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大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的四大因素

2015/5/19 10:22:43中國建材網(wǎng)

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大體積混凝土施工階段產(chǎn)生的溫度裂縫，是其內(nèi)部矛盾發(fā)展的結(jié)果。一方面是混凝土由于內(nèi)外溫差產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變，另一方面是結(jié)構(gòu)的外約束和混凝土個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的約束（即內(nèi)約束）阻止這種應(yīng)變。一旦溫度應(yīng)力超過混凝土能承受的抗拉強(qiáng)度，就會(huì)產(chǎn)生裂縫�？傮w過去大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的情況，可知道產(chǎn)生裂縫的主要原因如下：

[1].水泥水化熱

水泥在水化過程中藥產(chǎn)生一定的熱量，是大體積混凝土內(nèi)部熱量的主要來源。由于大體積混凝土截面厚度大，水化熱聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散發(fā)，所以會(huì)導(dǎo)致大量的熱量聚集，引起急劇溫升。水泥水化熱引起的絕熱溫升，，與混凝土單位體積內(nèi)的水泥用量和水泥品種有關(guān)，并隨混凝土的齡期按指數(shù)關(guān)系增長，一般10d左右達(dá)到最終絕熱溫升，但由于結(jié)構(gòu)自散熱，實(shí)際上混凝土內(nèi)部的最高溫度大多發(fā)生在混凝土澆筑后的3~5d。

混凝土的導(dǎo)熱性較差，澆筑初期，混凝土的彈性模量和強(qiáng)度都很低，對于水化熱急劇溫升引起的變形約束不大，溫度應(yīng)力也就較小。隨著混凝土齡期的逐漸增長，彈性模量和強(qiáng)度相應(yīng)的提高，對混凝土降溫收縮變形的約束愈來愈強(qiáng)，即產(chǎn)生很大的溫度應(yīng)力，當(dāng)混凝土的抗拉強(qiáng)度不足以抵抗該溫度應(yīng)力時(shí)，便開始產(chǎn)生溫度裂縫。

[2].約束條件

結(jié)構(gòu)在變形時(shí)，會(huì)受到一定的阻礙而阻擋其自由變形，該阻礙稱為“約束”。前面講過，約束分為外約束與內(nèi)約束。大體積混凝土由于溫度變化產(chǎn)生變形，這種變形受到約束才產(chǎn)生應(yīng)力，在全約束條件下，混凝土結(jié)構(gòu)的變形，應(yīng)是溫差和混凝土線膨脹系數(shù)的乘積，即ε=ΔT?α，當(dāng)變形超過混凝土的極限拉伸值時(shí)，結(jié)構(gòu)便出現(xiàn)裂縫。由于結(jié)構(gòu)不可能受到全約束，且混凝土還有徐變變形，所以當(dāng)混凝土內(nèi)外溫差在25℃甚至到達(dá)30℃情況下混凝土也可能不開裂。無約束就不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，因此，改善約束對于防止混凝土開裂有積極作用。

[3].外界氣溫變化

溫度應(yīng)力時(shí)由溫差引起的變形造成的，溫差越大，溫度應(yīng)力也越大。大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工期間，外界氣溫的變換情況對大體積混凝土的裂縫產(chǎn)生有重要的影響。混凝土的內(nèi)部溫度是澆筑溫度、水化熱的絕熱溫升和結(jié)構(gòu)散熱降溫等各種溫度的疊加之和。外界氣溫越高，混凝土的澆筑溫度也越高；如果外界溫度下降，會(huì)增加混凝土的降溫幅度，特別在外界氣溫劇降時(shí)，會(huì)增加外層混凝土與內(nèi)部混凝土的溫度梯度，這對大體積混凝土極為不利。

[4].混凝土的收縮變形

混凝土的拌合水中，只有約20%的水分是水泥水化所需要的，其余80%都是要被蒸發(fā)掉的�；炷翋鬯嗨^程中要產(chǎn)生體積變形，多數(shù)是收縮變形，只有少數(shù)為膨脹變形，這主要取決于所采用的膠凝材料的性質(zhì)。混凝土中多余水的蒸發(fā)是引起混凝土體積收縮的主要原因之一。這種干燥收縮變形不受約束條件的影響，若存在約束，就會(huì)產(chǎn)生收縮應(yīng)力，引起混凝土裂縫。

混凝土的干燥收縮機(jī)理較復(fù)雜，其主要原因是混凝土內(nèi)部空隙水隨著蒸發(fā)變化時(shí)引起的毛細(xì)管引力所導(dǎo)致。這種干燥收縮在很大程度上市可自行恢復(fù)的，如果處于水飽和狀態(tài)，混凝土還可以恢復(fù)達(dá)到原有的體積。除上述干燥收縮外，混凝土還產(chǎn)生碳化收縮。

其反應(yīng)方程式為：CO2 Ca(OH)2≒CaO3 H2O

空氣中的二氧化碳（CO2）與和混凝土水泥石中的氫氧化鈣（Ca(OH)2)反應(yīng)生成碳酸鈣(CaO3),釋放出結(jié)合水導(dǎo)致混凝土收縮，產(chǎn)生裂縫。

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