1.大體積混凝土裂縫產生的機理
　　大體積混凝土裂縫在建筑中經常可以見到，而且隨著科學技術的發展和實驗技術的完善，特別是有關大體積混凝土的現代實驗設備的出現(如各種實驗顯微鏡、X光照相設備、超聲儀器、滲透觀測儀等)，已經證實了大體積混凝土和鋼筋混凝土結構中也存在著肉眼不可見的裂縫。
　　常見裂縫主要有以下三種類型：
　　① 粘著裂縫:指鋼筋與水泥石粘接面上的裂縫，主要沿鋼筋周圍出現；
　　② 水泥石裂縫:指水泥漿中的裂縫，主要出現在鋼筋與鋼筋之間；
　　③ 鋼筋骨料裂縫:指鋼筋或者骨料等本身的裂縫。
　　這三種裂縫比較，前兩種較多，大體積混凝土的裂縫主要指前兩種，他們的存在對于大體積混凝土的基本物理力學性質如彈塑性、各種強度、變形、泊松比、結構剛度、化學反應等有著重要的影響。
　　大體積混凝土裂縫產生的原因可按其構造理論加以解釋，即把混凝土看做是由鋼筋、水泥石、氣體、水份等組成的非均質材料，在溫度、濕度和其他條件變化下，混凝土逐步硬化，同時產生體積變形，這種變形是不均勻的，水泥石收縮較大，鋼筋收縮很小，水泥石熱膨脹系數較大，鋼筋熱膨脹系數較小，他們之間的相互變形引起約束應力。在構造理論中提出了一種簡單的計算模型，即假定圓形鋼筋不變形且均勻分布于均質彈性水泥石中，當水泥石產生收縮時引起內應力，這種應力可引起粘著微裂縫和水泥石裂縫，混凝土的裂縫肉眼是看不見的，肉眼可見裂縫范圍一般以0.05mm為界。大于等于0.05mm的裂縫稱為宏觀裂縫，它是裂縫擴展的結果。觀測證實，結構物的裂縫是時刻不停的運動著，這種運動包含兩種意思:一是裂縫寬度的擴展與縮小；二是裂縫長度的延伸及裂縫數量的增加。裂縫穩定的運動是正常的，工程中要防止的是不穩定的裂縫運動。
　　下面就通過不同的理論基礎來分析大體積混凝土溫度裂縫產生的機理。
　　大體積混凝土的破壞機理，現在國內外學者普遍認為是混凝土在澆筑、形成過程中不可避免存在著毛細孔、空隙及材料的裂隙缺陷，在外界因素作用下，這些缺陷部位將產生高度的應力集中，并逐漸擴展發展，形成大體積混凝土體中的微裂紋。另一方面，大體積混凝土體中各相的結合界面是最薄弱的環節，在外界因素作用下，將脫開而形成截面裂隙，并發展成微裂紋。若外界因素繼續作用，混凝土體中的微裂紋經過匯集、貫通的過程而形成宏觀裂縫。同時，宏觀裂紋的端部又因應力集中而出現新的微裂紋，甚至出現微裂紋區，這又將發展成新的宏觀裂縫或體現為原有宏觀裂紋的延伸。如此反復交替，宏觀裂縫必將沿著一條最薄弱的路徑逐漸擴展，最后使混凝土完全斷開而破壞。因此，大體積混凝土材料的破壞過程實際上是損傷、損傷積累、宏觀裂紋出現、損傷繼續積累、宏觀裂縫擴展交織發生的過程。
不論外界因素作用引起的效應是拉、壓、剪或扭，大體積混凝土體破壞的過程都是相類似的。如果引起的效應是拉，則微裂紋或微裂縫將沿與之正交的方向擴展；如為壓，則沿與之平行的方向擴展;如為剪或扭，則將沿剪應力的方向滑動擴展。顯然，在非均勻應力場的大體積混凝土體中上述微裂紋的萌生與擴展以及宏觀裂紋的出現和擴展，都將首先在高應力區中發生，甚至只集中發生在高應力區，因為當高應力區中裂紋或裂縫擴展時，對相鄰的低應力區產生卸載效應，因此，該區域內的裂紋和裂縫不可能再繼續發育和發展，甚至會引起逆效應，如原來已張開的裂縫可能重新閉合。
