大体积混凝土裂缝的形成与控制

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发布时间：2021-09-09

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大体积混凝土裂缝的形成与控制
黄兆恩
(佛山市市政建设工程劳务服务有限公司，广东佛山528000)
摘要：该文通过总结大体积混凝土产生裂缝的主要原因，针对性地提出了裂缝控制的技术措施。
关键词：大体积混凝土；裂缝；温度；水化热
中图分类号：TU528．1 文献标识码：B 文章编号：1009—7716(2011)04—0140—03
0 前言
大体积混凝土一般是指混凝土结构截面尺寸
大到必须采取相应措施妥善处理温度差值，合理
解决温度应力并控制裂缝开展的混凝土结构。
由于大体积混凝土硬化期间水泥水化过程释
放的水化热所产生的温度变化和混凝土收缩，以
及外界约束条件的共同作用，而产生的温度应力
和收缩应力，是导致大体积混凝土结构出现裂缝
的主要因素。
在大体积混凝土施工中，必须考虑温度应力
的影响，并设法降低混凝土内部的最高温度，减小
其内外温差。温度应力的大小，涉及结构平面尺
寸、结构厚度、约束条件、含钢量、混凝土的各种
组成材料的特性等多种因素，所以必须采用温度
差和温度应力双控制的方法控制大体积混凝土
裂缝。
1 大体积混凝土产生裂缝的主要原因
1．1水泥水化热的影响
水泥在水化反应过程中产生大量的热量，这
是大体积混凝土内部温升的主要热量来源，试验
证明每克普通硅酸盐水泥放出的热量可达500J。
由于大体积混凝土截面厚度大，水化热聚集在结
构内部不易散发，所以会引起混凝土结构内部急
剧升温。混凝土结构的厚度越大，水泥用量越多，
水泥早期强度越高，混凝土结构的内部升温越快。
大体积混凝土测温试验研究表明，水泥水化热在
1-3 d内放出的热量最多，大约占释放出总热量
的50％；混凝土浇筑后的3～5 d内，混凝土内部的
温度最高。每m 混凝土中水泥用量，每增减10 kg
其水化热将使混凝土的温度相应升降1 c【=，所
以，对于普通混凝土控制在每m 混凝土水泥用量
不超过400 kg。
收稿日期：2011-01—1l
作者简介：黄兆恩(1977一)，男，广东佛山人，丁程师，从事建
筑材料、混凝土试验研究丁作。
随着混凝土龄期的增长，其弹性模量和强度
不断提高，对混凝土降温收缩变形的约束也越来
越强，产生很大的温度应力，当混凝土的抗拉强度
不足以抵抗此温度应力时，便容易产生温度裂缝。
1．2 内外约束条件的影响
各种混凝土结构在变形中，必然受到一定的
约束，从而阻碍其自由变形，约束又分为内约束和
外约束。
通常大体积混凝土与地基浇筑在一起，当温
度变化时受到下部地基的限制，因而产生外部的
约束应力。混凝土在早期温度上升时，产生的膨胀
变形受到约束面的约束而产生压应力，此时混凝
土的弹性模量很小，徐变和应力松弛均较大，混凝
土与基层连接不太牢固，因而压应力较小。但当温
度下降时，则产生较大的拉应力，若超过混凝土的
极限抗拉强度，混凝土将会出现垂直裂缝。
由于结构不可能受到全约束，加之混凝土还
有徐变变形，所以温差在25 c【=一30 c【=情况下，也
可能不产生裂缝。由此可见，降低混凝土的内外温
差和改善其约束条件，是防止大体积混凝土产生
裂缝的重要措施。
1．3 外界气温变化的影响
大体积混凝土结构在施工期间，外界气温变
化对防止大体积混凝土开裂有很大影响。混凝土
内部温度由浇筑温度、水泥水化热的绝热温升和
结构的散热温度等各种温度之和组成。浇筑温度
与外界气温有着直接关系，外界气温越高，混凝土
的浇筑温度也越高；如果外界气温下降，会增加混
凝土的温度梯度，特别是气温骤然下降，会大大增
加外层混凝土与内部混凝土的温差，因而会造成
过大的温度应力，易使大体积混凝土出现裂缝。
大体积混凝土由于厚度大，不易散热，其内部
温度在有的工程中可高达85℃，而且持续时间较
长。温度应力是由温差引起的变形所造成的，温差
越大，温度应力也越大。因此，采取合理的温度控
制措施，控制混凝土表面温度与外界气温的温差，
是防止混凝土产生裂缝的另一个重要措施。