大体积混凝土温度裂缝产生机理与控制措施

（摘要）大体积混凝土在固化过程中释放的水化热会使混凝土产生较大的温度变化和收缩作用，从而产生的温度和收缩应力是导致混凝土出现裂缝的主要因素。

关键词: 大体积混凝土 ；温度裂缝 ；控制技术

中图分类号： TV543 文献标识码： A 文章编号：

第1节 引 言

1.1 研究背景

现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工，如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。它主要的特点就是体积大，一般实体最小尺寸大于或等于1m。它的表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部温升比较快。所以必须从根本上分析它，来保证施工的质量。

1.2 大体积混凝土的定义

美国混凝土学会（ACI）有过这样的规定：任何就地浇注的混凝土。其尺寸之大，必须要求采取措施解决水化热及随之引起的变形问题，即称其为大体积混凝土。

1.3 裂缝的基本概念和裂缝控制意义

裂缝是指固体材料中的某种不连续现象。近代科学关于混凝土强度的微观研究以及大量的工作实践所提供的经验表明：裂缝是一种人们可以接受的材料特征，结构物的裂缝是不可避免的。

钢筋混凝土结构裂缝是一个普遍性的技术问题。近代科学关于混凝土强度的细观察以及大量工程实践所提供的经验都说明，结构物的裂缝是不可避免的，裂缝是一种人们可以接受的材料特征，裂缝既是结构的一种缺陷，也是结构物理力学性质，无害裂缝是正常现象。

第2节大体积混凝土温度裂缝产生机理和主要影响因素

结构物在实际使用中一般要承受各种外荷载和变形荷载，当结构的抗拉强度不足以抵抗荷载作用时，结构就可能出现裂缝，结构裂缝出现的原因与荷载的关系主要表现为:由外荷载的直接应力，引起的裂缝。由荷载作用，结构次应力引起的裂缝。由变形引起的裂缝，主要是温度、收缩和膨胀、不均匀沉降等因素引起的裂缝。

2.1 混凝土温度裂缝产生机理

混凝土温度裂缝产生的机理，现在国内外学者普遍认为是混凝土在浇筑，形成过程中不了避免存着毛细孔，空隙及材料的裂隙缺陷，在外界因素作用下，这些缺陷、部位将产生高度的应力集中，并逐渐扩展发展，形成混凝土中的微裂纹。

2.2 大体积混凝土温度裂缝的主要影响因素

大体积混凝土裂缝是因为混凝土的温度变形收到约束而产生温度应力，当这种温度应力大于混凝土自身抗拉强度是而产生的。混凝土温度应力的大小取决于水泥、水化热、拌合浇筑温度、大气温度、收缩变形及当量温度等因素，同时它与混凝土的降温散热条件和升降温度密切相关，而混凝土抗拉强度的提高与混凝土本身材料性能有关，此外还与施工方案及配筋等因素有关。

2.3裂缝产生的原因 大体积混凝土结构裂缝的发生是由多种因素引起的。各类裂缝产生的主要影响因素如下： 1、水泥水化热的影响 水泥水化过程中放出大量的热量，且主要集中在浇筑后的7d左右，一般每克水泥可以放出500J左右的热量，如果以水泥用量350Kg/m3～550Kg/m3来计算，每m3混凝土将放出17500KJ～27500KJ的热量，从而使混凝土内部升高。因为混凝土内部和表面的散热条件不同，因此混凝土中心温度很高，这样就会形成温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，当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。 2、混凝土收缩的影响 混凝土在空气中硬结时体积减小的现象称为混凝土收缩。混凝土在不受外力的情况下的这种自发变形，受到外部约束时，将在混凝土中产生拉应力，使得混凝土开裂。引起混凝土的裂缝主要有塑性收缩、干燥收缩和温度收缩等三种。

3、外界气温湿度变化的影响 大体积混凝土结构在施工期间，外界气温的变化对防止大体积混凝土裂缝的产生起着很大的影响。混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温升和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。

第3节 基础大体积混凝土温度裂缝控制措施

大体积混凝土的裂缝破坏了结构的整体性、耐久性、防水性、危害严重，必须加以控制，大体积开裂主要是水化热使混凝土温度升高引起的，所以采用适当措施控制混凝土温度升高和温度变化速度，在一定范围内，就可避免出现裂缝。

3.1、优选混凝土各种原材料1、水泥的选择 大体积混凝土施工中应尽量使用低热或者中热的矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥，并尽量降低混凝土中的水泥用量，以降低混凝土的温升，提高混凝土硬化后的体积稳定性。 2、骨料的选择 在选择粗骨料时，可根据施工条件，尽量选用粒径较大、质量优良、级配良好的砾石。 3、掺加外加剂 可有效地增加混凝土的流动性，且能提高水泥水化率，增强混凝土的强度，从而可降低水化热，同时可明显延缓水化热释放速度。 3.2、设计优化措施 1、精心设计混凝土配合比。 2、增配构造筋提高抗裂性能。配筋应采用小直径、小间距。 3、避免结构突变产生应力集中，在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。 3.3、施工控制措施 1、控制混凝土入模温度 入模温度的高低，与出机温度密切相关，另外还与运输工具、运距、转运次数、施工气候等有关。

2、严格控制混凝土的浇筑速度

一次浇注的混凝土不可过高、过厚，以保证混凝土温度均匀上升。

3、砼养护 主要是保持适宜的温度和湿度，以便控制混凝土的内外温差，促进砼强度的正常发展及防止裂缝的产生和发展。

4、健全施工组织管理：

实践证明，在优化配合比设计，改善施工工艺，提高施工质量，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温度裂缝的发生。

第4节结束语

通过对大体积混凝土温度裂缝的分析，可以看出大体积混凝土水化热裂缝虽然不可避免，但是通过合理手段是可以控制的。

参考文献：

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