摘要：大體積混凝土具有結構厚、體形大、混凝土數量多、工程條件復雜和施工技術要求高等特點，因而在施工過程中若控制不當極易產生各種結構裂縫。筆者根據工作實踐，分析了大體積混凝土裂縫成因，并提出了相應的防治措施。
　　關鍵詞：大體積混凝土，裂縫，防治措施
　　改革開放以來，隨著國民經濟的快，速增長，建筑業出現了一派欣欣向榮的好景象。各種建筑物、構筑物的形體規模也不斷擴大，大體積混凝土在建筑工程中的應用也越來越廣泛。由于大體積混凝土具有結構厚、體形大、混凝土數量多、工程條件復雜和施工技術要求高等特點，因而在施工過程中若控制不當極易產生各種結構裂縫。這些裂縫往往給工程帶來不同程度的危害，甚至會造成人們的生命和財產的巨大損失，應當引起施工技術人員的高度注意。
　　一、 大體積混凝土的定義
　　現代建筑中時常涉及到大體積混凝土施工,如高層樓房基礎、大型設備基礎、水利大壩等。它主要的特點就是體積大，一般是指混凝土結構物中實體最小尺寸大于或等于1m。它的表面系數比較小，水泥水化熱釋放比較集中，內部溫升比較快。混凝土內外溫差較大時，會使混凝土產生溫度裂縫，影響結構安全和正常使用。按照美國混凝土協會（ACI）的規定：“任意體量的混凝土其尺寸大到足以必須采取措施減小由于體積變形引起的裂縫時。統稱為大體積混凝土。”日本建筑學會標準（JASS5）中規定：“結構斷面最小尺寸在80cm以上，同時水化熱引起混凝土內的最高溫度與外界氣溫之差，預計超過25℃的混凝土，稱為大體積混凝土。
　　二、 大體積混凝土裂縫產生的原因
　　大體積混凝土自澆筑開始，就要經受外界環境和其本身各種因素的作用，使混凝土中任一點的位移和變形不斷地變化，從而產生了應力。當應力超過了混凝土的極限強度，或極限變形值，混凝土就要產生裂縫。大體積混凝土裂縫產生的原因有以下幾方面。
　　1、水泥水化熱是大體積混凝土中的主要溫度因素
　　水泥水化熱是大體積混凝土中主要溫度因素。水化熱升溫常達30℃～50℃。混凝土在硬化過程中由于水泥水化作用在最初幾天產生大量的水化熱，由于混凝土導熱不良形成熱量的累積從而引起混凝土溫度升高和體積膨脹。大體積混凝土中心的水化熱升溫隨壁（或板）厚增加而增加，在升溫時混凝土未充分硬化部分的彈性模量很小因而升溫時壁內積累的壓應力數值不大。在降溫收縮時，混凝土本硬結，彈性模量很大，因此這種收縮引起很大的拉應力。澆注溫度加水化熱溫度構成最高溫度，如果不采取方法控制最高溫度值，不加強保溫措施以減少內外溫度差或不改善約束條件以減少溫度應力，勢必導致結構出現溫度裂縫，嚴重時可形成貫穿性裂縫。
　　2、外界氣溫變化的影響
　　大體積混凝土在施工階段，外界氣溫的變化影響是顯而易見的。因為外界氣溫越高，混凝土的澆注溫度也愈高；如果外界溫度下降，又增加混凝土的降溫幅度，特別是氣溫驟降，會大大增加外層混凝土與內部混凝土的溫差，這對大體積混凝土是極為不利的。溫度應力是由溫差所引起的溫度變形造成的，溫差越大，溫度應力也越大。在這種情況下，合理的溫度控制措施，防止混凝土內外溫差引起的過大溫度應力就顯得十分重要。
　　3、約束條件的影響
　　約束種類一般可概括為兩類：即外約束和內約束。外約束一般是指支座或其他外界因素對結構變形的約束；內約束指較大的斷面結構，由于內部非均勻的溫度及收縮分布，各質點變形不均勻而產生的互相約束。大體積混凝土由于溫度變化會產生變形，而這種變形又受到約束，便產生了應力，當應力超過某一數值時，便引起裂縫。
　　三、大體積混凝土裂縫防治措施
　　1、防止水化熱過大產生溫度裂縫的措施
　　（1）配制混凝土時，選用水化熱較低的水泥。
　　（2）選擇合適的砂石級配，在保證混凝土強度的前提下，盡量減少水泥用量或摻用混合材料（如粉煤灰），使水化熱相應降低。
　　（3）摻用木鈣減水劑或高效減水劑以減少用水量，增加混凝土的坍落度。
　　（4）降低混凝土的入模溫度。
　　（5）必要時采用人工導熱法，即在混凝土內部埋設冷卻管，用循環水降溫。
　　（6）夏季施工時，要有防護措施，盡量用低溫的水攪拌混凝土。
　　（7）用礦渣水泥或其他泌水性較大的水泥拌制混凝土，在澆筑完畢后應及時排除泌水。必要時可進行二次振搗。
　　2、合理選擇原材料，優化混凝土配合比
　　（1）水泥品種選擇和用量控制。水泥水化熱的大量積聚，使混凝土出現早期溫升和后期降溫現象。由于礦物成分及摻和料含量的不同，水泥的水化熱差異較大。為了降低水泥的水化熱、減小混凝土的體積變形，大體積混凝土應選用中熱或低熱的水泥品種，一般選用低水化熱的礦渣水泥，低熱的礦渣水泥比同標號的普通硅酸鹽水泥的水化熱可減少1/4左右。另外，在滿足混凝土強度和耐久性的前提下，盡量減少水泥的用量。
