【文章內容簡介】 互約束及外界約束的作用而在混凝土內部產(chǎn)生的應力（稱為溫度應力），是相當復雜的。一旦溫度應力超過混凝土所承受的拉力極限值時，混凝土就會出現(xiàn)裂縫。這是混凝土澆筑后由于溫升影響產(chǎn)生的第一種裂縫。 由于溫升影響產(chǎn)生的第二種裂縫是收縮裂縫。這種裂縫產(chǎn)生在混凝土的降溫階段，即當混凝土降溫時，由于逐漸散熱而產(chǎn)生收縮，再加上混凝土硬化過程中，由于混凝土內部拌合水的水化和蒸發(fā)，以及膠質體的膠凝等作用，促使混凝土硬化時收縮。這兩種收縮，在收縮時由于受到基底或結構本身的約束，會產(chǎn)生很大的收縮應力（拉應力），如果產(chǎn)生的收縮應力超過當時的混凝土抗拉強度，就會在混凝土中產(chǎn)生收縮裂縫，這種收縮裂縫有時會貫穿全斷面，成為結構性裂縫，帶來嚴重的危害。2). 研究大體積混凝土裂縫控制的技術措施 設計方面：采用留永久變形縫作法或設置后澆帶；合理的平面和立面設計，避免截面的突變，從而減少約束應力：合理布置分布鋼筋，盡量采用小直徑、密間距，變截面處加強分布筋；避免用高強混凝土，盡可能選用中低強度混凝土，采用 60 天或 90 天強度；采用滑動層來減小基礎的約束。 材料方面：科學地選用材料配比，用較低的水灰比、水和水泥用量；選用中熱或低熱的水泥品種；摻加外加劑；摻加粉煤灰減少水泥用量；嚴格控制砂石骨料的含泥量。 施工方面：用保溫隔熱法對大體積混凝土進行養(yǎng)護；控制水化熱溫升，混凝土中心與表面的最大溫差不高于 25℃；控制降溫速度；用草袋和塑料薄膜進行保溫和保濕；用冷卻水管來降低水化熱，或使用微膨脹混凝土；采用分層澆筑或跳倉澆筑方法。 研究的方法 本文結合大慶石化高壓聚乙烯裝置防爆壩承臺施工實踐，采取相應的裂縫控制措施，監(jiān)控大體積混凝土溫度，分析溫度曲線，研究分析了大體積混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生機理，分析裂縫的主要影響因素。從設計、原材料、配合比、外加劑、施工工藝等幾方面研究大體積混凝土的溫度應力、開裂原因和裂縫控制措施，驗證裂縫控制措施的效果。第 2 章 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因分析及預測 裂縫的種類 文獻[6]指出，按混凝土的裂縫寬度不同，可將混凝土裂縫分為“微觀裂縫”和“宏觀裂縫”兩種。 微觀裂縫 20 世紀 60 年代以來，通過混凝土的現(xiàn)代試驗研究設備（如各種實體顯微鏡、X 光照相設備等），可以證實在尚未承受荷載的混凝土結構中存在著肉眼看不見的微觀裂縫。其寬度為 m m 以下。微觀裂縫主要有粘結裂縫，水泥石裂縫和骨料裂縫三種。 宏觀裂縫 混凝土中寬度不小于 m m 的裂縫是肉眼可見裂縫，亦稱宏觀裂縫。宏觀裂縫是微觀裂縫不斷擴展的結果。 宏觀裂縫又可分為表面裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫三種，見圖21 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因分析 大體積混凝土施工階段產(chǎn)生的溫度裂縫，是其內部矛盾發(fā)展的結果。一方面是混凝土由于內外溫差產(chǎn)生應力和應變，另一方面是結構的外約束和混凝土各質點的約束阻止了這種應變，一旦溫度應力超過混凝土能承受的極限抗拉強度，就會產(chǎn)生不同程度的裂縫。 