《裂缝的成因》word版

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1、1.引言在大体积混凝土施工中，最常见的裂缝多是因为温度应力引起的，因此，研究温度应力及温度控制具有重要意义。其主要原因有两点：第一，在施工中，大体积混凝土最容易出现温度裂缝，直接影响到结构的整体性和耐久性；第二，在混凝土使用寿命内，温度变化对混凝土结构的应力状态的改变仍具有显著的影响。因此本文针对施工中混凝土出现温度裂缝的产生原因和预防措施进行研究。2.大体积混凝土出现温度裂缝的原因2.1.温度和湿度变化的影响混凝土中产生裂缝有多种原因，其中主要是温度和湿度变化的影响，此外还有混凝土的脆性和不均匀性，以及结构不合理，原材料不合格（如碱骨料反应），模板变形，基础不均匀沉降等因素

2、都会导致混凝土产生裂缝。这里主要讨论温度和湿度变化的影响。混凝土从拌和到凝结硬化，水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，会在混凝土表面引起拉应力；而终凝后在降温过程中，由于受到基础或前次已浇筑混凝的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。混凝土在使用过程中，外界气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度因外界环境的作用可能会发生剧烈变化，如养护不及时导致时干时湿，表面干缩形变受到内部混凝土的约束，也往往导致裂缝。混凝土是一种脆性材料，其抗拉强度仅是抗压强度的10％左右，短期加荷时的

3、极限拉伸变形只有（0.6～1.0）×10-4，长期加荷时的极限位伸变形也只有（1.2～2.0）×10-4；由于原材料不均匀、水灰比不稳定、及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块混凝土中不同部位其抗拉强度又是不均匀的，存在着许多抗拉能力很低，易于出现裂缝的薄弱部位。在钢筋混凝土中，拉应力主要是由钢筋承担，混凝土只是承受压应力；但在素混凝土中，如果结构内出现了拉应力，则须依靠混凝土自身来承担。一般混凝土结构设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力，但是在大体积混凝土施工过程中，由于水化热的作用，从最高温度冷却到正常使用时期的稳定温度，往往会在混凝土内部引起相当大的拉应力。有

4、时温度应力甚至超过其它外荷载所引起的应力，因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的施工组织极为重要。2.2.混凝土温度应力的分析2.2.1.根据温度应力的形成过程可分为以下三个阶段：a、早期：自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约30天。这个阶段的两个特征，一是水泥放出大量的水化热，二是混凝上弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化，这一时期在混凝土内形成残余应力。b、中期：自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止，这个时期中，温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起，这些应力与早期形成的残余应力相叠加，在此期间混凝上的弹性模量变化不大。C、晚期：混凝

5、土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起，这些应力与前两种的残余应力相迭加。2.2.2.根据温度应力引起的原因可分为两类：a、自生应力：边界上没有任何约束或完全静止的结构，如果内部温度是非线性分布的，由于结构本身互相约束而出现的温度应力。例如重力式U型桥台，结构尺寸相对较大，混凝土冷却时表面温度低，内部温度高，在表面出现拉应力，在中间出现压应力。b、约束应力：结构的全部或部分边界受到外界的约束，不能自由变形而引起的应力。如重力式U型桥台的台身与侧墙结合处。这两种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用，导致大体积混凝土产生裂缝。要想根据已知的温度准确分

6、析出温度应力的分布、大小是一项比较复杂的工作，在大多数情况下，需要依靠模型试验或数值计算；混凝土的徐变使温度应力有相当大的松驰，计算温度应力时，必须考虑徐变的影响，具体计算这里就不再细述。3.温度应力的控制和防止温度裂缝的措施3.1.控制温度和改善约束条件为了防止裂缝，减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。3.1.1.控制温度的措施如下：a、采用改善骨料级配，用干硬性混凝土，掺混合料，加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量；b、拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度；c、热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热；d、在混凝土中埋设

7、水管，通入冷水降温；e、规定合理的拆模时间，气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度梯度；f、施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，在寒冷季节采取保温措施；3.1.2.改善约束条件的措施是：a、合理地分缝分块；b、避免基础过大起伏；c、合理的安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露；3.2.使用外加剂改善混凝土的性能，提高抗裂能力为保证混凝土工程质量，防止开裂，提高混凝土的耐久性，正确使用外加剂也是减少开裂的措施之一，例如使用减水剂提高和易性。在混凝土施工中外加剂的主要作用为：3.2