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摘要：大体积混凝土开裂后，其性能与原状混凝土性能相差甚大，尤其是对耐久性（渗透性）的影响更大，而混凝土渗透反过来又会加速和促使混凝土的进一步恶化，严重影响结构的长期安全和耐久运行。而裂缝大多又是在早期产生的，通过对大体积混凝土裂缝产生的原因和类型的论述，并以引江济淮某枢纽的为案例，从多方面浅析预防裂缝的综合措施。
关键词：大体积混凝土；裂缝；原因；控制措施
引言：简单来说，混凝土本身所具备的热量在一定程度上决定着混凝土内部的温度高低。在没有热量的环境中，混凝土的最高温度可以视为浇筑温度和水泥水化热时候温度的总和。当然在混凝土实际施工的时候，由于各种条件的综合因素导致存在很大温差。主要原因在于新浇筑的混凝土与周围环境的热量差异大。混凝土内部温度的不断变化跟周围环境有着千丝万缕的联系，比如环境变化、原材料、配合比、浇筑方式、养护条件好坏等都影响着混凝土的内部温度，实际上在施工过程中，混凝土内部最高温度除了在绝热条件下的入仓温度和水泥水化热的温度总和以外，还要再加上混凝土浇筑后的温度才可以。混凝土内部温度存在着由低到高再由高到低有规律的不断变化的状态中。
1、大体积混凝土裂缝分类及产生原因（温度裂缝、收缩裂缝、约束裂缝）
1.1收缩裂缝
混凝土在散热和硬化过程中自身会产生体积的收缩，对于大体积混凝土，这种收缩更加明显。如果混凝土的收缩受到外界的约束，就会在混凝土体内产生相应的收缩应力，当产生的收缩应力超过当时的混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土中产生收缩裂缝。收缩裂缝分为混凝土自身收缩裂缝和塑性收缩裂缝。
自身收缩是混凝土收缩的一个主要来源。自身收缩与干缩一样，是由于水的迁移而引起的。但它不是由于水向外蒸发散失，而是因为水泥水化时消耗水分造 成凝胶孔的液面下降形成弯月面，产生所谓的自干燥作用，导致混凝土体的相对湿度降低及体积减小而最终自身收缩。
塑性收缩也是大体积混凝土收缩一个主要来源。在水泥活性大、混凝土温度较高或者水灰比较低的条件下，混凝土的泌水明显减少，表面蒸发的水分不能及 时得到补充，这时混凝土尚处于塑性状态，稍微受到一点拉力，混凝土的表面就会出现分布不规则的裂缝。出现裂缝以后，混凝土体内的水分蒸发进一步加快，于是裂缝迅速扩展。所以在这种情况下混凝土浇筑后需要及早覆盖养护，或在钢筋保护层范围内布设钢丝网，同样可以大大降低裂缝出现的概率。
1.2温度裂缝
大体积混凝土温度裂缝主要是由于混凝土内部温度与混凝土表面温度相差超过25℃形成温差，造成内部混凝土膨胀形成温度裂缝，此裂缝是结构性的破坏裂缝，导致混凝土块体破坏。
温差的产生主要有三种情况：第一种是在混凝土浇筑初期，这一阶段产生大量的水化热，形成内外温差并导致混凝土开裂，这种裂缝一般产生在混凝土浇筑后的第3天（升温阶段）；另一种是在拆模前后，这时混凝土表面温度下降很快，从而导致裂缝产生；第三种情况是混凝土内部温差。这三种温差都会产生裂缝。
1.3约束裂缝
混凝土约束裂缝大部分发生在现浇混凝土与约束边界结合面的厚度1.0m以上及长度6m以上的部位，如混凝土墙身与先浇混凝土基础的结合部位。先浇筑的混凝土经过水泥水化热反应逐步完成初凝和终凝，趋于稳定，同时对后浇筑的混凝土在结合过程中产生的约束力也相应增大。而后浇筑的混凝土在水泥水化反应过程中，尤其初期会产生大量的热量，产生温度应力和热应变。当水泥水化热基本释放后，混凝土逐渐降温、收缩变形，此时先浇混凝土对其产生约束作用，阻碍其自由变形，当产生的约束应力大于后浇筑混凝土的抗拉强度时，在新混凝土上将产生贯穿性裂缝约束裂缝。
2、大体积混凝土裂缝控制措施
2.1结构设计方面
科学防控大体积混凝土裂缝问题，需要从结构设计方面入手。首先需要设置隔离层，隔离层应当按照保护层、防水层以及垫层的形式进行设计。为了有效避免裂缝，要充分控制底板受到的约束作用，让底板能够拥有更大的伸缩空间，确保底板不会变形，也能够很好地保障防水层的质量。这整个设计都应当结合变形变化裂缝产生的原因入手，即充分考虑到约束力的减弱和消除问题，从而以变形产生的应力可能引发的问题切入，以形成更加科学的控制措施。