　　大體積混凝土結構在施工期經歷了升溫和降溫兩個過程。由于水泥砂漿與鋼筋熱膨脹系數的不同，在升溫過程中溫度荷載作用下水泥砂漿與鋼筋所形成的界面首先產生損傷，并隨溫度增加而發展，因此形成界面裂紋，當繼續增加的溫差達到某一數值后，界面裂紋便向水泥砂漿中延伸。在以后的降溫過程中界面裂紋與水泥砂漿中的微裂紋繼續發展，以致發展成宏觀裂縫，并可能導致混凝土結構發生斷裂破壞，由于損傷是不可恢復的，故在以后的降溫過程中，所形成的界面裂縫不會消失，而且降溫過程中不僅原有的微裂紋會發展，同時也會產生新的微裂紋。
1.1大體積混凝土裂縫產生的主要影響因素
　　大體積混凝土由于截面大，水泥用量大，水泥水化釋放的水化熱會產生較大的溫度變化，由此形成的溫度應力是導致產生裂縫的主要原因。這種裂縫分為兩種：
① 大體積混凝土澆筑初期，水泥水化產生大量水化熱，使大體積混凝土的溫度很快上升。但由于大體積混凝土表面散熱條件較好，熱量可以向大氣中散發，因而溫度上升較少；而大體積混凝土內部由于散熱條件較差，熱量散發少，因而溫度上升較多，內外形成溫度梯度，形成內外約束。結果大體積混凝土內部產生壓應力，面層產生拉應力，當該拉應力超過大體積混凝土的抗拉強度時，大體積混凝土表面就產生裂縫。
　　② 大體積混凝土澆筑后數日，水泥水化熱基本上已釋放，大體積混凝土從最高溫逐漸降溫，降溫的結果引起大體積混凝土收縮，再加上由于大體積混凝土中多余水份蒸發、碳化等引起的體積收縮變形，受到地基和結構邊界條件的約束(外約束)，不能自由變形，導致產生溫度應力(拉應力)，當該溫度應力超過大體積混凝土抗拉強度時，則從約束面開始向上開裂形成溫度裂縫。如果該溫度應力足夠大，嚴重時可能產生貫穿裂縫。
　　大體積混凝土施工階段產生的溫度裂縫，是其內部矛盾發展的結果。一方面是大體積混凝土由于內外溫差產生應力和應變，另一方面是結構的外約束和大體積混凝土各質點間的約束(內約束)阻止這種應變。一旦溫度應力超過大體積混凝土能承受的抗拉強度，就會產生裂縫。上述大體積混凝土溫度應力的大小取決于水泥、水化熱、拌合澆筑溫度、大氣溫度、收縮變形及當量溫度等因素，同時它與大體積混凝土的降溫散熱條件和硅升降溫速密切相關的，而大體積混凝土抗拉強度的提高與大體積混凝土本身材料性能有關，此外還與施工方案及配筋等因素有關。
1.1.1水泥水化熱
　　水泥在水化過程中要產生一定的熱量，是大體積混凝土內部熱量的主要來源。
　　由于大體積混凝土截面厚度大，水化熱聚集在結構內部不易散失，所以會引起急驟升溫。水泥水化熱引起的絕熱溫升，與混凝土單位體積內的水泥用量和水泥品種有關，并隨混凝土的齡期按指數關系增長，一般在10d左右達到最終絕熱溫升，但由于結構自然散熱，實際上混凝土內部的最高溫度，大多發生在混凝土澆筑后的3~5d。
　　1.1.2大體積混凝土的導熱性能
　　熱量在大體積混凝土內傳遞的能力反映在其導熱性能上。大體積混凝土的導熱系數越大，熱量傳遞率就越大，則其與外界熱交換的效率也越高，從而使大體積混凝土內最高溫升降低。同時也減小了大體積混凝土的內外溫差。可以預計，導熱性能越好，熱峰值出現的時間也相應提前。中部最高溫度的熱峰值及熱峰值出現的時間與板厚密切有關。顯見，板越厚，中部點散熱較少，熱峰值也越高，中部受外界溫降影響所需時間就越長，峰值出現的時間也要晚一些。