　　（2）摻加外加料。在混凝土中摻入一定量的粉煤灰后，在混凝土用水量不變的條件下，由于粉煤灰顆粒成球狀并具有“滾珠效應”，可以起到顯著改善混凝土和易性的效能。若保持混凝土拌合物原有的流動性不變，則可減少單位用水量，從而提高混凝土的密實性和強度。由此可見，在混凝土中摻入適量的粉煤灰，不僅可以滿足混凝土的和易性，還可以降低水化熱。
　　（3）摻加外加劑。在大體積混凝土工程中通常都摻入一定的外加劑，一般可在混凝土中加入粉煤灰或木質素磺酸鈣減水劑，如在混凝土中按水泥重量的0.25%摻減水劑，可減少10%左右的水泥。在降低混凝土成本同時，也大大改善了混凝土的性能。一方面，由于外摻劑取代了部分水泥用量，降低了水化熱，從而降低了混凝土內外部的溫差，有利于防裂；另一方面，這種減水劑可以緩凝，在大體積混凝土中可以避免冷接縫，提高工作性及流動性，有利于泵送。
　　（4）骨料的選擇。保證在滿足強度和施工性的前提下，應盡量增大粗細集料粒徑，可減少用水量，相同水灰比的情況下，減少了水泥用量，有利于減少水化熱的產生。同時，應嚴格控制粗細集料的含泥量，如粗細集料的含泥量過高，不僅增加了混凝土收縮，同時又降低了混凝土的抗拉強度，對混凝土的抗裂不利。在配合設計中應采用小水灰比，將水灰比控制在0.5~0.55之內，并且控制水泥用量。
　　3、改善約束條件
　　混凝土應力的大小取決于結構的約束情況，而約束作用的大小，與分縫間距有密切關系。合理的分縫能減輕約束作用，縮小約束范圍。一般分縫間距控制在12m～18m為宜。后澆縫的寬度應考慮便于拆模滿足同截面鋼筋搭接比度的要求，以不小于1m為宜。后澆縫混凝土宜選用膨脹水泥配制。其開始澆筑時間應在全體結構澆灌完40天以后進行。改善約束條件，還要按設計要求3cm伸縮縫施工時必須保證（鋪設3cm厚泡沫塑料）不同基礎重疊處鋪設油氈，使基礎混凝土在溫度變化時可自由伸縮。加強混凝土的振搗，提高混凝土密實度，保證施工質量；在應力集中部位增強構造配筋，提高混凝土抗裂性。
　　4、采用合理澆筑和養護措施
　　（1）澆筑要點。大體積混凝土的澆筑，應根據整體連續澆筑的要求，結合構件尺寸的大小等具體情況選用全面分層法、分段分層法、斜面分層法等方法。還要遵循大體積混凝土施工中已經形成的“分段定點，一個坡度，薄層澆筑，循序漸進，一次到頂”的原則。為了減少大體積混凝土底板的內外約束，澆筑前宜在基層設置滑移層。為了加強分層澆筑層間的結合，可以采取在下層混凝土表面設置鍵槽的辦法。澆筑溫度宜控制在25以下。因此，必須合理安排施工時間，盡量避免在高溫時段進行混凝土澆筑。同時要盡量加快施工速度、縮短澆筑時間，盡量降低混凝土的澆筑溫度，減少結構物的內外溫差，并延長混凝土的初凝時間。二次振搗是在第一次振搗后，于混凝土凝結前的適當時間再重復進行一次振搗的一項工藝。二次振搗能減少混凝土的內部裂縫，增強混凝土的密實性，從而提高混凝土的抗裂性。
　　（2）養護措施。在每次混凝土澆筑完畢后，應及時按溫控技術措施的要求進行保溫養護。不同施工季節應選擇不同的混凝土養護方法。夏季施工時，要采用草簾覆蓋、蓄水、灑水、噴水等溫降方法進行養護；正常氣溫時，可噴刷養生液養護；冬季施工時，可使用保溫材料來提高混凝土的表面溫度，也可用薄膜養生液、塑料薄膜等封閉料對混凝土保溫、保濕，在寒冷季節可搭設擋風保溫棚。混凝土的養護時間根據水泥的品種確定，一般來講，普通水泥的養護時間為14d，礦渣水泥、粉煤灰粉水泥、、火山灰水泥及摻加摻和料后的混凝土的養護時間為21d。
　　四、結束語
　　綜上所述，大體積混凝土內部的溫度應力是由水化熱澆灌溫度和外界氣溫變化以及約束條件影響等各種因素引起的，是它們的疊加應力。由于混凝土是一種脆性材料抗拉強度只是抗壓強度的1/10左右，當混凝土內溫度應力超過混凝土抗拉強度時，混凝土就會產生裂縫。實際工作中，只有從原材料、施工、設計等方面加強質量控制，才能最大限度的預防和控制混凝土裂縫的產生，使混凝土結構工程更趨于合理、安全。
　　參考文獻：
　　1、王鐵夢，《建筑物的裂縫控制》[M]。上海：科技出版社，1987
　　2、付華，《大體積混凝土裂縫控制理論與工程應用研究》[D]《遼寧工程技術大學論文集》，2007
　　3、鐘作明，《大體積混凝土裂縫成因與施工控制措施》《管理觀察》，2008