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摘要：裂缝是钢筋混凝土结构中常见的一种作用效应，是较难避免的。钢筋混凝土裂缝控制问题是建筑工程中很重要的问题之一。本文重点概述了大体积混凝土裂缝产生的各种原因以及裂缝控制预防的综合技术措施。
关键词：大体积混凝土；裂缝；成因；控制预防措施
一、大体积混凝土裂缝的成因
随着国民经济和施工技术的迅速发展，现代建筑中涉及到大体积混凝土施工也越来越广。高层建筑的箱形基础或筏板基础都有厚度较大的钢筋混凝土底板，高层建筑的桩基础则常有厚大的承台，这些基础底板和桩基承台均属大体积钢筋混凝土结构。还有较常见的一些大型设备基础、厚大结构转换层楼板和大梁也都属于大体积钢筋混凝土结构。工程实践表明，影响大体积混凝土产生裂缝的主要因素有：水泥水化热、外界气温变化、约束条件及混凝土的收缩变形。
1.水泥水化热
混凝土在凝结硬化过程中，由于水泥水化是个放热过程，会释放大量的水化热。由于大体积混凝土截面厚度大，水化热聚集在结构内部不易散发，会引起混凝土结构内部急骤升温。试验研究表明，水泥水化热在1~3d内放出的热量最多，大约占总热量的50%左右；混凝土内部的最高温度，大多发生在浇筑后的3~5d。水泥水化释放出大量的水化热，混凝土表面的热量可以自由散失，而混凝土内部产生的水化热不如表面散失的快，造成混凝土内外温差较大，此时就会产生温度应力和温度变形。温度应力与温差成正比，温差越大，温度应力也越大。当混凝土的抗拉强度不足以抵抗该温度应力时，便开始产生温度裂缝。
2.外界气温变化
大体积混凝土在施工期间，外界气温的变化对防止大体积混凝土开裂有着重大影响。混凝土的内部温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温度和混凝土的散热温度三者的叠加。外界温度越高，混凝土的浇筑温度也越高。大体积混凝土结构不易散热，其内部温度有时竟高达80℃以上，而且持续时间较长。如外界温度下降，尤其是气温骤降，大大增加混凝土内外的温度梯度，温差愈大，温差应力也愈大。此时混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，当这个拉应力超过混凝土的抗拉强度时，就会造成大体积混凝土表面出现裂缝。
3.内外约束条件
大体积混凝土一般与地基整体浇筑在一起，当温度变化时会受到地基的限制，因而产生外部的约束应力。当混凝土早期温度上升时，产生的膨胀变形受到下部地基的约束而形成压应力，由于此时混凝土的弹性模量小，徐变和应力松弛较大，使混凝土与地基连接不牢固，因而压应力较小。但当温度下降时，产生较大的拉应力，若超过混凝土的抗拉强度，混凝土就会出现垂直裂缝。
4.混凝土的收缩变形
在变形裂缝中，收缩变形引起的裂缝占有80%的比例。混凝土中约20%的水分是水泥硬化所必须的，而其余约80%的水分要被蒸发。混凝土中多余水分的蒸发是引起混凝土体积收缩的主要原因之一。这种收缩变形不受约束条件的影响，若存在约束，就会产生收缩应力而出现裂缝。
二、大体积混凝土裂缝的控制预防措施
在现实工程实践中，裂缝是很难避免的。裂缝的出现不但会影响结构的整体性和刚度，还会引起钢筋的锈蚀、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲劳、抗渗能力。所以我们必须要从各个方面采取强有力的措施以控制预防裂缝。控制预防大体积混凝土裂缝的主要措施是通过对设计、施工、原材料等方面进行综合控制。
1.设计方面的控制措施
选用合理的设计模型及适宜的长度或体积。一是设置伸缩缝，对不同结构形式、外露环境有不同的要求。二是混凝土浇筑采用后浇带分段施工。这只能解决混凝土收缩应力问题，不能解决温度缝问题。三是采用专门的预加应力措施，以此抵消温度、收缩应力的影响。还有其它措施，如加强结构的薄弱环节，以提高其抗裂性能；采用可靠的滑动措施，以减小约束变形的摩擦阻力等。
