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摘要：近年来，随着国民经济和建筑技术的发展，建筑规模不断扩大，大型现代化技术设施或构筑物不断增多，而混凝土结构以其材料廉价物美、施工方便、承载力大、可装饰强的特点，日益受到人们的欢迎，于是大体积混凝土逐渐成为构成大型设施或构筑物主体的重要组成部分。工程实践证明,大体积混凝土施工难度比较大, 混凝土产生裂缝及质量通病的机率较多,为了降低经济损失,我们要减少和控制裂缝及质量通病的出现。因此，在建筑工程中对大体积混凝土施工也提出了更高的要求。
关键词：建筑工程、混凝土、裂缝、防治
中图分类号：TU198文献标識码： A
一、大体积混凝土的定义
在当今建筑领域中，钢筋混凝土结构己经成为建筑结构中的主要结构形式。特别是高层、超高层、特殊功能的构筑物及大型设备基础等都采用体积庞大的混凝土结构。关于什么是大体积混凝土，国内外有多种不同的定义:
我国行业规范《大体积混凝土施工规范》（GB50496-2009）中认为当混凝土结构物实体几何尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土，就称之为大体积混凝土。
美国混凝土协会ACI对大体积混凝土的定义为:体积大到必须对水泥的水化热及其带来的相应体积变化采取措施，才能尽量减少开裂的一类混凝土。
日本建筑学会标准JASSS规定:结构断面最小尺寸在80cm以上，水化热引起的混凝土内的最高温度与外界气温之差，预计超过25℃的混凝土，称为大体积混凝土。
在《公路桥涵施工技术标准》（JTG/T F50-2011）中规定：现场浇筑的最小边尺寸为1～3m且必须采取措施以避免水化热引起的温差超过25℃的混凝土称为大体积混凝土。
二、大体积混凝土的特点
大体积混凝土结构物或者构件体积相对庞大，因此混凝土用量也相对很大，由于大体积混凝土的结构比较复杂，也导致了工程条件的复杂多样。混凝土设计强度较高，水化热引起的混凝土内部温度较一般混凝土要大的多；基础结构大多埋置地下，虽然受外界温度变化的影响较小，但要求抗渗性能较高，除此之外，混凝土的结构断面内配筋较多，整体性要求也很高。因此，如何控制混凝土的内外温差和温度变形而造成的裂缝，提高混凝土的抗渗、抗裂和抗侵蚀性能，是建筑工程大体积混凝土施工中的一个关键问题。
三、裂缝出现的原因：
混凝土是由水泥浆、砂子和石子组成的水泥浆体和骨料的两相复合型脆性材料。存在着两种裂缝：肉眼看不见的微观裂缝和肉眼看得见的宏观裂缝。混凝土本身有三种形式的微观缝: 粘着裂缝、水泥石裂缝、骨料裂缝。微观裂缝在混凝土结构中的分布是不规则、不贯通的，并且肉眼看不见，因此有微观裂缝的混凝土可以承受拉力。宽度不小于0．05mm的裂缝称为宏观裂缝，宏观裂缝是由微观裂缝扩展而来的。裂缝产生的原因可分为两类：一是结构型裂缝，是由外荷载引起的，包括常规结构计算中的主要应力以及其他的结构次应力造成的受力裂缝。二是材料型裂缝，是由非受力变形变化引起的，主要是由温度应力和混凝土的收缩引起的。
裂缝的出现，无论是表面裂缝、深层裂缝还是贯穿性裂缝都可以使侵蚀性介质非常容易进入混凝士内部，使钢筋锈蚀，混凝土碳化，使混凝土的强度降低，进而影响混凝土的耐久性。
1、温差引起裂缝：