　　大體積混凝土的導熱性能較差，澆筑初期，混凝土的彈性模量和強度都很低，對水化熱急劇溫升引起的變形約束不大，溫度應力較小。隨著混凝土齡期的增長，彈性模量和強度相應提高，對混凝土降溫收縮變形的約束愈來愈強，即產生很大的溫度應力，當大體積混凝土的抗拉強度不足以抵抗該溫度應力時，便開始產生溫度裂縫。
    1.1.3外界氣溫變化
　　大體積混凝土結構施工期間，外界氣溫的變化對大體積混凝土開裂有重大影響。大體積混凝土的內部溫度是澆筑溫度(既大體積混凝土的入模溫度，它是大體積混凝土水化熱溫升的基礎，可以預見，大體積混凝土的入模溫度越高，它的熱峰值也必然越高。工程實踐中在高溫季節澆筑常采用鋼筋預冷，加冰拌和等措施來降低澆筑溫度，控制大體積混凝土最高溫升，原因在此)。水化熱的絕熱溫升和結構散熱降溫等各種溫度的疊加之和。外界氣溫愈高，大體積混凝土的澆筑溫度也愈高；若外界溫度下降，會增加大體積混凝土的降溫幅度，特別在外界氣溫驟降時，會增加外層大體積混凝土與內部大體積混凝土的溫度梯度，這對大體積混凝土極為不利。
    2.產生裂縫的原因以及影響
2.1溫差的形成及其影響在混凝土結構中，引起溫度變化的熱量主要源于水泥的水化熱。地下室大體積混凝土基礎中，混凝土強度級別較高，水泥用量大，因此混凝土在初凝過程中會有大量水化熱產生。混凝土是熱的不良導體，又由于地下室底版幾何尺寸巨大，這些熱量不易及時排出而積聚，導致了其內部溫度迅速升高（最高時可達70～80℃）。相反，在構件表面，則由于散熱條件良好，溫度保持較低水平，這樣就出現了內外溫差。這種相對的“內脹外縮”對混凝土表面產生拉應力，當它超過混凝土拉伸極限1～1.5×10-4，裂縫就產生了。
2.2混凝土收縮變形及其影響⑴化學收縮。混凝土硬化過程中，水泥要發生一系列化學變化，稱之為水化，但水化生成物體積比反應前物質總體積要小，這種收縮，我們稱之為化學收縮；⑵混凝土的干收縮。干收縮是由于混凝土內部吸附水蒸發引起凝膠體失水產生緊縮，混凝土的干收縮取決于周圍環境的濕度變化。在大體積混凝土中，當這種收縮由于內外環境不一致而使混凝土構件表面拉應力超過其拉伸極限時，導致了裂縫的產生。
2.3地基的不均勻沉降及其影響基礎設計的主要依據是工程地質勘察報告。任何一個地質勘察，其結果都是近似的。當設計假設模型與地質實際不符等情況出現時，都很可能出現不均勻沉降。同時，由于上部建筑物荷載不同，也產生不均勻沉降。這種不均勻沉降對混凝土就產生拉應力，當應力超過混凝土極限拉伸值時，導致裂縫產生。這種裂縫一旦出現則比較嚴重，可能危及安全和使用等功能。
3.裂縫控制的材料措施
3.1為了減少水泥用量，降低混凝土澆筑塊體的溫度升高。經設計單位同意，可利用混凝土60d后期強度作為混凝土強度評定、工程交工驗收及混凝土配合比設計的依據。
3.2采用降低水泥用量的方法來降低混凝土的絕對溫升值，可以使混凝土澆筑后的內外溫差和降溫速度控制的難度降低，也可降低保溫養護的費用，這是大體積混凝土配合比選擇的特殊性。強度等級在C20～C35的范圍內選用，水泥用量不超過380kg／m³。
3.3應優先采用水化熱低的礦渣水泥配制大體積混凝土。所用的水泥應進行水化熱測定，水泥水化熱測定按現行國家標準《水泥水化熱試驗方法(直接法)》測定，要求配制混凝土所用水泥7d的水化熱不大于250tO／kg。
3.4采用5～40mm顆粒級配的石子，控制含泥量小于1.5％。
