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摘要：工程建设中，有时为了满足特定的功能需要或工艺需要，往往会采用大体积混凝土结构。大体积混凝土因体量大、水化热高，若温控措施不到位，盲目施工，往往会造成结构不同程度的开裂，影响建筑物的使用甚至安全。本文对大体积混凝土结构在建筑施工中的常见问题进行分析，并提出几点关于裂缝控制的措施建议，供建筑从业人员参考。
关键词：大体积混凝土；水化热；裂缝控制技术
随着我国经济社会的不断发展，建筑形式越来越多样化，建筑高度越来越高。大体积混凝土结构的应用相当广泛，比如高层建筑的筏板基础，其厚度往往超过1.5m甚至更厚；在工业建筑中，大体积混凝土的应用也较为普遍，比如各种大型设备基础、储罐基础等；另外，在水利建设工程中，水利大坝也是常见的大体积混凝土工程。大体积混凝土结构因体量大，混凝土凝固时水化热高，不宜释放，若不采取措施，结构极易开裂。
一 裂缝的产生原因
混凝土结构开裂的原因有很多,大体上可分为外部因素和内部因素。外部因素有环境温度和湿度的变化，外部作用超过结构开裂承载力，结构出现不均匀沉降等；内部因素有原材料质量不合格（如碱骨料反应），水灰比过大等。
混凝土凝固时，一部分水与水泥颗粒结合，使体积减少，称为凝缩，另一部分蒸发释放导致混凝土体积减小，称为干缩。混凝土的干燥过程是从表面逐步扩展到内部的，在混凝土内呈含水梯度，进而产生表面收缩大，内部收缩小的不均匀收缩，致使表面混凝土承受拉力，内部承受压力，当表面混凝土所受的拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。同时，凝固期间水泥水化也会释放热量，内部温度不断上升，内外温差作用下对结构表面引起拉应力，引起结构表面开裂。后期在降温过程中，由于受到外部已硬化混凝土的约束，会在混凝土内部出现拉应力，结构产生内部裂隙。环境温度的变化会引起混凝土结构内外产生温差，从而导致结构内外伸缩变形不一致，产生附加应力，当应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。资料显示，因温度、湿度、地基变形引起混凝土结构开裂占80％以上。在大体积混凝土工程施上中，水泥水化热更为明显，引起混凝土浇筑内部温度显著高于表面温度，混凝土表面开裂的情况更容易出现。
二 裂缝控制的措施
1、设计措施
（1）优化混凝土配合比设计。在保证混凝土工作性的情况下，降低混凝土的水灰比，采用“三低二掺一高”的设计准则，生产高强、高韧性、低热的抗裂混凝土【1】。
（2）大体积混凝土的强度等级优先在C20～C35范围内选用。混凝土强度越高，水泥掺量越大，水泥水化热越高，越容易造成结构开裂。应在满足结构承载力计算的要求下，采用低标号混凝土可有效降低水化热，设计上要抛弃"强度越高越好"的错误概念。考虑到建筑工程建设周期长的特点，在保证基础有足够强度、满足使用要求的前提下，可以利用混凝土60d或90d的后期强度，这样可以减少混凝土中的水泥用量，以降低混凝土浇筑块体的温度升高。
（3）合理设置构造钢筋，提高结构的抗裂性能。可采用小直径、小间距的配筋方式，在结构薄弱部位配置一定的抗裂钢筋。如当筏板的厚度大于2000mm时，宜在板厚中间部位设置直径不小于12mm、间距不大于300mm的双向钢筋网。
（4）优化结构外形，避免结构突变形成应力集中现象，并在应力集中的薄弱环节采取加强措施。
（5）合理设置后浇带，减小混凝土终凝前的收缩对结构的影响。
2、原材料控制措施
（1）尽量选用低热、中热水泥，比如矿渣水泥、粉煤灰水泥，可以降低水泥用量，减小水化热【2】。