温度，作为一种变形作用，在混凝土结构中引起的裂缝有表面裂缝和贯穿裂缝两种。这两种裂缝在不同程度上都属于有害裂缝。由于高层建筑、高耸结构物和大型设备基础的出现，大体积混凝土也被广泛采用，大体积混凝土结构的温度裂缝日益成为建筑工程技术人员面临的技术难题。目前温度裂缝产生主要原因是由温差造成的。即施工期间产生的结构裂缝主要是水泥水化热引起的温度变化造成的。温差可分为以下三种：混凝土浇注初期，产生大量的水化热，由于混凝土是热的不良导体，水化热积聚在混凝土内部不易散发，常使混凝土内部温度上升，而混凝土表面温度为室外环境温度，这就形成了内外温差，这种内外温差在混凝土凝结初期产生的拉应力当超过混凝土抗压强度时，就会导致混凝土裂缝。大体积混凝土产生温度裂缝，是其内部矛盾发展的结果；另外，在拆模前后，表面温度降低很快，造成了温度陡降，也会导致裂缝的产生；当混凝土内部达到最高温度后，热量逐渐散发而达到使用温度或最低温度，它们与最高温度的差值就是内部温差；这三种温差都会产生温度裂缝。
2、收缩引起裂缝
收缩有很多种，包括干燥收缩、塑性收缩、自身收缩、碳化收缩等等。这里主要介绍塑性收缩。
在水泥活性大、混凝土温度较高，或在水灰比较低的条件下会加剧引起开裂。因为这时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均匀的裂缝，出现裂缝以后，混凝土体内的水分蒸发进一步加大，于是裂缝进一步扩展。
四：大体积混凝土裂缝的控制
通过对大体积混凝土的深入研究和工程实践经验的反馈，控制大体积混凝土开裂应从两方面入手。一方面，提高混凝土的抗拉强度，使其足够大，大到各种因素引起的开裂应力小于它。另一方面，控制各种温度应力，使其尽可能小，使之小于混凝土的抗拉强度。而混凝土温度应力取决于其浇筑温度、水泥水化热和混凝土表面温度。即通过优化配合比、选择水泥品种、改善混凝土养护条件等亦可达到控制大体积混凝土裂缝的目的。因此，防止大体积混凝土出现裂缝应从以下几个方面加以有效控制。
1、优选原材料
①选用中低热的水泥品种
由于温差主要是由水化热产生的，所以为了减小温差就要尽量降低水化热，为了降低水化热，要尽量采取早期水化热低的水泥，由于水泥的水化热是矿物成分与细度的函数，要降低水泥的水化热，主要是选择适宜的矿物组成和调整水泥的细度模数，在施工中一般采用中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥。另外，在不影响水泥活性的情况下，要尽量使水泥的细度适当减小，因为水泥的细度会影响水化热的放热速率。
2、掺加外加剂
为了满足送到现场的商品混凝土具有一定坍落度，如单纯增加单位水泥用量，不仅多用水泥，加剧混凝土收缩，而且会使水化热增大，容易引起开裂。因此应选择适当的外加剂。
1为了减少水泥用量，降低水化热并提高和易性，我们可以把部分水泥用粉煤灰代替。所谓粉煤灰是指从烧煤粉的锅炉烟气中收集的粉状灰粒，国外把它叫做“飞灰”或者“磨细燃料灰”。把粉煤灰掺入混凝土中，就制成粉煤灰混凝土因为这种混凝土能够节约矿物资源和能源，减少环境污染，改善混凝土性能，因此它是一种经济的改性混凝土，开发利用粉煤灰混凝土技术已引起国内外工程界人士的高度重视。粉煤灰的矿物组成相当复杂。目前在混凝土中应用较多的低钙粉煤灰主要有六种矿物组分，即玻璃微珠、海绵状玻璃体、石英、氧化铁、碳粒，硫酸盐等。这六种矿物的含量较多，对粉煤灰的影响也较大。由于，粉煤灰具有火山灰活性效应，在混凝土中掺入粉煤灰可以提高混凝土的密实性。龄期越长，反应越完全，混凝土越密实，混凝土的强度也越高。值得一提的是：由于粉煤灰的比重较水泥小，混凝土振捣时比重小的粉煤灰容易浮在混凝土的表面，使上部混凝土中的掺合料较多，强度较低，表面容易产生塑性收缩裂缝。因此，粉煤灰的掺量不宜过多，在工程中我们应根据具体情况确定粉煤灰的掺量。