其次，可以通过在混凝土中添加UEA来达到控制裂缝的目的，尤其是针对那些抗裂度要求较高的工程，按照规定和标准添加UEA能够满足抗渗要求，提高混凝土的膨胀率，从而有效避免大体积混凝土裂缝。最后，重视后浇带的设计和设置，后浇带可以克服混凝土自身因收缩不均或沉降不均可能产生的有害裂缝，后浇带放在最后浇筑，使用收缩混凝土，从而避免不均匀沉降问题，并达到降低应力的目的，使得大体积混凝土裂缝问题得到充分解决。
2.2材料质量方面
选择材料的时候需要充分考虑抗裂性能好、兼顾低热和高强两个方面的要求，目前大体积混凝土施工过程中选择的水泥均应符合国家质量安全标准，并尽量降低大体积混凝土中水泥的用量，从而减少水泥水化热对大体积混凝土质量的影响。本枢纽工程根据招标技术条款要求，结合当地建筑建材供给情况，选用如下原材：巢湖海螺牌P.042.5水泥；安徽皖能合肥发电公司生产的Ⅱ级粉煤灰及安徽马钢嘉华S95级矿粉；九华山大粒径、强度高、低吸水率、低膨胀系数的优质5～20mm、20-40mm二级配碎石（含泥量<0.5%），鄱阳湖中砂（含泥量<1.5%）；为满足设计抗渗要求，在配合比中掺加GNA-P抗裂抗渗防水膨胀剂，考虑施工时的气候条件，在混凝土中掺加安徽金石混凝土外加剂公司的缓凝型高性能减水剂，以减少用水量，生产塌落度控制在70-90mm的干硬性混凝土，改善了混凝土的和易性；同时预防大体积砼浇注时突发不利因素，出现冷缝，初凝时间确定为8个小时左右。
为了更好地避免大体积混凝土裂缝问题，在配合比中掺入粉煤灰，也可以选择掺入减水剂。通过这两种方法能够代替部分或降低低热或中低热水泥用量，降低水化热的作用，同时提高混凝土的和易性。在混凝土材料中适当添加胶凝材料，也能够达到控制混凝土水分的效果，使得水分完全蒸发之后混凝土的孔隙仍然保持在标准范围之内，不仅可以避免裂缝的发生，还可以控制施工成本。选择具有减水和增塑作用的高效减水剂的时候，高温季节可以节约施工所需的冰水量。当使用高效减水剂之后使用布料机输送时需要加以控制，确保凝结时间呈现出增强的趋势，以便于降低裂缝发生的机率。
2.3施工工艺控制
大体积混凝土裂缝产生的原因需要明确，在此基础之上结合具体的施工方案实施控制措施能够收到更好的效果。具体来讲，要求施工人员选择合适的天气浇筑混凝土，平均气温在12℃天气里浇筑混凝土的效果更好，无论是散热效果还是凝结效果都符合预期。因此施工时要合理安排工序开展的时间，将大体积混凝土浇筑的时间控制在合适的季节和天气非常重要。
水泥、粉煤灰使用前应充分冷却，骨料采取密封隔热保温措施，使用喷雾降温预冷工艺，拌和用水采用冰水或冷水降低出机口混凝土温度。
采取在运输搅拌车罐外裹一层毛毡，利用冷水喷淋给罐体降温，使用布料机输送混凝土，控制混凝土入仓温度。
依据混凝土内部温度分布特征及控制最高温度的要求，在浇筑物内部埋设冷却循环水管的方式降低内部温度；通过冷却水管内冷水的流速控制大体积混凝土内部温度，同时埋设智能温控监测仪，辅助工程施工。
大体积混凝土浇筑需要坚持分层浇筑原则，厚度不超过50mm；当浇筑工序完成之后，应当根据实际情况进行2次抹面，这样的措施对于预防大体积混凝土表面裂缝具有重要意义。施工过程中要把控混凝土初凝的时间，以便于在合适的时间进行混凝土表面刮平处理，可以采用抹面机进行，能够达到闭合收水裂缝的效果。
提高大体积混凝土的养护质量也能够一定程度上避免裂缝。当前比较常见的是保温隔热法，选择棉被进行保温，选择二布一膜的土工膜进行保湿效果较好，值得推广应用。通过保温隔热法降低水化热对混凝土质量的影响，并做好混凝土表面浇水工作，提高养护的质量。针对大体积混凝土裂缝成因进行分析和研究，有助于控制施工工艺的质量。当每一个细节都有了标准和要求之后，施工的每一个环节都能够更好地实施，从具体的案例和经验入手，积极借鉴先进的工艺和技术，使得大体积混凝土的整体质量得到提升，避免裂缝。
结束语
以上对混凝土的施工产生裂缝的原因进行了理论和实践的初步浅析，虽然现在对于混凝土裂缝的成因和计算方法各异，但对于具体的预防和改善措施意见还是比较统一，同时在实践中的应用效果也是比较好的，具体施工中要靠我们多观察、多比较，出现问题后多分析、多总结，结合多种预防处理措施，混凝土的裂缝是完全可以控制的.
参考文献：
[1]《混凝土结构工程施工质量验收规范》 GB50204-2002
[2]《钢筋混凝土结构设计规范》.中国建筑工业出版社，1999.2.
[3]《混凝土裂缝抑制措施的研究进展》 鞠丽艳.2002.5.