张洪彬
随着社会经济的发展，工业与民用建筑中对大体积混凝土需求越来越多，同时对其质量要求越来越高，但大体积混凝土裂缝的质量问题也经常发生，给工程质量和结构安全造成隐患。
（一）大体积混凝土裂缝产生的原因
大体积混凝土生产裂缝的原因是复杂的，综合的。但是，大体积混凝土的裂缝主要原因是由于水泥水化热引起温度变化造成的。
大体积混凝土工程，水泥用量多，结构截面大，因此，混凝土浇筑后，水泥放出大量水化热，混凝土温度升高。由于混凝土导热不良，体积过大，相对散热较小。因此，在其表面形成较大的温度梯度，从而引起较大的表面拉应力。同时，此时混凝土的龄期很短，抗拉强度很低，温差产生的表面拉应力，超过此时的混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土表面产生表面裂缝。此种裂缝一般产生在混凝土浇筑后的第3天（升温阶段）。
（二）影响大体积混凝土裂缝产生的主要因素分析
混凝土裂缝产生的另一个主要原因是，为了满足施工和易性的要求，通常混凝土中所加水量比水泥水化所需水量要多很多，多余的水为游离水，游离水蒸发，引起体积收缩，收缩变形受到限制，在混凝土中产生拉应力，当拉应力超过混凝土当时的极限抗拉强度时，混凝土就开裂，加剧了混凝土中裂缝的产生。因此，冷缩、干缩，限制条件是裂缝产生的主要因素。
1.冷缩影响
当浇筑温度高时，内外温差和总降温差增大，容易引起表面裂缝和贯通裂缝。水泥的水化作用是混凝土的主要内热源，是影响温差的关键因素，在大体积混凝土中单方水泥用量和水泥品种选择至关重要。
2.干缩变形影响分析
干缩是混凝土中自由水蒸发，引起体积收缩变形。新拌混凝土中只有20%的水参与水化，80%的水在硬化过程中要蒸发，干缩这是一个不可忽视的变形因素，它的增加，也就相应增加了裂缝加剧的条件。
3.限制条件的影响分析
基层对混凝土的限制；
地基对混凝土基础的限制；
外部限制；
模板对混凝土的限制；
已硬化混凝土对后浇混凝土的限制；
限制条件；
混凝土内部与表面相互限制；
内部限制；
先浇混凝土对后浇混凝土的限制。
（三）控制大体积混凝土裂缝的方法
控制大体积混凝土开裂从两方面入手。一方面，提高混凝土的抗裂强度，使其足够大，大到各种因素引起的开裂应力小于它的抗裂强度，另一方面，控制各种温度应力，使其尽可能小，永远小于混凝土的抗裂强度。
1.提高混凝土抗裂强度的方法
（1）掺膨胀剂。在混凝土中掺入膨胀剂，使混凝土在硬化过程中产生体积膨胀，可以部分或全部补偿硬化过程中的冷缩和干缩，减免混凝土的开裂。现在商品膨胀剂有UEA膨胀剂，FH复合膨胀剂，FN明矾石膨胀剂；PG硫铝酸盐型膨胀剂。
（2）采用纤维混凝土。在混凝土中掺入1%的钢纤维，其抗拉强度可提高19%～78%，掺入2%的钢纤维，可提高32%～92%。
（3）配温度筋。合理配筋可以提高混凝土的极限抗拉值，而且当钢筋的直径较细，间距较密时，效果明显，基础工程，中间配筋少，增加一些温度筋，可提高抗裂性。
（4）提高混凝土的强度。混凝土的强度等级提高，同时抗拉强度也提高，增加了抗裂强度，可以通过选用高标号水泥，减小水灰比的合理的施工工艺。
（5）降低干缩。应减少干缩率。影响干缩率的主要因素有骨料，养护条件，水灰比，掺和料等。
2.降低混凝土的温度，控制温度应力(www.xing528.com)
（1）减少水泥用量。水泥水化放热是混凝土升温的内热源，降低水泥用量，就减少了水化热。一般方法有：减小坍落度，掺大块石，减小砂率，使用减水剂，塑化剂，掺混合材（如粉煤灰）。
（2）使用低热水泥。选用低水化热的水泥，如矿渣水泥，明矾石水泥，大坝水泥，减少水化热引起的温度升高。尤其在气温较高的夏季，应坚决避免使用水化热高的普通水泥和早强水泥。
（3）降低浇筑温度差。浇筑温度低可以降低最高温升。避免炎热的夏季施工，不宜中午浇筑，对原材料实行预冷却；在拌制混凝土时加入冰水，可以使混凝土的入模初始温度保持在一个较低的水平。
（4）强制降温。在已经浇筑的混凝土内部预埋水管，通入冷却水，降低混凝土内部的最高温度。
