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（三箭建设工程集团有限公司 浙江温州 325000）
摘要：大体积混凝土裂缝控制是施工的一个技术难题，通过近几年来的现场实践及查阅相关的技术资料，对混凝土裂缝产生的原因、防止混凝土产生裂缝的施工控制措施进行简要的阐述。
关键词：大体积混凝土；裂缝；预防措施
1、大体积混凝土产生裂缝的种类
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。这种收缩裂缝有时会贯穿全断面，成为结构裂缝。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。降温阶段经历时间较长，大约从3d～5d开始，延续1个月或更长时间。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。
1.3深层裂缝
深层裂缝部分地切断了结构断面，也有一定危害性。
2、大体积混凝土裂缝产生的主要原因
大体积混凝土结构裂缝的发生是由多种因素引起的，各类裂缝产生的主要影响因素如下：
2.1 水泥水化热的影响
水泥水化过程中放出大量的热，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 ～550kg/m3来计算，每立方米混凝土将释放出17500KJ～27500的热量，从而使混凝土内部温度升高（可达70℃左右，甚至更高）尤其对大体积混凝土来讲，这种现象更加严重，因为混凝土内部和表面的散热条件不同，故混凝土中心温度很高，就会形成温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时混凝土表面就会产生裂缝。
2.2 混凝土的收缩
混凝土在空气中硬结时体积减小的现象称为混凝土收缩。混凝土在不受外力的情况下的这种自发变形，受到外部约束时（支撑条件、钢筋等），将在混凝土中产生拉应力，使得混凝土开裂。引起混凝土的裂缝主要有塑性收缩、干燥收缩和温度收缩等三种。在硬化初期主要是水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化，后期主要是混凝土内部自由水分蒸发而引起的干缩变形。
2.3 外界气温湿度变化的影响
大体积混凝土结构在施工期间，外界气温的变化对防止大体积混凝土裂缝的产生起着很大的影响。混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温度和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。浇筑温度与外界气温有着直接关系，外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也就会愈高；如果外界温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温差梯度。如果外界温度的下降过快，会造成很大的温度应力，极其容易引发混凝土的开裂。另外外界的湿度对混凝土的裂缝也有很大的影响，外界的湿度降低会加速混凝土的干缩，也会导致混凝土裂缝的产生。2.4 其他因素的影响
建筑物基础的不均匀沉降也会产生裂缝，这种裂缝会随着基础沉降而不断的增大，待地基下沉稳定后，将不会变化。超荷载使用或未达到设计过早加荷载导致结构出现裂缝，这种裂缝称之为荷载裂缝。混凝土配合比不良会造成混凝土塑性沉降裂缝，一般是混凝土配合比中，粗骨料级配不连续、数量不够，砂率及水灰比不当所造成的裂缝。
3、大体积混凝土裂缝的主要防治措施
3.1 选择合适的原材料。混凝土的收缩裂缝往往在施工的早期就产生了，其自身收缩是混凝土硬化过程中水泥与水发生水化反应生成新的化学物质，导致自身体积缩小。混凝土自身收缩的大小与水灰比、细掺料的活性、水泥细度等因素有关。用水量越大，水灰比越高，混凝土收缩越大；水泥细度越大，混凝土的收缩越大，且发生的收缩时间越长；因此选用大的骨料，并尽可能的多用骨料，则可以减小干缩，同时要严格控制粗细骨料的含泥量。
3.2 控制温度。①减少混凝土中的水泥用量，改善骨料级配，优化混凝土配合比。在大体积混凝土中掺入一定量的粉煤灰，可以增加混凝土的密实度，提高抗渗能力，改善混凝土的工作度，降低最终收缩值，利用粉煤灰作混凝土的掺合料，降低大体积混凝土的水泥水化热引起的内部温升，提高混凝土的后期强度及其抗裂能力；②降低混凝土的浇筑温度，拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却；③减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热（热天浇筑）；④埋设水管，冷水降温；⑤规定合理拆模时间，气温骤降时做好混凝土表面保温措施，避免混凝土表面发生急剧温度梯度；⑥在寒冷季节，对在施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，采取保温措施。
3.3 改善约束条件合理分缝分块，缩短混凝土分块长度；避免基础过大起伏；合理安排施工工序。
