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【摘 要】 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，本文主要就是介绍了大体积混凝土的概念，依据大体积混凝土的类型，分析了大体积混凝土裂缝的成因，论述了在原材料控制、设计构造及施工方面进行裂缝控制的综合措施，以供借鉴。
【关键词】 大体积混凝土；防裂；技术措施
引言：
在大体积混凝土裂缝控制上，只要做好混凝土配合比设计，严格施工并做好质量控制，重视混凝土养护，同步监测并控制好混凝土温度，以避免混凝土有害裂缝的产生，从而确保混凝土结构的整体性、耐久性和安全性。
1、大体积混凝土概述
在我国GB50496-2009大体积混凝土施工规范中，将大体积混凝土定义为：混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体积混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。
在美国，将大体积混凝土定义为：在任何就地浇筑的大体积混凝土结构中，其尺寸大小及采取措施有效解决由于水化热问题导致的体积变形，以最大限度来减少开裂现象。
在日本，将大体积混凝土定义为：混凝土结构断面的最小尺寸必须在80cm以上，且由于水化热问题引起的混凝土内部最高温度与外界温差预计会超过25℃。
研究表明，大体积混凝土裂缝的产生主要是由于结构变形化导致的，包括温度、收缩、不均匀沉降等多种影响因素。在混凝土结构中，当体积变形受到约束产生的应力超过其当时的抗拉强度时（见图1），就引起裂缝。
在大体积混凝土裂缝中，按照深度的不同，可分为贯穿裂缝、深层裂缝和表面裂缝三种（见图2）。在混凝土结构中，表面裂缝在受到载荷等因素影响下，发展成为深层裂缝，再形成贯穿裂缝。在这三种裂缝中，贯穿裂缝的危害性最严重，它切断了结构断面，破坏结构的整体性和稳定性的可能性极大。部分深层裂缝切断了混凝土结构的断面，危害性次之。表面裂缝是混凝土结构中最常见的，一般危害性较小。
在混凝土结构中，出现裂缝并不是绝对的会影响结构安全。混凝土结构在建设和使用过程中，出现了不同程度的裂缝，这是一个普遍现象。在大面积混凝土结构中，无害裂缝只要稍加处理，结构仍可正常使用。有害裂缝，特别是贯穿全断面的结构性裂缝，会给结构带来质量隐患，一定要加以控制，否则，将影响工程建设的质量和使用寿命。
在现代建筑施工中，大体积混凝土经常涉足。在基础工程中，如混凝土底板、深梁、厚大的桩基承台等；还有在上部结构中，如巨型柱、高层建筑的转换梁或板、防辐射结构等。
2、大体积混凝土裂缝类型及特征
混凝土裂缝按成因分为两类：一是结构型裂缝，是由外荷载引起的；二是材料型裂缝，是由非受力变形引起的。材料型裂缝包括温度裂缝和收缩裂缝（包括干燥收缩，塑性收缩，自身收缩，碳化收缩等），该裂缝随环境湿度和温度而变化，随时间而发展，本文讨论的仅是材料型裂缝。
材料型裂缝以其形成的深度不同，又分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝三种。表面裂缝的走向一般无规律性，深层和贯穿裂缝的走向一般与主筋平行或接近平行。表面裂缝常出现在混凝土浇筑后1～2d，深层和贯穿裂缝常出现在混凝土浇筑后21d左右。贯穿裂缝切断了结构断面，可能破坏结构的整体性和稳定性，其危害性是较严重的；而深层裂缝部分地切断了结构断面，也有一定危害性；表面裂缝发生于混凝土结构的表层范围，一般危害性较小，但在温度应力和外力作用下，可能会发展成为深层裂缝或贯穿裂缝。
