPa，热应变受完全约束所产生的弹性拉应力为3.0MPa。
1.2.3化学收缩引起裂缝
水泥水化后，固相体积增加，但水泥—水体系的绝对体积则减小，其原因是水化产物与反应物的密度不同。大部分硅酸盐水泥浆体完全水化后，体积的减缩总量为7～9％。在硬化前，所增加的固相体积填充原来被水所占据的空间，使水泥石密实，而宏观体积减缩；在硬化后，宏观体积不变而水泥—水体系减缩后形成内部孔隙。
1.2.4塑性收缩引起裂缝。
塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现，裂缝多呈中间宽、两端细且长短不一，互不连贯状态。常发生在混凝土板或比表面积较大的墙面上，较短的裂缝一般长20~30cm，较长的裂缝可达2~3ｍ，宽1~5mm。从外观分为无规则网络状和稍有规则的斜纹状或反映出混凝土布筋情况和混凝土构件截面变化等规则的状，深度一般3～10cm。
2大体积混凝土裂缝的预防措施
为了防止裂缝的产生，就要最大限度的降低温差和减小混凝土的收缩，具体可采取如下控制措施。
2.1注意原材料的选择
（1）水泥：采用水化热比较低的矿渣硅酸盐水泥，通过掺加合适的外加剂可以改善混凝土的性能，提高混凝土的抗渗能力。
（2）粗骨料:采用碎石，粒径5-25mm，含泥量不大于1%。选用粒径较大、级配良好的石子配制的混凝土，和易性较好，抗压强度较高，同时可以减少用水量及水泥用量，从而使水泥水化热减少，降低混凝土温升。
（3）细骨料:采用中砂，平均粒径大于0.5 mm，含泥量不大于5%。选用平均粒径较大的中、粗砂拌制的混凝土比采用细砂拌制的混凝土可减少用水量10%左右，同时相应减少水泥用量，使水泥水化热减少，降低混凝土温升，并可减少混凝土收缩。
（4）外加剂:设计无具体要求，通过分析比较及过去在其它工程上的使用经验，每立方米混凝土2kg，减水剂可降低水化热峰值，对混凝土收缩有补偿功能，可提高混凝土的抗裂性。
2.2采用合理的施工方法
（1）首先，混凝土的拌制过程中，要严格控制原材料计量准确，同时严格控制混凝土出机塌落度；要尽量降低混凝土拌合物出机口温度，拌合物可采取以下两种降温措施：一是送冷风对拌和物进行冷却，二是加冰拌合，一般使新拌混凝土的温度控制在6℃左右。
（2）其次，在混凝土浇注、拆模过程中，要做好控制措施。浇注过程中要进行振捣方可密实，振捣时间应均匀一致以表面泛浆为宜，间距要均匀，以振捣力波及范围重叠二分之一为宜，浇注完毕后，表面要压实、抹平，以防止表面裂缝；浇注混凝土要求分层浇注、分层流水振捣，同时要保证上层混凝土在下层初凝前结合紧密；避免纵向施工缝、提高结构整体性和抗剪性能；尽量避开在太阳辐射较高的时间浇注；混凝土在实际温度养护的条件下，强度达到设计强度的75%以上，混凝土中心与表面最低温度控制在25℃以内，预计拆模后混凝土表面温降不超过9℃以上允许拆模。
2.3科学、合理的养护措施
（1）做好表面隔热保护。混凝土浇注后，由于内部较表面散热快，会形成内外温差，表面收缩受内部约束产生拉应力，但是这种拉应力通常很小，不至于超过混凝土的抗拉强度而产生裂缝。但是如果此时受到冷空气的袭击，或者过分通风散热，使表面温度降温过大就很容易导致裂缝的产生，所以混凝土拆模后，特别是低温季节，应立即采取表面保护，防止表面降温过大，引起裂缝。另外，当日平均气温在2～3天内连续下降不小于6～8℃时，28天龄期内混凝土表面必须进行表面保护。
（2）做好养护措施。混凝土浇注完毕后，应及时洒水养护以保持混凝土表面经常湿润，这样既减少外界高温倒灌，又防止干缩裂缝的发生，促进混凝土强度的稳定增长。一般在浇注完毕后12～18小时内立即开始养护，连续养护时间不少于28天或设计龄期。
（3）做好通水冷却工作。若是在高温季节施工，则要在初期采用通制冷水来降低混凝土最高温度峰值，但注意，通水时间不能过长，因为时间过长会造成降温幅度过大而引起较大的温度应力。为了削减内外温差，还应在夏末秋初进行中期通水冷却，中期通水一般采用河水，通水历时两个月左右。后期通水是使混凝土柱状块达到接缝灌浆的必要措施，一般采用通河水和通制冷水相结合的方案。
3大体积混凝土裂缝的处理方法
混凝土裂缝的修补措施主要有以下方法：表面修补法，填充法，结构补强法，灌浆法等。
3.1表面修补法
表面修补法是一种简单、常见的修补方法，它主要适用于稳定的和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。包括表面涂抹和表面贴补法。涂抹适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝，深度未达到钢筋表面的发丝裂缝，不漏水的缝，不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝。表面贴补（土工膜或其它防水片）法适用于大面积漏水（蜂窝麻面等或不易确定具体漏水位置、变形缝）的防渗堵漏。
3.2填充法
填充法也是常用的一种方法，它通常是沿裂缝凿槽，在槽中嵌填塑性或刚性止水材料，以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等；常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。
3.3结构补强法
当裂缝影响到混凝土结构的性能时，不处理导致混凝土耐久性降低就要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用的主要有以下几种方法：加大混凝土结构的截面面积，在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。
参考文献
[1] 王铁梦.工程结构裂缝控制.中国建筑工业出版社,1997
[2] 吴中伟，廉惠珍.高性能混凝土.北京：中国铁道出版社，1999
[3] 建筑结构裂缝控制与加层加固疑难问题处理技术及典型工程实例［M］． 北京: 万方数据出版社，2006