3.5采用中、粗砂，控制含泥量小于1.5％。
3.6摻合料及外加劑的使用。國內當前用的摻合料主要是粉煤灰，粉煤灰水泥特性如下：成分，在硅酸鹽水泥中摻入占水泥重量20～40%的粉煤灰組合而成。特性，早期強度較低，后期強度增長較快；水化熱較小；耐凍性差；耐硫酸鹽腐蝕及耐水性較好；抗炭化能力差；抗滲性較好；干縮性較小；抗裂性較好。供應標號，275、325、425、425R、525、525R、625R。
選擇粉煤灰水泥在技術上有兩點好處：一是減少內部水化熱的產生（因為減少了水泥用量）；二是減少混凝土的“干縮”量，這樣從整體上對裂縫的產生和擴展起到了預防和抑制作用。這樣可以大大改善混凝土工作性能和可靠性，同時可代替水泥，降低水化熱。摻加量為水泥用量的15％，降低水化熱15％左右。外加劑主要指減水劑、緩凝劑和膨脹劑。混凝土中摻入水泥重量0.25％的木鈣減水劑，不僅使混凝土工作性能有了明顯的改善，同時又減少10％拌和用水，節約10％左右的水泥，從而降低了水化熱。一般泵送混凝土為了延緩凝結時間，要加緩凝劑，反之凝結時間過早，將影響混凝土澆筑面的粘結，易出現層間縫隙，使混凝土防水、抗裂和整體強度下降。為了防止混凝土的初始裂縫，宦加膨脹劑。國內常用的膨脹劑有UEA，EAS、特密斯等型號。
4.裂縫控制的施工措施
4.1混凝土的澆筑方法可用分層連續澆筑或推移式連續澆筑，不得留施工縫，并應符合下列規定：
(1)混凝土的攤鋪厚度應根據所用振搗器的作用深度及混凝土的和易性確定，當采用泵送混凝土時，混凝土的攤鋪厚度不大于600mm；當采用非泵送混凝土時，混凝土的攤鋪厚度不大于400mm。
(2)分層連續澆筑或推移式連續澆筑，其層間的間隔時間應盡量縮短，必須在前層混凝土初凝之前，將其次層混凝土澆筑完畢。層間最長的時間間隔不大于混凝土的初凝時間。當層間間隔時間超過混凝土的初凝時間。層面應按施工縫處理。
4.2大體積混凝土施工采取分層澆筑混凝土時，水平施工縫的處理應符合下列規定：1)清除澆筑表面的浮漿、軟弱混凝土層及松動的石子，并均勻露出粗骨料；
2)在上層混凝土澆筑前，應用壓力水沖洗混凝土表面的污物，充分濕潤，但不得有水；
3)對非泵送及低流動度混凝土，在澆筑上層混凝土時，應采取接漿措施。
4.3混凝土的拌制、運輸必須滿足連續澆筑施工以及盡量降低混凝土出罐溫度等方面的要求，并應符合下列規定：
1)當炎熱季節澆筑大體積混凝土時，混凝土攪拌場站宜對砂、石骨料采取遮陽、降溫措施；
2)當采用泵送混凝土施工時，混凝土的運輸宜采用混凝土攪拌運輸車，混凝土攪拌運輸車的數量應滿足混凝土連續澆筑的要求。
4.4在混凝土澆筑過程中，應及時清除混凝土表面的泌水。泵送混凝土的水灰比一般較大，泌水現象也較嚴重，不及時清除，將會降低結構混凝土的質量。
4.5混凝土澆筑完畢后，應及時按溫控技術措施的要求進行保溫養護，并應符合下列規定：
1)保溫養護措施，應使混凝土澆筑塊體的里外溫差及降溫速度滿足溫控指標的要求；
2)保溫養護的持續時間，應根據溫度應力(包括混凝土收縮產生的應力)加以控制、確定，但不得少于15d，保溫覆蓋層的拆除應分層逐步進行；