3、大体积混凝土裂缝的成因分析
3.1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構件抗拉强度小，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。
3.2混凝土收缩的影响
在大体积混凝土构件浇筑完毕后会在自然力如风、光照等的作用下表面失水，从而引起混凝土表面的硬化收缩，这种收缩的形式一般可以细化为塑性收缩和干缩，其中塑性收缩是发生在浇筑后的四五个小时之内，这种收缩力会受到混凝土内部的粗骨料以及钢筋的阻抗而在内部产生拉应力，当这个拉应力大过混凝土抗拉强度就会产生沿着钢筋方向的裂缝，一般这种裂缝深度较深；而干缩是由于混凝土表面失水速度过快，远远大于混凝土内部失水速度，因此表面收缩量较大，当这种收缩力大于其抗拉强度时就产生了沿着混凝土构件表面的不规则裂缝。
3.3混凝土内外温差的影响
构成混凝土的主要材料水泥本身会产生大量的水化热，在混凝土浇筑完毕后其内部会产生一系列的化学反应，这些都导致了在混凝土结构的内部温度的上升，另外一方面由于大体积混凝土厚度较大，传热系数低，外部与外界环境接触，很快达到环境温度，而大量的热积聚在内部无法散发，这就形成了较大的内外温差，这种温度梯度使混凝土内部膨胀而外部收缩，当拉应力的作用大于混凝土的抗拉强度就会产生裂缝，而且这种裂缝较为常见，并危害很大，必须采取措施尽量消除。
4、大体积混凝土防裂技术措施
4.1设计构造方面的技术措施
主要包括设置缓冲层、滑动层，增设暗梁，合理配筋，合理设置施工缝，合理制定温控指标，减少约束应力，避免应力集中等措施。本文主要介绍设置缓冲层、增设暗梁及避免应力集中。 1）设置缓冲层。在混凝土施工中，可采用一定厚度的聚苯乙烯泡沫或沥青木丝板在键槽等位置作垂直隔离（见图2），以减缓混凝土收缩时的侧向压力。
2）增设暗梁。在混凝土施工时，可在施工缝等薄弱部位增配钢筋（见图3），能够有效防止因约束应力产生的裂缝及边墙上部因边缘效应产生的裂缝。
3）避免应力集中。在混凝土结构中，可在孔洞或截面突变处增配钢筋或设置过渡段的措施（见图4），能够有效缓解由于温度和收缩产生的应力集中导致的开裂问题。
4.2原材料方面的技术措施
主要是通过减少用水量和水泥用量来减少水化热，主要措施包括：
1）合理选择水泥。为减少水化热产生的热量，尽量采用中、低热水泥为宜。
2）合理选用骨料。在施工中，为减少水泥用量，降低水化热，应尽量选用粒径较大、级配良好的石子。在无筋或少筋的混凝土结构中，可掺加不超过混凝土体积25%的大块石。细骨料选择以中、粗砂为宜，且严格控制其中的含泥量。
3）合理选用外掺料。在混凝土配合比设计中，掺入适量的粉煤灰代替部分水泥，能有效减少水化热。但要注意到在混凝土中掺加粉煤灰会导致其早期强度降低。
4.3施工方面采取的技术措施
对大体积混凝土来说，控制其裂缝产生的最重要工作就是在施工过程中掌握好相关技术要点，具体来说有以下几个方面。
第一，为降低混凝土的入模温度，可在搅拌混凝土时用冰冷的地下水来搅拌混凝土，或者向搅拌机内添加冰屑等实现混凝土的降温，尽量避免高温环境下浇筑，使浇筑后的混凝土构件初始温度大幅降低，有利于控制温度裂缝。
第二，在混凝土浇筑过程中要做好振捣与二次振捣工作，以增强混凝土构件的整体性和密实度，在振捣过程中要掌握快插慢拔的要点，并在振捣上一层混凝土时保证振捣棒插入到下一层混凝土中。