3.4 添加外加剂，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加强养护，防止表面干缩，防止开裂，提高混凝土的耐久性。混凝土中存在大量的毛细孔道，水蒸发后会使毛细管中产生张力，导致混凝土干缩变形。若增大毛细孔径可降低表面张力，但会影响混凝土强度，这就是表面张力理论，早在六十年代就已在国际上被认可；水灰比也是影响混凝土收缩的重要因素之一，使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25%；此外，水泥用量也严重影响了混凝土收缩率，掺加减水防裂剂的混凝土在保持混凝土强度的条件下可减少15%的水泥用量，其体积用增加骨料用量来补充，用减水防裂剂改善水泥浆稠度，控制混凝土泌水，以减少沉缩变形。混凝土缓凝时间适当，可以控制因水泥长期不凝而带来的塑性收缩。另外，减水防裂剂可有效地提高混凝土抗拉强度，大幅提高混凝土的抗裂性能；掺加外加剂一方面可有效地提高混凝土的抗碳化性，减少混凝土的碳化收缩，另一方面在混凝土表面形成微膜，可减少水分蒸发，防止干燥收缩。
3.5 提高施工质量。加强混凝土浇筑过程中的振捣控制，保证混凝土内部组织密实，达到提高混凝土极限拉伸值的目的。
3.6混凝土的早期养护。 实践证明，混凝土常见的裂缝，大多数是不同深度的表面裂缝，其主要原因是温度梯度造成的，寒冷地区的温度骤降也是容易形成裂缝的。因此说混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要；从温度应力观点出发，现场保温应达到下述要求：（1）防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度，防止表面裂缝。（2）防止混凝土超冷，应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土的使用期的稳定温度。（3）防止老混凝土过冷，以减少新老混凝土间的约束。 新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求而有余。但由于蒸发等原因常常引起水分损失，从而推迟或防碍水泥的水化，表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响。
4、结束语
大体积混凝土的裂缝对施工及其构筑物危害很大，严重影响了构筑物的安全使用。在施工时一定要严格把关，具体施工中要靠我们多观察、多比较，出现问题后多分析、多总结，结合多种预防处理措施，混凝土的裂缝是完全可以避免的。
参考文献：
[1]《大体积混凝土施工规范》GB50496—2009
[2]周富荣.养护对混凝土早期收缩和开裂的影响[D].浙江大学，2006.
摘要：大体积混凝土裂缝控制是施工的一个技术难题，通过近几年来的现场实践及查阅相关的技术资料，对混凝土裂缝产生的原因、防止混凝土产生裂缝的施工控制措施进行简要的阐述。
关键词：大体积混凝土；裂缝；预防措施
1、大体积混凝土产生裂缝的种类
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。这种收缩裂缝有时会贯穿全断面，成为结构裂缝。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。降温阶段经历时间较长，大约从3d～5d开始，延续1个月或更长时间。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。
1.3深层裂缝
深层裂缝部分地切断了结构断面，也有一定危害性。
2、大体积混凝土裂缝产生的主要原因
大体积混凝土结构裂缝的发生是由多种因素引起的，各类裂缝产生的主要影响因素如下：
2.1 水泥水化热的影响
水泥水化过程中放出大量的热，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 ～550kg/m3来计算，每立方米混凝土将释放出17500KJ～27500的热量，从而使混凝土内部温度升高（可达70℃左右，甚至更高）尤其对大体积混凝土来讲，这种现象更加严重，因为混凝土内部和表面的散热条件不同，故混凝土中心温度很高，就会形成温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时混凝土表面就会产生裂缝。
2.2 混凝土的收缩
混凝土在空气中硬结时体积减小的现象称为混凝土收缩。混凝土在不受外力的情况下的这种自发变形，受到外部约束时（支撑条件、钢筋等），将在混凝土中产生拉应力，使得混凝土开裂。引起混凝土的裂缝主要有塑性收缩、干燥收缩和温度收缩等三种。在硬化初期主要是水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化，后期主要是混凝土内部自由水分蒸发而引起的干缩变形。
2.3 外界气温湿度变化的影响
