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摘要：随着社会经济的持续快速发展，城市化进程也不断加快，出现了许多大跨度、高层和超高层的建筑，从而大体积混凝土开始广泛应用，但大体积混凝土技术设计要求高、施工难度大，容易开裂，从大量的实践中证明，由于混凝土自身特性的原因，裂缝是不可避免的，但却是可控的，文章就从设计、施工、管理各方面提出了大体积混凝土裂缝的预防措施，以期为相关工程提供参考
关键词：大体积混凝土；裂缝成因；预防措施
1 大体积混凝土裂缝产生的分析
混凝土中产生裂缝有多种原因，主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性等。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝土的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。在钢筋混凝土中，拉应力主要是由钢筋承担，混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝土的边缘部位如果结构内出现了拉应力，则须依靠混凝土自身承担，而当混凝土的本身的粘结力等束缚力对这些应力不在能够承担时，裂缝便产生了。其过程主要有凝结前、凝结后两个阶段。
1.1 凝结前
在凝结前造成裂缝主要原因是在水化过程中水泥-水体系的体积变化产生的应力。当混凝土中的水泥与水发生反应，水泥水化物的体积会小于水泥和水的体积之和，加上混凝土内部自由水析出，混凝土内部会形成毛细管，毛细管张力会导致混凝土开裂；同时混凝土里水泥的水化反应是一个放热的反应，这种反应将使混凝土内部温度升高，产生体积膨胀，待水化反应减慢以后，混凝土体积会收缩，因而引起应力变化而使混凝土出现裂纹。
1.2 凝结后
在混凝土凝结后，混凝土的物理、化学反应并没有终止，而还在缓慢地持续。当混凝土置于未饱和空气中会由于水分丧失而引起干燥收缩。水分蒸发使干缩产生的拉应力大于砼的抗拉强度，使砼产生裂缝。它的主要特征是表面开裂，走向纵横交错，没有一定的规律，形似龟纹，缝宽和长度都很小既收缩裂缝；同时由于混凝土已经凝结，混凝土的热传导性将大大的降低，而混凝土中 的水化反应却并没有停止，混凝土里水泥的水化反应是一个放热的反应，这种反应将使混凝土内部温度升高，产生体积膨胀，待水化反应减慢以后，混凝土体积会收缩，因而引起应力变化而使混凝土出现裂纹，在以后内部的冷却期间会产生开裂。
当然除去水泥水化造成的原因之外还有很多，如水泥熟料锻烧不充分，氧化钙（CaO）和氧化镁（MgO）以游离状态存在，并且产生过量的石膏。因为它们的水化过程延迟或很慢，导致水泥已凝结硬化后继续水化而产生水化产物，又由于水化产物的体积比它原始游离caO和MgO等的体积大得多，这种在硬化的混凝土中的不均匀的体积膨胀使路面出现龟裂、断板等；骨料的级配不合理使用过多小颗粒细砂已及等，也会造成一定程度上的混凝土裂缝。
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2大体积混凝土裂缝控制措施
大体积混凝土结构物中的温度裂缝是无法避免的，因此必须要结合适当的方法控制缝隙的扩张。要想控制这种缝隙，需要从设计、原材料、施工方法等多方面入手，适当的降低温度应力、合理的提升材料的抗裂性能、完善材料的性能指标，这几种因素是互相关联相互制约的，应该结合具体晴况，综合分析。
2.1混凝土的配合比与结构设计
（1）通过各种试验和研究，选择最适合的大体积混凝土配合比。通过选用良好级配的粗细骨料，降低水灰比，并在混凝土中掺加粉煤灰和外加剂等，以降低水泥用量，减少水化热，从而可以降低混凝土所受的拉应力。设计混凝土配合比时，应适当增加粉煤灰掺量，采用低砂率、低坍落度、低水灰比，掺高效减水剂和高效引气剂等。