2减水剂：混凝土材料是由水泥、砂石骨料、化学外加剂和外掺矿物活性材料组成的复合材料，其性能是由各组成材料的性能和掺量(配合比)决定的，低热补偿收缩大体积混凝土也是一种混凝土。其性能也由其组成材料的性能和掺量决定。依据现有材料的特性，分析配制低热补偿收缩大体积混凝土的可行性。高效减水剂使用后，不仅能降低水灰比，而且能使混凝土拌合物中的水泥更为分散，从而使硬化后的空隙率及孔隙分布情况得到进一步改善。
3膨胀剂：膨胀混凝土的膨胀性能主要来源于膨胀水泥或掺加膨胀剂的水化作用。目前应用较多的是UEA混凝土膨胀剂，它是一种特制的硫铝酸盐膨胀剂，主要由无水硫铝酸钙。它加到普通水泥中与水拌合后，使混凝土的强度和膨胀发展相协调。膨胀混凝土的强度分自由膨胀强度和约束膨胀强度。自由强度常随膨胀值增加而下降，而约束强度则有所提高。因一定的膨胀结晶能够使混凝土更加致密，毛细孔减小，界面结构得到改善，从而使强度提高。在混凝土中掺入膨胀剂，混凝土在硬化过程中产生体积膨胀，这部分膨胀可以部分或全部补偿硬化过程中冷缩和干缩，减少或避免混凝土的开裂。
小结：
大体积混凝土施工是一门边缘科学, 也是一项系统工程,必须以材料、设计、施工和维护四个方面加以综合解决。设计方面,要积极采用先进技术,配合成熟的技术措施,抗放兼施,以抗为主,在理论上提出可行的控制措施,在实践操作中采用切实可行的技术,在经济上合理节约。材料配置,施工组织方面,要科学组织,合理安排,确保大体积砼的质量,严格按照施工规范,施工操作规程操作,不断改进操作工艺,加强养护,以预防和减少大体积砼裂缝的产生,将工程裂缝损害控制到最小程度。
关键词：建筑工程、混凝土、裂缝、防治
中图分类号：TU198文献标識码： A
一、大体积混凝土的定义
在当今建筑领域中，钢筋混凝土结构己经成为建筑结构中的主要结构形式。特别是高层、超高层、特殊功能的构筑物及大型设备基础等都采用体积庞大的混凝土结构。关于什么是大体积混凝土，国内外有多种不同的定义:
我国行业规范《大体积混凝土施工规范》（GB50496-2009）中认为当混凝土结构物实体几何尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土，就称之为大体积混凝土。
美国混凝土协会ACI对大体积混凝土的定义为:体积大到必须对水泥的水化热及其带来的相应体积变化采取措施，才能尽量减少开裂的一类混凝土。
日本建筑学会标准JASSS规定:结构断面最小尺寸在80cm以上，水化热引起的混凝土内的最高温度与外界气温之差，预计超过25℃的混凝土，称为大体积混凝土。
在《公路桥涵施工技术标准》（JTG/T F50-2011）中规定：现场浇筑的最小边尺寸为1～3m且必须采取措施以避免水化热引起的温差超过25℃的混凝土称为大体积混凝土。
二、大体积混凝土的特点