大体积混凝土结构在施工期间，外界气温的变化对防止大体积混凝土裂缝的产生起着很大的影响。混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温度和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。浇筑温度与外界气温有着直接关系，外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也就会愈高；如果外界温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温差梯度。如果外界温度的下降过快，会造成很大的温度应力，极其容易引发混凝土的开裂。另外外界的湿度对混凝土的裂缝也有很大的影响，外界的湿度降低会加速混凝土的干缩，也会导致混凝土裂缝的产生。2.4 其他因素的影响
建筑物基础的不均匀沉降也会产生裂缝，这种裂缝会随着基础沉降而不断的增大，待地基下沉稳定后，将不会变化。超荷载使用或未达到设计过早加荷载导致结构出现裂缝，这种裂缝称之为荷载裂缝。混凝土配合比不良会造成混凝土塑性沉降裂缝，一般是混凝土配合比中，粗骨料级配不连续、数量不够，砂率及水灰比不当所造成的裂缝。
3、大体积混凝土裂缝的主要防治措施
3.1 选择合适的原材料。混凝土的收缩裂缝往往在施工的早期就产生了，其自身收缩是混凝土硬化过程中水泥与水发生水化反应生成新的化学物质，导致自身体积缩小。混凝土自身收缩的大小与水灰比、细掺料的活性、水泥细度等因素有关。用水量越大，水灰比越高，混凝土收缩越大；水泥细度越大，混凝土的收缩越大，且发生的收缩时间越长；因此选用大的骨料，并尽可能的多用骨料，则可以减小干缩，同时要严格控制粗细骨料的含泥量。
3.2 控制温度。①减少混凝土中的水泥用量，改善骨料级配，优化混凝土配合比。在大体积混凝土中掺入一定量的粉煤灰，可以增加混凝土的密实度，提高抗渗能力，改善混凝土的工作度，降低最终收缩值，利用粉煤灰作混凝土的掺合料，降低大体积混凝土的水泥水化热引起的内部温升，提高混凝土的后期强度及其抗裂能力；②降低混凝土的浇筑温度，拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却；③减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热（热天浇筑）；④埋设水管，冷水降温；⑤规定合理拆模时间，气温骤降时做好混凝土表面保温措施，避免混凝土表面发生急剧温度梯度；⑥在寒冷季节，对在施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，采取保温措施。
3.3 改善约束条件合理分缝分块，缩短混凝土分块长度；避免基础过大起伏；合理安排施工工序。
3.4 添加外加剂，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加强养护，防止表面干缩，防止开裂，提高混凝土的耐久性。混凝土中存在大量的毛细孔道，水蒸发后会使毛细管中产生张力，导致混凝土干缩变形。若增大毛细孔径可降低表面张力，但会影响混凝土强度，这就是表面张力理论，早在六十年代就已在国际上被认可；水灰比也是影响混凝土收缩的重要因素之一，使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25%；此外，水泥用量也严重影响了混凝土收缩率，掺加减水防裂剂的混凝土在保持混凝土强度的条件下可减少15%的水泥用量，其体积用增加骨料用量来补充，用减水防裂剂改善水泥浆稠度，控制混凝土泌水，以减少沉缩变形。混凝土缓凝时间适当，可以控制因水泥长期不凝而带来的塑性收缩。另外，减水防裂剂可有效地提高混凝土抗拉强度，大幅提高混凝土的抗裂性能；掺加外加剂一方面可有效地提高混凝土的抗碳化性，减少混凝土的碳化收缩，另一方面在混凝土表面形成微膜，可减少水分蒸发，防止干燥收缩。
3.5 提高施工质量。加强混凝土浇筑过程中的振捣控制，保证混凝土内部组织密实，达到提高混凝土极限拉伸值的目的。
3.6混凝土的早期养护。 实践证明，混凝土常见的裂缝，大多数是不同深度的表面裂缝，其主要原因是温度梯度造成的，寒冷地区的温度骤降也是容易形成裂缝的。因此说混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要；从温度应力观点出发，现场保温应达到下述要求：（1）防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度，防止表面裂缝。（2）防止混凝土超冷，应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土的使用期的稳定温度。（3）防止老混凝土过冷，以减少新老混凝土间的约束。 新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求而有余。但由于蒸发等原因常常引起水分损失，从而推迟或防碍水泥的水化，表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响。
4、结束语
大体积混凝土的裂缝对施工及其构筑物危害很大，严重影响了构筑物的安全使用。在施工时一定要严格把关，具体施工中要靠我们多观察、多比较，出现问题后多分析、多总结，结合多种预防处理措施，混凝土的裂缝是完全可以避免的。
参考文献：
[1]《大体积混凝土施工规范》GB50496—2009
[2]周富荣.养护对混凝土早期收缩和开裂的影响[D].浙江大学，2006.