大体积混凝土早期温度开裂成因及其防治措施

申请免费试用、咨询电话：400-8352-114

摘要：高层结构、核电设施及大规模基础设施建设中大体积混凝土早期温度开裂屡见不鲜，早期温度开裂降低的混凝土结构的承载能力，劣化了混凝土结构耐久性。本文探讨了大体积混凝土温度开裂的成因以及开裂特征，提出了优化配合比设计、调整施工工艺及合理养护等控制大体积混凝土温度开裂的措施。
　　关键词：早期；温度开裂；大体积混凝土；控制措施
　　
　　1　引言
　　
　　近年来，在高层结构、核电设施以及大规模的基础设施建设中常常采用大体积混凝土施工。大体积混凝土早期温度开裂屡见不鲜，已经成为困扰混凝土工程界的焦点问题。温度裂缝降低的混凝土结构的承载能力，引发了安全隐患。同时裂缝的出现为水和其他有害侵蚀性介质向混凝土内部扩散提供了通道，侵蚀性介质的侵入加剧了混凝土结构中的钢筋修饰，劣化了工程的耐久性。为了保证大体积混凝土结构具有可靠的服役性能和耐久性能，必须在施工过程中将大体积混凝土早期温度开裂的潜在危险性降至最低。
　　本文在目前大体积混凝土施工日益增多的工程背景下，综述了大体积混凝土早期温度开裂的特征、原因以及控制措施。
　　
　　2　大体积混凝土早期温度开裂的特征
　　
　　大体积混凝土温度裂缝属变形荷载引发裂缝，有别于外荷载引发裂缝，主要体现在以下两个方面：一方面温度裂缝的起因为水化导致内部温升从而引发混凝土发生体积变形，在外部约束与内部约束共同作用下产生温度应力，当温度应力超过混凝土抗拉强度时温度开裂发生。混凝土虽然属于脆性材料，但早期混凝土处于粘弹状态，在内部拉应力的作用下产生拉伸徐变，拉伸徐变在很大程度上释放了大体积混凝土内部的温度应力。故拉伸徐变是大体积混凝土早期温度开裂区别于荷载产生裂缝的主要特点，在进行大体积混凝土早期内部应力计算时应充分考虑。另外一方面大体积混凝土内部早期温度应力产生是温度变形的作用，而内部的温升是受胶凝材料水化反应放热过程控制、决定，而胶凝材料水化反应是随龄期逐渐进行的，故大体积混凝土早期内部温度应力随水化反应进行发展变化，应力的发展直至温度开裂产生是一个逐渐进行的过程，故大体积混凝土的温度应力应按分段叠加的方法来求得。而按普通外荷载计算原则，从外荷载作用，结构内力形成，直至裂缝的出现与扩展，似乎都是在一瞬间完成的，是某个“瞬间过程”。
　　
　　3　大体积混凝土早期温度开裂成因分析
　　
　　3．1胶凝材料早期水化放热
　　图1为早期混凝土内部典型的温度及温度应力随时间发展曲线，可见在浇筑后的几个小时后混凝土内部由于温度升高会产生压应力作用，但由于此时混凝土弹性模量较低，故压应力值不大。温度峰值达到之后，混凝土内部的压应力由于温度不断降低而迅速减小。混凝土逐渐处于零应力状态。处于零应力状态时，混凝土内部的温度往往仅比温度峰值低几度。随着混凝土内部温度进一步降低，拉应力逐渐产生，而此时混凝土已具有较高的弹性模量，同时随着硬度和刚度的不断提高，混凝土对于应力的释放作用减弱，故混凝土内部拉应力发展较快导致开裂潜在可能性增加。