（2）为了有效提高大体积混凝土的抗裂能力，可采取增配构造钢筋。配筋应尽可能采用小直径、小间距，全截面含筋率控制在0.3％～0.5％之间，另外在混凝土表面增设金属扩张网等有效措施，有效地提高混凝土抗裂性能。
2.2混凝土的原材料控制
（1）水泥。宜选用水化热小、收缩性小低热矿渣水泥、粉煤灰水泥，或利用混凝土的后期强度（90－180天）以降低水泥用量，减少水化热。
（2）粗、细骨料。骨料在大体积混凝土中占比例最大，因此应选择具有线膨胀系数小、弹性模量低的骨料，且级配优良，一般来说，可以选用粒径4－40mm的粗骨料，尽量采用中粗砂，细度模数宜在2.6－2.9范同内。
（3）粉煤灰。为了增强混凝土的抗渗性、耐久性，减少收缩，控制水化热，可掺入适量的粉煤灰。对于高强混凝土，应通过试验掺入粉煤灰，掺量约15％－50％。
（4）外加剂。掺加适量的减水剂和引气剂，能在一定程度上使混凝土的单位水泥用量和用水量显著降低。
2.3施工过程控制
施工过程不规范也是造成混凝土裂缝的主要原因之一，具体表现在混凝土振捣不密实，粗骨料下沉，浮浆过多；混凝土浇筑后，初凝前没有及时二次抹压；养护不到位，表面水分散失快，产生干缩而导致开裂。
（1）浇筑大体积混凝土应选择较适宜的气温，尽量避开炎热天气浇筑。夏季可采用冷水或加冰来拌制混凝土，同时对骨料进行遮阳、风冷，在运输及浇筑过程中采用保温保湿等措施，降低混凝土的入仓温度。
（2）大体积混凝土宜分层浇筑、分层振捣，加强混凝土的浇灌振捣，控制振捣时间，提高密实度，或采用两次振捣技术，改善混凝土强度，提高抗裂性。在大体积混凝土浇筑过程中也可采用铺设冷却水管等有效措施，降低混凝土后期硬化时所产生的内外温差；在浇筑过程中，尽量采用薄层浇筑，加速混凝土的散热过程。混凝土尽可能晚拆模，拆模后混凝土表面温度不应下降15℃以上。
（3）养护是大体积混凝土施工的关键环节，主要目的是降低混凝土浇筑时内外温差值、减缓混凝土的降温速度，达到控制温度裂缝的目的。对于大体积混凝土的养护常采取自然养护和加热养护两种方式进行。其中，自然养护又可以分为覆盖浇水养护、薄膜布养护和养生液养护三种类型。浇水养护次数应能保持混凝土表面处于湿润状态，采用塑料薄膜布养护时，其表面全部应覆盖包裹严密，并应保证塑料布内有凝结水。采用养生液养护时，应按产品使用要求，均匀喷刷在混凝土外表面，不得漏喷刷。在不利于覆盖部位多可使用花管进行长流水养护。
2.4温度控制措施
为消除和削减裂缝现象，混凝土的测温工作必不可少，有效地在混凝土结构内埋设若干个测温点，以利于掌握混凝土内部温升与表面温度的变化值。在养护过程中应进行混凝土浇筑块体升降温、内外温差、降温速度及环境温度等监测，测温频次为：第 1－5天按照1次／2h测温，第6天后每1次／4h测温，测至温度稳定为止。混凝土内部温升的高峰值一般在4天内产生，3～4天内温度可上升到或接近最大温升，内外温差值可达到20℃左右。这些监测结果能及时反映现场混凝土浇筑体块内温度变化的实际情况，以及所采取的施工技术措施效果，为工程技术人员及时采取温控对策提供科学依据。
结语
大体积混凝土裂缝的产生，其原因是多种多样的。以目前我们的施工管理水平和技术管理水平，要彻底解决和消除大体积混凝土裂缝问题几乎是十分困难的。但只要我们能够积极分析造成大体积混凝土裂缝的主要原因，并针对其原因结合实际进行多方改进，就一定能够“预防为主”减少大体积混凝土的裂缝使损失降到最低。
参考文献
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［4］ 周氏、章定国、钮新强.水工混凝土结构设计手册［M］.北京：中国水利水电出版社，2000.
论文作者:囤荣岭,孙健一
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第4期
论文发表时间:2018/6/11
标签：混凝土论文; 体积论文; 水化论文; 裂缝论文; 应力论文; 水泥论文; 骨料论文; 《建筑学研究前沿》2018年第4期论文;