大体积混凝土结构物或者构件体积相对庞大，因此混凝土用量也相对很大，由于大体积混凝土的结构比较复杂，也导致了工程条件的复杂多样。混凝土设计强度较高，水化热引起的混凝土内部温度较一般混凝土要大的多；基础结构大多埋置地下，虽然受外界温度变化的影响较小，但要求抗渗性能较高，除此之外，混凝土的结构断面内配筋较多，整体性要求也很高。因此，如何控制混凝土的内外温差和温度变形而造成的裂缝，提高混凝土的抗渗、抗裂和抗侵蚀性能，是建筑工程大体积混凝土施工中的一个关键问题。
三、裂缝出现的原因：
混凝土是由水泥浆、砂子和石子组成的水泥浆体和骨料的两相复合型脆性材料。存在着两种裂缝：肉眼看不见的微观裂缝和肉眼看得见的宏观裂缝。混凝土本身有三种形式的微观缝: 粘着裂缝、水泥石裂缝、骨料裂缝。微观裂缝在混凝土结构中的分布是不规则、不贯通的，并且肉眼看不见，因此有微观裂缝的混凝土可以承受拉力。宽度不小于0．05mm的裂缝称为宏观裂缝，宏观裂缝是由微观裂缝扩展而来的。裂缝产生的原因可分为两类：一是结构型裂缝，是由外荷载引起的，包括常规结构计算中的主要应力以及其他的结构次应力造成的受力裂缝。二是材料型裂缝，是由非受力变形变化引起的，主要是由温度应力和混凝土的收缩引起的。
裂缝的出现，无论是表面裂缝、深层裂缝还是贯穿性裂缝都可以使侵蚀性介质非常容易进入混凝士内部，使钢筋锈蚀，混凝土碳化，使混凝土的强度降低，进而影响混凝土的耐久性。
1、温差引起裂缝：
温度，作为一种变形作用，在混凝土结构中引起的裂缝有表面裂缝和贯穿裂缝两种。这两种裂缝在不同程度上都属于有害裂缝。由于高层建筑、高耸结构物和大型设备基础的出现，大体积混凝土也被广泛采用，大体积混凝土结构的温度裂缝日益成为建筑工程技术人员面临的技术难题。目前温度裂缝产生主要原因是由温差造成的。即施工期间产生的结构裂缝主要是水泥水化热引起的温度变化造成的。温差可分为以下三种：混凝土浇注初期，产生大量的水化热，由于混凝土是热的不良导体，水化热积聚在混凝土内部不易散发，常使混凝土内部温度上升，而混凝土表面温度为室外环境温度，这就形成了内外温差，这种内外温差在混凝土凝结初期产生的拉应力当超过混凝土抗压强度时，就会导致混凝土裂缝。大体积混凝土产生温度裂缝，是其内部矛盾发展的结果；另外，在拆模前后，表面温度降低很快，造成了温度陡降，也会导致裂缝的产生；当混凝土内部达到最高温度后，热量逐渐散发而达到使用温度或最低温度，它们与最高温度的差值就是内部温差；这三种温差都会产生温度裂缝。
2、收缩引起裂缝
收缩有很多种，包括干燥收缩、塑性收缩、自身收缩、碳化收缩等等。这里主要介绍塑性收缩。
在水泥活性大、混凝土温度较高，或在水灰比较低的条件下会加剧引起开裂。因为这时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均匀的裂缝，出现裂缝以后，混凝土体内的水分蒸发进一步加大，于是裂缝进一步扩展。
四：大体积混凝土裂缝的控制
通过对大体积混凝土的深入研究和工程实践经验的反馈，控制大体积混凝土开裂应从两方面入手。一方面，提高混凝土的抗拉强度，使其足够大，大到各种因素引起的开裂应力小于它。另一方面，控制各种温度应力，使其尽可能小，使之小于混凝土的抗拉强度。而混凝土温度应力取决于其浇筑温度、水泥水化热和混凝土表面温度。即通过优化配合比、选择水泥品种、改善混凝土养护条件等亦可达到控制大体积混凝土裂缝的目的。因此，防止大体积混凝土出现裂缝应从以下几个方面加以有效控制。
1、优选原材料
①选用中低热的水泥品种
