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随着我国建筑业的快速发展，各类建筑对大体积混凝土的需求也越来越多，而大体积混凝土施工完成后产生裂缝的质量问题也经常发生，给工程质量和结构安全造成了一定的隐患。因此，对大体积混凝土裂缝产生的原因进行分析与找到解决裂缝控制的方法非常重要。
1.大体积混凝土产生裂缝的原因
1.1混凝土内外温度差过大产生裂缝
对于大体积混凝土工程，其特点是：一次性浇筑混凝土方量大，水泥用量相对较多，结构的截面积大。因此在混凝土浇筑完成后，水泥经过水化反应释放出大量的水化热，使混凝土内部温度上升较快，且主要集中在浇筑后7d左右。
一般1g水泥可以放出500J左右的热量，如果以水泥用量350kg/m3~550 kg/m3来计算，每m3混凝土将释放出175000~275000KJ的热量，从而使混凝土内部温度升高（可达60℃~80℃左右，甚至更高）。由于混凝土本身的导热能力不良，且体积过大，内部散热相对较慢，因此，混凝土内部水化热积聚不易散发，其内部温度逐渐上升；而混凝土表面就会产生拉应力，当表面的拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，混凝土表面就会产生裂缝。初期出现的裂缝很细，随时间的发展而继续扩大，甚至达到贯穿的程度。
1.2混凝土干缩变形产生裂缝
混凝土收缩指的是混凝土在空气中硬结时体积会减小，混凝土硬化后期的收缩裂缝主要是混凝土内部自由水分蒸发而引起的干缩变形。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，因此，干缩也是一个不可忽视的变形值。
1.3受外界温度、湿度变化影响产生裂缝
在大体积混凝土施工期间，外界气温的变化对大体积混凝土裂缝的产生有着很大的影响。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等各种温度叠加之和组成。浇筑温度也就会愈高；如果外界温度降低则引发混凝土的开裂。另外外界的湿度降低会加速混凝土的干缩，也会导致混凝土裂缝的产生。
2.控制大体积混凝土裂缝的主要措施
2.1提高混凝土结构自身抗裂强度
2.1.1配温度筋
对于厚度大于1m基础底板四周的侧边，由于混凝土四周侧边只有锚固钢筋而无水平钢筋（或少量水平构造钢筋），如果侧向模板拆除时间设置不合理，混凝土的表面因干缩或温差原因而产生竖向裂缝。为防止竖向裂缝的产生，可在基础侧边四周密配小直径抗裂的目的。
对于地下室的混凝土外墙，如果水平筋配置不合理，也会在外墙表面产生不利影响。经实践证明当地下室外墙的水平筋配置在竖向筋的外侧时，且水平筋的间距＜100mm时，混凝土表面的竖向裂缝大为减少或几乎为零。
2.1.2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，PG硫铝酸盐型膨胀剂。
2.2减少混凝土自身热量释放
减少混凝土自身放热能力，使混凝土的内部升温减缓，是控制混凝土裂缝的重要途径，具体措施如下：
优先选用天然连续级配的粗细集料、使混凝土具有较好的可泵性，减少用水量和水泥用量，进而减少水化热。在实际对比中，5~40mm粒径可比5~25mm粒径的碎石混凝土可见减少水量6kg/m3~8kg/m3,降低水泥用量15kg/m3；采用细度模数2.8的中砂比采用细度模数2.3的中砂，可减少用水量28kg/m3~35kg/m3,因而减少混凝土的泌水、收缩的水化热。
2.2.1选用低热水泥。
理论研究表明大体积混凝土产生裂缝的主要原因就是水泥水化过程中释放了大量热量。因此在大体积混凝土施工中应尽量使用低热或者中热矿渣水泥、火山灰水泥，并尽量降低混凝土中的水泥用量，以降低混凝土的升温，提高混凝土硬化后的体积稳定性。
2.2.2合理掺加外加剂和掺合料
掺加具有减水、缓凝、引气的泵送剂，可以改善混凝土拌合物的流动性、粘聚性和保水性。由于其减水作用和分散作用，在降低用水量和提高强度的同时，还可以降低水化热，推迟放热高峰出现的时间，进而减少温度裂缝。
目前工程上使用最多的混凝土掺合料为磨细粉煤灰，工程实践表明，混凝土中掺入一定数量的优质粉煤灰后，不但能代替部分水泥，而且由于粉煤灰颗粒呈球状具有滚珠效应，起到润滑作用，可改善混凝土拌合物的流动性、、粘聚性和保水性。惨入磨细粉煤灰之后，可以降低混凝土中水泥水化热，减少绝热条件下的温度升高。掺加粉煤灰的混凝土（在1~28d龄期内）较未掺粉煤灰的混凝土的降温幅度可达10%~20%左右。但是应当值得注意的是，掺加粉煤灰混凝土的早期抗拉强度和极限变形略有降低。因此对早期抗裂要求较高的混凝土粉煤灰掺量不宜太多，宜在10%~15%以内。
2.3加强混凝土早期养护
实践证明，混凝土常见的裂缝，大多数是不同深度的表面裂缝，其主要原因是混凝土内外温度差造成的。因此说混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。从温度应力观点出发，保温应达到下述要求：