3)在保溫養護過程中，應保持混凝土表面的濕潤。 保溫養護是大體積混凝土施工的關鍵環節，其目的主要是降低大體積混凝土澆筑塊體的內外溫差值以降低混凝土塊體的自約束應力；其次是降低大體積混凝土澆筑塊體的降溫速度，充分利用混凝土的抗拉強度，以提高混凝土塊體承受外約束廊力的抗裂能力，達到防止或控制溫度裂縫的目的。同時，在養護過程中保持良好的濕度和抗風條件，使混凝土在良好的環境下養護。施工人員需根據事先確定的溫控指標的要求，來確定大體積混凝土澆筑后的養護措施。
4.6塑料薄膜、草袋可作為保溫材料覆蓋混凝土和模板，在寒冷季節可搭設擋風保溫棚。覆蓋層的厚度應根據溫控指標的要求計算。
4.7對標高位于±0.0以下的部位，應及時回填土；±0.0以上的部位應及時加以覆蓋，不宜長期暴露在風吹日曬的環境中。
4.8在大體積混凝土拆模后，應采取預防寒潮襲擊、突然降溫和劇烈干燥等措施。
5.大體積混凝土的溫控施工現場監測工作
5.1大體積混凝土的溫控施工中，除應進行水泥水化熱的測定外，在混凝土澆筑過程中還應進行混凝土澆筑溫度的監測，在養護過程中應進行混凝土澆筑塊體升降溫、內外溫差、降溫速度及環境溫度等監測。監測的規模可根據所施工工程的重要性和施工經驗確定，測溫的方法可采用先進的測溫方法，如有經驗也可采用簡易測溫方法。這些監測結果能及時反饋現場大體積混凝土澆筑塊內溫度變化的實際情況，以及所采用的施工技術措施的效果。為工程技術人員及時采取溫控對策提供科學依據。
5.2混凝土的澆筑溫度系指混凝土振搗后，位于混凝土上表面以下50～l00mm深處的溫度。混凝土澆筑溫度的測試每工作班(8h)應不少于2次。
5.3大體積混凝土澆筑塊體內外溫差、降溫速度及環境溫度的測試，每晝夜應不少于2次。
5.4大體積混凝土澆筑塊體溫度監測點的布置，以能真實反映出混凝土塊體的內外溫差、降溫速度及環境溫度為原則，一般可按下列方式布置：
1)溫度監測的布置范圍以所選混凝土澆筑塊體平面圖對稱軸線的半條軸線為測溫區(對長方體可取較短的對稱軸線)，在測溫區內溫度測點呈平面布置；
2)在測溫區內，溫度監測的位置可根據混凝土澆筑塊體內溫度場的分布情況及溫控的要求確定；
3)在基礎平面半條對稱軸線上，溫度監測點的點位宜不少于4處；
4)沿混凝土澆筑塊體厚度方向，每一點位的測點數量，宜不少于5點；
5)保溫養護效果及環境溫度監測點數量應根據具體需要確定；
6)混凝土澆筑塊體底表面的溫度，應以混凝土澆筑塊體底表面以上50ram處的溫度為準；
7)混凝土澆筑塊體的外表溫度，應以混凝土外表以內50ram處溫度為準。
5.5測溫元件的選擇應符合下列規定：測溫元件的測溫誤差應不大于0.3℃；測溫元件安裝前，必須在浸水24h后，按上述的要求進行篩選。
5.6監測儀表的選擇應符合下列規定：溫度記錄的誤差應不大于±l℃；測溫儀表的性能和質量應保證施工階段測試的要求。
5.7測溫元件的安裝及保護應符合下列規定：
1)測溫元件安裝位置應準確，固定牢固，并與結構鋼筋及固定架金屬體絕熱；
2)測溫元件的引出線應集中布置，并加以保護；
3)混凝土澆筑過程中，下料時不得直接沖擊測溫元件及其引出線，振搗時，振搗器不得觸及測溫元件及其引出線。
綜述：大體積混凝土結構的施工技術與措施直接關系到混凝土結構的使用性能，如何采取更好的方法來降低混凝土的水化熱，摻和料的用量該如何控制，混凝土原材料的溫度是否可以再降低？這些都有待于在施工實踐中進一步積累經驗，采取有效措施，使大體積混凝土澆筑中出現的開裂問題能得到更好的解決。