适当加强构造配筋，提高配筋率，尽量配置细而密的钢筋，在温度收缩应力较大的地方配置温度收缩钢筋，提高混凝土抗裂性能，以减少裂缝宽度。
2.原材料及配比的控制
（1）水泥品种的选用和水泥用量的控制。选择低水化热水泥和在保证混凝土强度的前提下尽量减少水泥用量是有效降低水化热，减少混凝土内外温差，进而预防出现裂缝的有效途径。比如选择矿渣硅酸盐、普通硅酸盐等低水化热水泥。
（2）掺合料和外加剂。粉煤灰具有减水、润滑作用，能改善混凝土的粘聚性和流动性，减少水泥用量降低水化热，减少混凝土收缩。大量研究实践表明，在泵送混凝土中掺入适量高等级的粉煤灰能替代部分水泥。选用具有减水、增强和缓凝的外加剂，可提高混凝土的流动性、粘聚性及泵送性能。实践表明，采用高效减水剂能提高混凝土的泵送性能，降低用水量和水泥用量，降低水化热，减少温度裂缝。
（3）骨料的选择。增大粗骨料的比例并保证粗骨料有良好的级配，减少骨料的孔隙率，可以减少胶结材料用量，降低水化热，提高混凝土的抗裂性能，以保证板面混凝土的整体性，防止裂缝出现。
（4）水灰比的控制。由于商品混凝土生产厂家为便于混凝土的运输和泵送，往往会增大用水量，造成混凝土水灰比和坍落度过大，引起混凝土表面浮浆过厚，产生干缩裂缝和沉陷裂缝，因此严格控制混凝土的水灰比是解决混凝土裂缝有效途径之一。
3.施工过程工艺控制
严格按照配合比要求计量称重和控制搅拌时间，混凝土搅拌均匀，保证混凝土质量；严格控制混凝土坍落度，对商品混凝土应逐车检查泵车泄料口混凝土坍落度；同时控制混凝土车运输和停留时间，避免运输、停留时间过长，减少水分损失；对高层建筑板面等混凝土施工时，混凝土泵出料口宜采用布料机施工作业，使作业面布料均匀，避免混凝土不均的离析现象；施工时应要求做到振捣密实，防止出现混凝土漏振和过振现象。保证混凝土密实，提高混凝土的抗裂性能。
4.混凝土养护及温度检测
大体积混凝土浇筑完成后，加强其表面保温、保湿养护，对防止混凝土的内外温差，防止出现表面裂缝有重要的作用。刚浇筑后的混凝土尚处于凝固硬化阶段，水化速度较快，须采取覆盖保湿措施防止混凝土表面脱水而产生干缩裂缝，因此加强混凝土早期养护，尤其在7d内始终保持混凝土湿润状态是防止裂缝出现的重要环节。混凝土浇筑完后，待混凝土达到一定强度后方可允许在混凝土表面进行施工作业；同时严格控制拆模时间，待混凝土强度达到设计和规范要求后方可拆模，避免因拆模过早而产生裂缝。
温度检测也是大体积混凝土施工中一项十分关键的工作。设置测温点，以便了解内外温差的数据，及时采取相应的温控措施，以保证温度控制的准确性。大体积混凝土测温工作从混凝土浇筑后开始进行，在升温阶段每3h测试一次，在降温阶段每6h测试一次，在浇筑混凝土前预埋测温元件及其引出线，一般布置上中下三个混凝土内部测温点。混凝土浇筑完后，根据每天测得的温度数据，依据温控指标，及时调整保温、保湿等养护条件。
三、总结
大体积混凝土施工中的主要问题是水泥的水化热使结构产生温度和收缩变形，由此导致产生有害裂缝，因此大体积混凝土施工中的主要任务是控制混凝土温度裂缝，提高混凝土的抗渗、抗裂、抗侵蚀能力，提高结构的耐久年限。实践证明，在优选混凝土原材料、优化设计、改善施工工艺、加强施工过程控制、做好温度检测工作及加强混凝土养护等方面采取有效的措施，完全可以控制和减少大体积混凝土裂缝的产生，从而保证工程的施工质量和安全。
参考文献：
1：《混凝土结构设计规范》GB50010-2010 中国建筑工业出版社
2：《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010 中国建筑工业出版社
3：《大体积混凝土施工标准》GB 50496-2018 中国建筑工业出版社
4：陈晨.大体积混凝土裂缝的成因及预防[J].四川水泥，2018（6）：317