第三，为使混凝土构件内部的温度得以有效导出，可在浇筑混凝土之前在模板的内侧空间预埋可通入循环冷却水的金属水管，在混凝土浇筑完毕后投入循环冷却水，通过流动的水将混凝土内部的热量带出，以降低混凝土构件内外温差，从而有效消除温度梯度，减少裂缝产生的概率。
第四，要做好大体积混凝土温度的监控工作，在浇筑之前，对水泥水化热进行测定，浇筑过程中对浇筑完毕的表面及表面以下一定深度的温度进行不少于一天两次的监控，以掌握大体积混凝土的实时状态，如发现异常可采取及时有效的措施。
第五，为抵抗裂缝的产生，可在适当部位设置预留的伸缩缝，将整个混凝土构件分割成若干部分，另外也可在部分位置采用微膨胀混凝土施工以补偿各种原因引起的表面收缩。
4.4大体积混凝土养护
混凝土的养护采用外蓄内散综合养护措施。外蓄是在混凝土表面覆盖二层塑料薄膜和草袋，即先一层塑料薄膜，后二层麻袋，再一层塑料薄膜，以保证混凝土内外温度差不超过25℃。内散是在混凝土内部设置冷却水管，在现场配置循环调温水箱，使混凝土内部降温完全处于受控状态，减少混凝土内外温差过大，确保混凝土的温度应力始终小于抗裂强度。养护时间为20d（不少于15d），拆模后立即回填土或再用麻袋覆盖保护。
5、结束语
近年来，我国经济高速发展，基础设施建设大规模开展，很多大型水坝、特大型桥梁工程等日益增多，大体积混凝土应用越来越广。在应用大体积混凝土的工程中，经常会出现很多裂缝，这对建筑物结构的整体性、安全性及耐久性会产生很大的影响。因此，减少大体积混凝土裂缝是大型工程建设中至关重要的一环。
参考文献：
[1]李跃.大体积混凝土的温控和防裂技术研究[D].武汉理工大学，2004.
[2]李树奇.大体积混凝土防裂技术措施的研究[D].天津大学，2004.
[3]李政鵬.大体积混凝土温控防裂相关问题研究[D].郑州大学，2012.
[4]戴镇潮.大体积混凝土的防裂[J].混凝土，2001，09：9-11.
[5]张伟.大体积混凝土温度场模拟分析及防裂关键技术研究[D].湖北工业大学，2008.
【关键词】 大体积混凝土；防裂；技术措施
引言：
在大体积混凝土裂缝控制上，只要做好混凝土配合比设计，严格施工并做好质量控制，重视混凝土养护，同步监测并控制好混凝土温度，以避免混凝土有害裂缝的产生，从而确保混凝土结构的整体性、耐久性和安全性。
1、大体积混凝土概述
在我国GB50496-2009大体积混凝土施工规范中，将大体积混凝土定义为：混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体积混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。
在美国，将大体积混凝土定义为：在任何就地浇筑的大体积混凝土结构中，其尺寸大小及采取措施有效解决由于水化热问题导致的体积变形，以最大限度来减少开裂现象。
在日本，将大体积混凝土定义为：混凝土结构断面的最小尺寸必须在80cm以上，且由于水化热问题引起的混凝土内部最高温度与外界温差预计会超过25℃。
研究表明，大体积混凝土裂缝的产生主要是由于结构变形化导致的，包括温度、收缩、不均匀沉降等多种影响因素。在混凝土结构中，当体积变形受到约束产生的应力超过其当时的抗拉强度时（见图1），就引起裂缝。
在大体积混凝土裂缝中，按照深度的不同，可分为贯穿裂缝、深层裂缝和表面裂缝三种（见图2）。在混凝土结构中，表面裂缝在受到载荷等因素影响下，发展成为深层裂缝，再形成贯穿裂缝。在这三种裂缝中，贯穿裂缝的危害性最严重，它切断了结构断面，破坏结构的整体性和稳定性的可能性极大。部分深层裂缝切断了混凝土结构的断面，危害性次之。表面裂缝是混凝土结构中最常见的，一般危害性较小。