2.3.1防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度，防止表面裂缝，内外温差一般控制在25 oC以内。
2.3.2防止混凝土超冷，应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度。
2.3.3确保混凝土浇筑的连续性，防止老混凝土过冷，以减少新老混凝土间的约束。
混凝土的早期养护，主要目的在于保持适宜的温度条件，以达到两个方面的效果，一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭，防止有害的冷缩和干缩；另一方面也使水泥水化作用顺利进行，以期达到设计的强度和抗裂能力。适宜的温湿度条件是相互关联的，混凝土的保温措施常常也有保湿的效果。从理论上分析，新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求而有余，但由于蒸发原因常引起水分损失，从而推迟或防碍水泥的水化。表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响，因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期，在施工中应切实重视起来。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，降低温度速率，保证湿度。
混凝土养护通常采用覆盖法。覆盖法就是在混凝土浇筑完成后，先用塑料薄膜进行覆盖，以后保证混凝土表面水分不过分蒸发、失水过快；然后在塑料薄膜上覆盖保温材料（通常使用草袋），草袋覆盖厚度应通过理论计算，确保热量损失控制在有效范围内；然后根据电脑测温数据，通过人工方式对温降进行控制。在天气炎热的情况下浇筑，也可在混凝土中埋设循环水管，通过循环水对混凝土进行降温。一般循环过程中应控制水温，避免混凝土内部局部温降过快使混凝土过早产生内部裂缝。
3.结束语
对于混凝土裂缝，应以预防为主，为此需要精心设计、施工，掌握住它的基本知识，并根据实际采取有效措施，会使施工质量的到很好的保证。以上各项技术措施并不是孤立的，设计和施工中必须结合实际、全面考虑、合理采用，才能起到良好的效果。实践证明，在优化配合比设计，改善施工工艺，提高施工质量，做好温度监测工作及加强养护等方面采取有效技术措施，坚持严谨的施工组织管理，完全可以控制大体积混凝土裂缝温度和施工裂缝发生。■
1.大体积混凝土产生裂缝的原因
1.1混凝土内外温度差过大产生裂缝
对于大体积混凝土工程，其特点是：一次性浇筑混凝土方量大，水泥用量相对较多，结构的截面积大。因此在混凝土浇筑完成后，水泥经过水化反应释放出大量的水化热，使混凝土内部温度上升较快，且主要集中在浇筑后7d左右。
一般1g水泥可以放出500J左右的热量，如果以水泥用量350kg/m3~550 kg/m3来计算，每m3混凝土将释放出175000~275000KJ的热量，从而使混凝土内部温度升高（可达60℃~80℃左右，甚至更高）。由于混凝土本身的导热能力不良，且体积过大，内部散热相对较慢，因此，混凝土内部水化热积聚不易散发，其内部温度逐渐上升；而混凝土表面就会产生拉应力，当表面的拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，混凝土表面就会产生裂缝。初期出现的裂缝很细，随时间的发展而继续扩大，甚至达到贯穿的程度。
1.2混凝土干缩变形产生裂缝
混凝土收缩指的是混凝土在空气中硬结时体积会减小，混凝土硬化后期的收缩裂缝主要是混凝土内部自由水分蒸发而引起的干缩变形。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，因此，干缩也是一个不可忽视的变形值。
1.3受外界温度、湿度变化影响产生裂缝
在大体积混凝土施工期间，外界气温的变化对大体积混凝土裂缝的产生有着很大的影响。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等各种温度叠加之和组成。浇筑温度也就会愈高；如果外界温度降低则引发混凝土的开裂。另外外界的湿度降低会加速混凝土的干缩，也会导致混凝土裂缝的产生。
2.控制大体积混凝土裂缝的主要措施
2.1提高混凝土结构自身抗裂强度
2.1.1配温度筋
对于厚度大于1m基础底板四周的侧边，由于混凝土四周侧边只有锚固钢筋而无水平钢筋（或少量水平构造钢筋），如果侧向模板拆除时间设置不合理，混凝土的表面因干缩或温差原因而产生竖向裂缝。为防止竖向裂缝的产生，可在基础侧边四周密配小直径抗裂的目的。