3.减小限制
（1）减小外部限制。大体积混凝土一般是厚实体重的整体浇筑结构物，地基对其限制十分明显，减小地基限制的方法是一方面设置滑动层，即在块体与地基之间设置砂垫层或沥青油毡层或施工缝，后浇缝。允许块体自由变形。避免开裂。
（2）减小内部限制。内部限制主要是内外温差过大造成的，解决的方法是加强保温养护，控制内外温差，降温速率，保证湿度。保温法有覆盖法，暖棚法，蓄水法。覆盖法就是在混凝土浇筑完毕，用保温材料，锯末，草袋，塑料布覆盖在混凝土上面；暖棚法是在块体上面搭设大棚，通过人工加热使棚内空气满足温控条件。蓄水法是在混凝土终凝后，在块体表面蓄一定高度的水，利用水的导热系数低，达到隔热保温效果。
（四）大体积混凝土施工工艺
大体积混凝土，水化热引起的温度升高，为了防止裂缝的开展，着重从控制温升，延缓降温速率，减少混凝土收缩，提高混凝土极限拉伸，增加设计构造等方面采取了以下技术措施。
1.配合比设计
根据实际情况和试验资料，采用低热水泥。掺入掺和料如磨细矿粉、粉煤灰和减水剂、膨胀剂，只要对掺和料、缓凝剂、膨胀剂、减水剂等选择合适，通过试配完全可以大大降低每立方米混凝土的水泥用量，降低混凝土的最高绝热温升，从根本上解决升温阶段的裂缝产生。按照混凝土强度等级要求进行配合比设计，采用集料泵送混凝土砂率应在40%～45%，在满足可泵性前提下，尽量降低砂率。坍落度在满足泵送的条件下尽量选择小值，以减少收缩变形。
2.掺加剂
（1）减水剂。在配合比中掺入减水剂，改善了和易性，满足泵送要求，减少水泥用量。
（2）膨胀剂。掺入膨胀剂，等量取代水泥，补偿冷缩与收缩变形。
3.构造处理
为有效控制大体积混凝土开裂，设置温度筋，提高配筋率，分散应力，提高了抗裂性。
4.混凝土浇筑
混凝土下料振捣时按“分层、分段、连续不断地薄层浇筑”的原则进行，混凝土浇筑至设计标高后，用长刮杠刮平，清除残余浮浆后用木抹子打光，最好使用专用抹光机，混凝土在浇筑振捣过程中的泌水应予以排除，混凝土收水后用木抹子反复抹压，压闭混凝土表面毛细孔，宜尽可能采用二次振捣工艺，以提高混凝土密实度和抗拉强度，对大面积的板面要进行拍打振实，去除浮浆，实行二次抹面，以减少表面收缩裂缝，提高混凝土防水性能和表面观感。
5.温度测试
测温工作是大体积混凝土施工中为掌握内部温度变化而采取相应措施达到控制裂缝开展的重要手段。通过测温，得出结构物内部温度和表面温度，计算出温差，以此为依据，采取经济有效的养护方法，控制温升和降温速率，防止产生有害裂缝。根据经验，大体积混凝土的温差变化在1～72h内波动最大，因此在这段时间现场值班不间断测量，测试频率为每2h一次，测试时要求记录以下数据：
（1）混凝土入模温度。
（2）每次测温时间，各测点温度值。
（3）各部位保温材料的覆盖和去除时间。
（4）浇水养护或恢复保温时间。
（5）异常情况如雨、风等发生的时间。
测温前确定混凝土内中心温度与表面薄膜下温差超过25℃时，必须采取保温应急措施，现场采取停止浇水养护和覆盖双层干麻袋后在1h内即以提高表面温度来降低内外温差。常用的测温方法有热电偶，电子测温，玻璃温度计。
6.养护
养护是大体积混凝土施工中一项十分关键的工作。养护主要是保持适宜的温度和湿度，以便控制混凝土内表温差，促进混凝土强度的正常发展及防止混凝土裂缝的产生和发展。考虑经济的原则，采用废旧水泥编织袋内装锯末和一层塑料布养护，既保温又保湿，达到了使混凝土强度顺利增长和温度控制的目的，养护必须根据混凝土内表温差和降温速率，及时调整养护措施。根据工程的具体情况，应尽可能多养护一段时间，拆模后应立即回土或覆盖保护，同时预防近期骤冷气候影响，以控制内表温差，防止混凝土早期和中期裂缝。
综上所述，可以看到，大体积混凝土的裂纹是可以控制的，其关键就在于采取措施控制水泥水化热引起的温度变化，这样才能解决大体积混凝土裂纹的质量问题。
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