水泥用量是混凝土收缩率的重要因素，采用降低水泥用量的方法来降低混凝土的绝对温升值，可以使混凝土浇筑后的内外温差和降温速度控制的难度降低，也可降低保温养护的费用，这是大体积混凝土配合比选择的特殊性，水泥用量最好不超过380kg/m。
（2）掺入适量的掺合料。其品种有粉煤灰、凝灰岩粉、矿渣微粉、硅粉、粒化电炉磷渣、氧化镁等。掺用的品种和掺量应根据工程的技术要求、掺合料品质和资源条件，通过试验论证确定。外加剂主要指减水剂、缓凝剂和膨胀剂。掺加减水防裂剂的混凝土在保持混凝土强度的条件下可减少15％的水泥用量，也可使混凝土用水量减少25％。应根据混凝土性能要求、施工需要、并结合工程选定的混凝土原材料进行适应性试验、可靠性论证和技术经济比较后选择合适的外加剂和掺入量。根据工程需要，外加剂可复合使用，但必须通过试验论证。通过减少水泥、水的用量，可以有效控制混凝土开裂。
（3）优化骨料级配。骨料在大体积混凝土中所占比例一般为80%~83%，骨料的性能直接影响着混凝土结构的性能。选择线膨胀系数小、岩石变形模型较大、级配良好的骨料，可对预防混凝土开裂有积极作用。可采用5～40mm颗粒级配的石子，控制含泥量小于1.5％；采用中、粗砂，控制含泥量小于1.5％。
3、施工控制措施
（1）混凝土浇筑前，保证仓内无杂物，模板、钢筋、预埋件符合规范要求，并做好验收自检工作。
（2）混凝土浇筑过程中，严禁在仓内加水；仓内的泌水必须及时排除；应避免外来水进入仓内，严禁在模板上开孔赶水，带走灰浆；应随时清除粘附在模板、钢筋和预埋件表面的砂浆；应有专人做好模板维护，防止模板位移、变形。
（3）加强施工振捣，增加混凝土密实性，减少混凝土内部微裂缝，经测试加强振捣后混凝土试块3d抗压强度可达到80%以上。
（4）制定不同季节条件下的施工方案。在高温季节，拌和混凝土时，可采用冷水、加冰或水将碎石冷却降温，骨料从料仓到拌和楼，应采取隔热、保温措施，在混凝土运输过程中，尽量缩短运输时间、等待时间和减少转运次数并采取遮阳措施，混凝土浇筑安排在早晚、夜间及利用阴天进行，并减小浇筑厚度，利用浇筑层面散热，基础混凝土和老混凝土约束部位浇筑层厚以1m～2m为宜，上下层浇筑间歇时间宜为5d～10d，当浇筑块尺寸较大时，可采用台阶式浇筑法，浇筑块分层厚度小于1.5m，规定合理的拆模时间，气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度梯度；在寒冷季节施工，可采用蒸汽排管法对粗骨料进行加热，混凝土拌和时采用热水拌和，热水水温控制在60℃以下，先将骨料与水拌和，然后加入水泥，以免水泥假凝，拌和站出机口温度应控制在5℃～10℃以上，缩短运输时间以防温度散失。此外，加强混凝土养护期间的防晒保暖，也可有效预防混凝土开裂。
（5）建立健全必要的温控制度。在混凝土浇筑过程中应进行混凝土浇筑温度的监测，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。这些监测结果能及时反馈现场大体积混凝土浇筑块内温度变化的实际情况，以及所采用的施工技术措施的效果，为工程技术人员及时采取温控对策提供科学依据。大体积混凝土浇筑块体内外温差、降温速度及环境温度的测试，每昼夜应不少于2次。
三 结语
本文对大体积混凝土裂缝形成的原因和预防措施作了初步探讨，大体积混凝土裂缝形成的原因很多，需要多方面考虑，不可盲目设计、施工。在大体积混凝土结构的设计、混凝土材料的选择、配合比优化、拌制、运输、浇筑、保温养护及施工过程中，通过以防为主，“结构抗裂、应力释放”相结合，实时监控混凝土内外温差，采取了一系列的技术措施，制定合理的应急预案，混凝土的裂缝是完全可以控制和避免的。
参考文献
【1】杨世立.防治大体积混凝土开裂的施工方法.中国科技博览.2012
【2】魏水平，田北平，刘文方，李红梅.浅谈大体积混凝土裂缝产生的原因及防治方法.2010