由于温差主要是由水化热产生的，所以为了减小温差就要尽量降低水化热，为了降低水化热，要尽量采取早期水化热低的水泥，由于水泥的水化热是矿物成分与细度的函数，要降低水泥的水化热，主要是选择适宜的矿物组成和调整水泥的细度模数，在施工中一般采用中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥。另外，在不影响水泥活性的情况下，要尽量使水泥的细度适当减小，因为水泥的细度会影响水化热的放热速率。
2、掺加外加剂
为了满足送到现场的商品混凝土具有一定坍落度，如单纯增加单位水泥用量，不仅多用水泥，加剧混凝土收缩，而且会使水化热增大，容易引起开裂。因此应选择适当的外加剂。
1为了减少水泥用量，降低水化热并提高和易性，我们可以把部分水泥用粉煤灰代替。所谓粉煤灰是指从烧煤粉的锅炉烟气中收集的粉状灰粒，国外把它叫做“飞灰”或者“磨细燃料灰”。把粉煤灰掺入混凝土中，就制成粉煤灰混凝土因为这种混凝土能够节约矿物资源和能源，减少环境污染，改善混凝土性能，因此它是一种经济的改性混凝土，开发利用粉煤灰混凝土技术已引起国内外工程界人士的高度重视。粉煤灰的矿物组成相当复杂。目前在混凝土中应用较多的低钙粉煤灰主要有六种矿物组分，即玻璃微珠、海绵状玻璃体、石英、氧化铁、碳粒，硫酸盐等。这六种矿物的含量较多，对粉煤灰的影响也较大。由于，粉煤灰具有火山灰活性效应，在混凝土中掺入粉煤灰可以提高混凝土的密实性。龄期越长，反应越完全，混凝土越密实，混凝土的强度也越高。值得一提的是：由于粉煤灰的比重较水泥小，混凝土振捣时比重小的粉煤灰容易浮在混凝土的表面，使上部混凝土中的掺合料较多，强度较低，表面容易产生塑性收缩裂缝。因此，粉煤灰的掺量不宜过多，在工程中我们应根据具体情况确定粉煤灰的掺量。
2减水剂：混凝土材料是由水泥、砂石骨料、化学外加剂和外掺矿物活性材料组成的复合材料，其性能是由各组成材料的性能和掺量(配合比)决定的，低热补偿收缩大体积混凝土也是一种混凝土。其性能也由其组成材料的性能和掺量决定。依据现有材料的特性，分析配制低热补偿收缩大体积混凝土的可行性。高效减水剂使用后，不仅能降低水灰比，而且能使混凝土拌合物中的水泥更为分散，从而使硬化后的空隙率及孔隙分布情况得到进一步改善。
3膨胀剂：膨胀混凝土的膨胀性能主要来源于膨胀水泥或掺加膨胀剂的水化作用。目前应用较多的是UEA混凝土膨胀剂，它是一种特制的硫铝酸盐膨胀剂，主要由无水硫铝酸钙。它加到普通水泥中与水拌合后，使混凝土的强度和膨胀发展相协调。膨胀混凝土的强度分自由膨胀强度和约束膨胀强度。自由强度常随膨胀值增加而下降，而约束强度则有所提高。因一定的膨胀结晶能够使混凝土更加致密，毛细孔减小，界面结构得到改善，从而使强度提高。在混凝土中掺入膨胀剂，混凝土在硬化过程中产生体积膨胀，这部分膨胀可以部分或全部补偿硬化过程中冷缩和干缩，减少或避免混凝土的开裂。
小结：
大体积混凝土施工是一门边缘科学, 也是一项系统工程,必须以材料、设计、施工和维护四个方面加以综合解决。设计方面,要积极采用先进技术,配合成熟的技术措施,抗放兼施,以抗为主,在理论上提出可行的控制措施,在实践操作中采用切实可行的技术,在经济上合理节约。材料配置,施工组织方面,要科学组织,合理安排,确保大体积砼的质量,严格按照施工规范,施工操作规程操作,不断改进操作工艺,加强养护,以预防和减少大体积砼裂缝的产生,将工程裂缝损害控制到最小程度。