在混凝土结构中，出现裂缝并不是绝对的会影响结构安全。混凝土结构在建设和使用过程中，出现了不同程度的裂缝，这是一个普遍现象。在大面积混凝土结构中，无害裂缝只要稍加处理，结构仍可正常使用。有害裂缝，特别是贯穿全断面的结构性裂缝，会给结构带来质量隐患，一定要加以控制，否则，将影响工程建设的质量和使用寿命。
在现代建筑施工中，大体积混凝土经常涉足。在基础工程中，如混凝土底板、深梁、厚大的桩基承台等；还有在上部结构中，如巨型柱、高层建筑的转换梁或板、防辐射结构等。
2、大体积混凝土裂缝类型及特征
混凝土裂缝按成因分为两类：一是结构型裂缝，是由外荷载引起的；二是材料型裂缝，是由非受力变形引起的。材料型裂缝包括温度裂缝和收缩裂缝（包括干燥收缩，塑性收缩，自身收缩，碳化收缩等），该裂缝随环境湿度和温度而变化，随时间而发展，本文讨论的仅是材料型裂缝。
材料型裂缝以其形成的深度不同，又分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝三种。表面裂缝的走向一般无规律性，深层和贯穿裂缝的走向一般与主筋平行或接近平行。表面裂缝常出现在混凝土浇筑后1～2d，深层和贯穿裂缝常出现在混凝土浇筑后21d左右。贯穿裂缝切断了结构断面，可能破坏结构的整体性和稳定性，其危害性是较严重的；而深层裂缝部分地切断了结构断面，也有一定危害性；表面裂缝发生于混凝土结构的表层范围，一般危害性较小，但在温度应力和外力作用下，可能会发展成为深层裂缝或贯穿裂缝。
3、大体积混凝土裂缝的成因分析
3.1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構件抗拉强度小，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。
3.2混凝土收缩的影响
在大体积混凝土构件浇筑完毕后会在自然力如风、光照等的作用下表面失水，从而引起混凝土表面的硬化收缩，这种收缩的形式一般可以细化为塑性收缩和干缩，其中塑性收缩是发生在浇筑后的四五个小时之内，这种收缩力会受到混凝土内部的粗骨料以及钢筋的阻抗而在内部产生拉应力，当这个拉应力大过混凝土抗拉强度就会产生沿着钢筋方向的裂缝，一般这种裂缝深度较深；而干缩是由于混凝土表面失水速度过快，远远大于混凝土内部失水速度，因此表面收缩量较大，当这种收缩力大于其抗拉强度时就产生了沿着混凝土构件表面的不规则裂缝。
3.3混凝土内外温差的影响
构成混凝土的主要材料水泥本身会产生大量的水化热，在混凝土浇筑完毕后其内部会产生一系列的化学反应，这些都导致了在混凝土结构的内部温度的上升，另外一方面由于大体积混凝土厚度较大，传热系数低，外部与外界环境接触，很快达到环境温度，而大量的热积聚在内部无法散发，这就形成了较大的内外温差，这种温度梯度使混凝土内部膨胀而外部收缩，当拉应力的作用大于混凝土的抗拉强度就会产生裂缝，而且这种裂缝较为常见，并危害很大，必须采取措施尽量消除。
4、大体积混凝土防裂技术措施
4.1设计构造方面的技术措施
主要包括设置缓冲层、滑动层，增设暗梁，合理配筋，合理设置施工缝，合理制定温控指标，减少约束应力，避免应力集中等措施。本文主要介绍设置缓冲层、增设暗梁及避免应力集中。 1）设置缓冲层。在混凝土施工中，可采用一定厚度的聚苯乙烯泡沫或沥青木丝板在键槽等位置作垂直隔离（见图2），以减缓混凝土收缩时的侧向压力。