对于地下室的混凝土外墙，如果水平筋配置不合理，也会在外墙表面产生不利影响。经实践证明当地下室外墙的水平筋配置在竖向筋的外侧时，且水平筋的间距＜100mm时，混凝土表面的竖向裂缝大为减少或几乎为零。
2.1.2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，PG硫铝酸盐型膨胀剂。
2.2减少混凝土自身热量释放
减少混凝土自身放热能力，使混凝土的内部升温减缓，是控制混凝土裂缝的重要途径，具体措施如下：
优先选用天然连续级配的粗细集料、使混凝土具有较好的可泵性，减少用水量和水泥用量，进而减少水化热。在实际对比中，5~40mm粒径可比5~25mm粒径的碎石混凝土可见减少水量6kg/m3~8kg/m3,降低水泥用量15kg/m3；采用细度模数2.8的中砂比采用细度模数2.3的中砂，可减少用水量28kg/m3~35kg/m3,因而减少混凝土的泌水、收缩的水化热。
2.2.1选用低热水泥。
理论研究表明大体积混凝土产生裂缝的主要原因就是水泥水化过程中释放了大量热量。因此在大体积混凝土施工中应尽量使用低热或者中热矿渣水泥、火山灰水泥，并尽量降低混凝土中的水泥用量，以降低混凝土的升温，提高混凝土硬化后的体积稳定性。
2.2.2合理掺加外加剂和掺合料
掺加具有减水、缓凝、引气的泵送剂，可以改善混凝土拌合物的流动性、粘聚性和保水性。由于其减水作用和分散作用，在降低用水量和提高强度的同时，还可以降低水化热，推迟放热高峰出现的时间，进而减少温度裂缝。
目前工程上使用最多的混凝土掺合料为磨细粉煤灰，工程实践表明，混凝土中掺入一定数量的优质粉煤灰后，不但能代替部分水泥，而且由于粉煤灰颗粒呈球状具有滚珠效应，起到润滑作用，可改善混凝土拌合物的流动性、、粘聚性和保水性。惨入磨细粉煤灰之后，可以降低混凝土中水泥水化热，减少绝热条件下的温度升高。掺加粉煤灰的混凝土（在1~28d龄期内）较未掺粉煤灰的混凝土的降温幅度可达10%~20%左右。但是应当值得注意的是，掺加粉煤灰混凝土的早期抗拉强度和极限变形略有降低。因此对早期抗裂要求较高的混凝土粉煤灰掺量不宜太多，宜在10%~15%以内。
2.3加强混凝土早期养护
实践证明，混凝土常见的裂缝，大多数是不同深度的表面裂缝，其主要原因是混凝土内外温度差造成的。因此说混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。从温度应力观点出发，保温应达到下述要求：
2.3.1防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度，防止表面裂缝，内外温差一般控制在25 oC以内。
2.3.2防止混凝土超冷，应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度。
2.3.3确保混凝土浇筑的连续性，防止老混凝土过冷，以减少新老混凝土间的约束。
混凝土的早期养护，主要目的在于保持适宜的温度条件，以达到两个方面的效果，一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭，防止有害的冷缩和干缩；另一方面也使水泥水化作用顺利进行，以期达到设计的强度和抗裂能力。适宜的温湿度条件是相互关联的，混凝土的保温措施常常也有保湿的效果。从理论上分析，新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求而有余，但由于蒸发原因常引起水分损失，从而推迟或防碍水泥的水化。表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响，因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期，在施工中应切实重视起来。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，降低温度速率，保证湿度。
混凝土养护通常采用覆盖法。覆盖法就是在混凝土浇筑完成后，先用塑料薄膜进行覆盖，以后保证混凝土表面水分不过分蒸发、失水过快；然后在塑料薄膜上覆盖保温材料（通常使用草袋），草袋覆盖厚度应通过理论计算，确保热量损失控制在有效范围内；然后根据电脑测温数据，通过人工方式对温降进行控制。在天气炎热的情况下浇筑，也可在混凝土中埋设循环水管，通过循环水对混凝土进行降温。一般循环过程中应控制水温，避免混凝土内部局部温降过快使混凝土过早产生内部裂缝。
3.结束语
对于混凝土裂缝，应以预防为主，为此需要精心设计、施工，掌握住它的基本知识，并根据实际采取有效措施，会使施工质量的到很好的保证。以上各项技术措施并不是孤立的，设计和施工中必须结合实际、全面考虑、合理采用，才能起到良好的效果。实践证明，在优化配合比设计，改善施工工艺，提高施工质量，做好温度监测工作及加强养护等方面采取有效技术措施，坚持严谨的施工组织管理，完全可以控制大体积混凝土裂缝温度和施工裂缝发生。■