水化熱的影響 水泥在水化反應過程中會產(chǎn)生大量的熱量。這是大體積混凝土內部溫升的主要熱量來源。試驗證明每克普通硅酸鹽水泥放出的熱量可達 500J。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發(fā)，所以會引起混凝土結構內部急驟升溫。在水利工程中一般為 15~25℃ [7]。而建筑工程中一般為 20~30℃，甚至更高。試驗表明，水泥水化熱在 1~3 天內放出的熱量最多，大約占總熱量的 50%左右，混凝土澆筑后的 3~5 天內，混凝土內部溫度最高。 建筑結構混凝土強度等級日趨提高，但有許多結構不適當?shù)倪x擇了過高的強度等級。習慣上認為：“強度等級越高安全度越大，就高不就低，提高混凝土強度沒壞處”。 內外約束的影響 各種混凝土結構在變形變化中，必然受到一定的約束，從而阻礙其自由變形，阻礙變形的因素稱為約束條件。約束又分為內約束和外約束。 1).外約束 一個物體的變形受到其他物體的阻礙，一個結構的變形受到另一個結構的阻礙，這種結構與結構之間，物體與物體之間的相互牽制作用稱作“外約束”。由于各種建筑結構所處的具體條件不同，便在結構之間產(chǎn)生不同程度的約束，按約束程度的大小，外約束又分為無約束（自由體）、彈性約束和全約束（嵌固體）三種。2).內約束 一個物體或一個構件本身各質點之間的相互約束作用，稱為“內約束”。沿著一個構件截面各點可能有不同的溫度和收縮變形，引起連續(xù)介質各點間的內約束應力。結構物的裂縫中，非貫穿的表面裂縫占 60%~70%。其開裂原因主要是變形變化引起的自約束應力。當各種大體積混凝土厚度大于或等于 500ｍｍ時，就可能由于水化熱的不均勻降溫和不均勻收縮引起的顯著的自約束應力，導致表面開裂。 外界氣溫變化的影響 大體積混凝土結構在施工階段，外界氣溫的變化對防止大體積混凝土開裂有著重大影響。因為外界氣溫愈高，混凝土的澆筑溫度也愈高；而如果外界溫度下降，又增加混凝土的降溫幅度，特別是氣溫驟降，會大大增加外層混凝土與內部混凝土的溫度梯度，因而會造成過渡的溫度應力，易使大體積混凝土出現(xiàn)裂縫?；炷恋膬炔繙囟仁怯伤療岬慕^熱溫升、澆筑溫度和結構物的散熱溫度等各種溫度的疊加之和組成，而溫度應力則是由溫差所引起的溫度變形造成的；溫差愈大，溫度應力也愈大。同時，在高溫條件下，大體積混凝土由于厚度大，不易散熱。 混凝土的收縮變形影響 1). 混凝土的收縮 大部分混凝土結構裂縫的原因是由于變形作用引起的，而變形作用包括溫度、濕度及不均勻沉降等。在幾種變形中，濕度變化引起的裂縫又占主要部分?；炷林匾M成部分是水泥和水，通過水泥和水的水化作用，形成膠凝材料，將松散的砂石骨料膠合成為人工石體——混凝土。 混凝土中含有大量空隙、粗孔、及毛細孔，這些空隙中存在水分，水分的活動影響到混凝土的一系列性質，特別是產(chǎn)生“濕度變形”的性質對裂縫控制有重要作用?；炷林械乃钟谢瘜W結合水、物理—化學結合水和物理力學結合水三種。 2). 收縮的種類 ①自生收縮 混凝土硬化過程中由于化學作用引起的收縮，是化學結合水與水泥的化合結果，也稱為硬化收縮，這種收縮與外界濕度變化無關。②塑性收縮 混凝土澆筑后 4~15 小時左右，水泥水化反應激烈，分子鏈逐漸形成，出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā)現(xiàn)象，引起失水收縮，是在初凝過程中發(fā)生的收縮，也稱之為凝縮，此時骨料與膠合料之間也產(chǎn)生不均勻的沉