2）增设暗梁。在混凝土施工时，可在施工缝等薄弱部位增配钢筋（见图3），能够有效防止因约束应力产生的裂缝及边墙上部因边缘效应产生的裂缝。
3）避免应力集中。在混凝土结构中，可在孔洞或截面突变处增配钢筋或设置过渡段的措施（见图4），能够有效缓解由于温度和收缩产生的应力集中导致的开裂问题。
4.2原材料方面的技术措施
主要是通过减少用水量和水泥用量来减少水化热，主要措施包括：
1）合理选择水泥。为减少水化热产生的热量，尽量采用中、低热水泥为宜。
2）合理选用骨料。在施工中，为减少水泥用量，降低水化热，应尽量选用粒径较大、级配良好的石子。在无筋或少筋的混凝土结构中，可掺加不超过混凝土体积25%的大块石。细骨料选择以中、粗砂为宜，且严格控制其中的含泥量。
3）合理选用外掺料。在混凝土配合比设计中，掺入适量的粉煤灰代替部分水泥，能有效减少水化热。但要注意到在混凝土中掺加粉煤灰会导致其早期强度降低。
4.3施工方面采取的技术措施
对大体积混凝土来说，控制其裂缝产生的最重要工作就是在施工过程中掌握好相关技术要点，具体来说有以下几个方面。
第一，为降低混凝土的入模温度，可在搅拌混凝土时用冰冷的地下水来搅拌混凝土，或者向搅拌机内添加冰屑等实现混凝土的降温，尽量避免高温环境下浇筑，使浇筑后的混凝土构件初始温度大幅降低，有利于控制温度裂缝。
第二，在混凝土浇筑过程中要做好振捣与二次振捣工作，以增强混凝土构件的整体性和密实度，在振捣过程中要掌握快插慢拔的要点，并在振捣上一层混凝土时保证振捣棒插入到下一层混凝土中。
第三，为使混凝土构件内部的温度得以有效导出，可在浇筑混凝土之前在模板的内侧空间预埋可通入循环冷却水的金属水管，在混凝土浇筑完毕后投入循环冷却水，通过流动的水将混凝土内部的热量带出，以降低混凝土构件内外温差，从而有效消除温度梯度，减少裂缝产生的概率。
第四，要做好大体积混凝土温度的监控工作，在浇筑之前，对水泥水化热进行测定，浇筑过程中对浇筑完毕的表面及表面以下一定深度的温度进行不少于一天两次的监控，以掌握大体积混凝土的实时状态，如发现异常可采取及时有效的措施。
第五，为抵抗裂缝的产生，可在适当部位设置预留的伸缩缝，将整个混凝土构件分割成若干部分，另外也可在部分位置采用微膨胀混凝土施工以补偿各种原因引起的表面收缩。
4.4大体积混凝土养护
混凝土的养护采用外蓄内散综合养护措施。外蓄是在混凝土表面覆盖二层塑料薄膜和草袋，即先一层塑料薄膜，后二层麻袋，再一层塑料薄膜，以保证混凝土内外温度差不超过25℃。内散是在混凝土内部设置冷却水管，在现场配置循环调温水箱，使混凝土内部降温完全处于受控状态，减少混凝土内外温差过大，确保混凝土的温度应力始终小于抗裂强度。养护时间为20d（不少于15d），拆模后立即回填土或再用麻袋覆盖保护。
5、结束语
近年来，我国经济高速发展，基础设施建设大规模开展，很多大型水坝、特大型桥梁工程等日益增多，大体积混凝土应用越来越广。在应用大体积混凝土的工程中，经常会出现很多裂缝，这对建筑物结构的整体性、安全性及耐久性会产生很大的影响。因此，减少大体积混凝土裂缝是大型工程建设中至关重要的一环。
参考文献：
[1]李跃.大体积混凝土的温控和防裂技术研究[D].武汉理工大学，2004.
[2]李树奇.大体积混凝土防裂技术措施的研究[D].天津大学，2004.
[3]李政鵬.大体积混凝土温控防裂相关问题研究[D].郑州大学，2012.
[4]戴镇潮.大体积混凝土的防裂[J].混凝土，2001，09：9-11.
[5]张伟.大体积混凝土温度场模拟分析及防裂关键技术研究[D].湖北工业大学，2008.