大體積混凝土早期溫度開裂成因及其防治措施

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摘要：高層結構、核電設施及大規(guī)?；A設施建設中大體積混凝土早期溫度開裂屢見不鮮，早期溫度開裂降低的混凝土結構的承載能力，劣化了混凝土結構耐久性。本文探討了大體積混凝土溫度開裂的成因以及開裂特征，提出了優(yōu)化配合比設計、調整施工工藝及合理養(yǎng)護等控制大體積混凝土溫度開裂的措施。
　　關鍵詞：早期；溫度開裂；大體積混凝土；控制措施
　　
　　1　引言
　　
　　近年來，在高層結構、核電設施以及大規(guī)模的基礎設施建設中常常采用大體積混凝土施工。大體積混凝土早期溫度開裂屢見不鮮，已經(jīng)成為困擾混凝土工程界的焦點問題。溫度裂縫降低的混凝土結構的承載能力，引發(fā)了安全隱患。同時裂縫的出現(xiàn)為水和其他有害侵蝕性介質向混凝土內部擴散提供了通道，侵蝕性介質的侵入加劇了混凝土結構中的鋼筋修飾，劣化了工程的耐久性。為了保證大體積混凝土結構具有可靠的服役性能和耐久性能，必須在施工過程中將大體積混凝土早期溫度開裂的潛在危險性降至最低。
　　本文在目前大體積混凝土施工日益增多的工程背景下，綜述了大體積混凝土早期溫度開裂的特征、原因以及控制措施。
　　
　　2　大體積混凝土早期溫度開裂的特征
　　
　　大體積混凝土溫度裂縫屬變形荷載引發(fā)裂縫，有別于外荷載引發(fā)裂縫，主要體現(xiàn)在以下兩個方面：一方面溫度裂縫的起因為水化導致內部溫升從而引發(fā)混凝土發(fā)生體積變形，在外部約束與內部約束共同作用下產生溫度應力，當溫度應力超過混凝土抗拉強度時溫度開裂發(fā)生?；炷岭m然屬于脆性材料，但早期混凝土處于粘彈狀態(tài)，在內部拉應力的作用下產生拉伸徐變，拉伸徐變在很大程度上釋放了大體積混凝土內部的溫度應力。故拉伸徐變是大體積混凝土早期溫度開裂區(qū)別于荷載產生裂縫的主要特點，在進行大體積混凝土早期內部應力計算時應充分考慮。另外一方面大體積混凝土內部早期溫度應力產生是溫度變形的作用，而內部的溫升是受膠凝材料水化反應放熱過程控制、決定，而膠凝材料水化反應是隨齡期逐漸進行的，故大體積混凝土早期內部溫度應力隨水化反應進行發(fā)展變化，應力的發(fā)展直至溫度開裂產生是一個逐漸進行的過程，故大體積混凝土的溫度應力應按分段疊加的方法來求得。而按普通外荷載計算原則，從外荷載作用，結構內力形成，直至裂縫的出現(xiàn)與擴展，似乎都是在一瞬間完成的，是某個“瞬間過程”。
　　
　　3　大體積混凝土早期溫度開裂成因分析
　　
　　3．1膠凝材料早期水化放熱
　　圖1為早期混凝土內部典型的溫度及溫度應力隨時間發(fā)展曲線，可見在澆筑后的幾個小時后混凝土內部由于溫度升高會產生壓應力作用，但由于此時混凝土彈性模量較低，故壓應力值不大。溫度峰值達到之后，混凝土內部的壓應力由于溫度不斷降低而迅速減小?；炷林饾u處于零應力狀態(tài)。處于零應力狀態(tài)時，混凝土內部的溫度往往僅比溫度峰值低幾度。隨著混凝土內部溫度進一步降低，拉應力逐漸產生，而此時混凝土已具有較高的彈性模量，同時隨著硬度和剛度的不斷提高，混凝土對于應力的釋放作用減弱，故混凝土內部拉應力發(fā)展較快導致開裂潛在可能性增加。