導(dǎo)語(yǔ)：混凝土裂縫原因研究論文一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師，歡迎參考。

摘要：外約束作用越大，相應(yīng)的溫度應(yīng)力愈大；內(nèi)約束產(chǎn)生的溫度應(yīng)力與塊體內(nèi)、外溫差愈大，溫度應(yīng)力也愈大。如果二者產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度混凝土都要出現(xiàn)裂縫。方塊A、B、C水泥用量少，水化熱小，且方塊A底部無(wú)外約束，所以方塊A不產(chǎn)生裂縫。方塊B、C底部有外約束，當(dāng)外約束產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度就出現(xiàn)裂縫，因此方塊B、C在榫槽處有時(shí)出現(xiàn)裂縫，方塊D和卸荷板因有抗凍要求，強(qiáng)度等級(jí)高，水泥用量多，水化熱大，且都有外約束（方塊D在底部榫糟處，卸荷板在預(yù)留孔處），所以方塊D和卸荷板出現(xiàn)的裂縫比B、C明顯。

關(guān)鍵詞：混凝土方塊大體積混凝土裂縫

混凝土中產(chǎn)生裂縫有多種原因，主要是溫度和濕度的變化，混凝土的脆性和不均勻性，以及結(jié)構(gòu)形式等原因。

混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過(guò)程中，又會(huì)在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力，氣溫的降低也會(huì)在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力。當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時(shí)，即會(huì)出現(xiàn)裂縫?；炷恋膬?nèi)部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化，如養(yǎng)護(hù)不周、時(shí)干時(shí)濕，表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束，也可能導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)?；炷潦且环N脆性材料，抗拉強(qiáng)度是抗壓強(qiáng)度的1／10左右，短期加荷時(shí)的極限拉伸變形只有（0.6～1.0）×104，長(zhǎng)期加荷時(shí)的極限位伸變形也只有（1.2～2.0）×104.由于原材料不均勻，水灰比不穩(wěn)定，及運(yùn)輸和澆筑過(guò)程中的離析現(xiàn)象，在同一塊混凝土中其抗拉強(qiáng)度又是不均勻的，存在著許多抗拉能力很低，易于出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。在素混凝土（方塊）內(nèi)如果結(jié)構(gòu)出現(xiàn)拉應(yīng)力，須依靠混凝土自身承擔(dān)。但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到穩(wěn)定溫度時(shí)間短，往往在混凝土內(nèi)部引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力。

一、溫度應(yīng)力的分析

1.根據(jù)溫度應(yīng)力的形成過(guò)程可分為以下三個(gè)階段：

（1）早期：自澆筑混凝土開(kāi)始至水泥放熱基本結(jié)束，一般約30天。這個(gè)階段的兩個(gè)特征，一是水泥放出大量的水化熱，二是混凝上彈性模量的急劇變化。由于彈性模量的變化，這一時(shí)期在混凝土內(nèi)形成殘余應(yīng)力。

（2）中期：自水泥放熱作用基本結(jié)束時(shí)起至混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度，這個(gè)時(shí)期中，溫度應(yīng)力主要是由于混凝土的冷卻及外界氣溫變化所引起，這些應(yīng)力與早期形成的殘余應(yīng)力相疊加，在此期間混凝上的彈性模量變化不大。

（3）晚期：混凝土完全冷卻以后的時(shí)期。溫度應(yīng)力主要是外界氣溫變化所引起，這些應(yīng)力與前兩種的殘余應(yīng)力相迭加。

2.根據(jù)溫度應(yīng)力引起的原因可分為兩類(lèi)：

（1）邊界上沒(méi)有任何約束或完全靜止的結(jié)構(gòu)，如果內(nèi)部溫度是非線(xiàn)性分布的，由于結(jié)構(gòu)本身互相約束而出現(xiàn)的溫度應(yīng)力。例如，混凝土方塊結(jié)構(gòu)尺寸相對(duì)較大，混凝土冷卻時(shí)表面溫度低，內(nèi)部溫度高，在表面出現(xiàn)拉應(yīng)力，在中間出現(xiàn)壓應(yīng)力。

（2）結(jié)構(gòu)的全部或部分邊界受到外界的約束，不能自由變形而引起的應(yīng)力。如方塊的榫槽。

這兩種溫度應(yīng)力往往和混凝土的干縮所引起的應(yīng)力共同作用。

3.在的施工中，為了提高模板的周轉(zhuǎn)率，往往要將方塊盡早拆模。當(dāng)混凝土溫度高于氣溫時(shí)應(yīng)適當(dāng)考慮拆模時(shí)間，以免引起混凝土表面的早期裂縫。早期拆模，在方塊表面引起很大的拉應(yīng)力，出現(xiàn)“溫度沖擊”現(xiàn)象。在混凝土澆筑初期，由于水化熱的散發(fā)，表面引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力，此時(shí)表面溫度亦較氣溫為高，此時(shí)拆除模板，表面溫度驟降，必然引起溫度梯度，從而在表面附加一拉應(yīng)力，與水化熱應(yīng)力迭加，再加上混凝土干縮，表面的拉應(yīng)力達(dá)到很大的數(shù)值，就有導(dǎo)致裂縫的危險(xiǎn).

加筋對(duì)大體積混凝土方塊的溫度應(yīng)力影響很小，因?yàn)榧尤敕綁K的混凝土中的含筋率極低。在溫度不太高及應(yīng)力低于屈服極限的條件下，鋼的各項(xiàng)性能是穩(wěn)定的，而與應(yīng)力狀態(tài)、時(shí)間及溫度無(wú)關(guān)。鋼的線(xiàn)脹系數(shù)與混凝土線(xiàn)脹系數(shù)相差很小，在溫度變化時(shí)兩者間只發(fā)生很小的內(nèi)應(yīng)力。由于鋼的彈性模量為混凝土彈性模量的7-15倍，當(dāng)內(nèi)混凝土應(yīng)力達(dá)到抗拉強(qiáng)度而開(kāi)裂時(shí)，鋼筋的應(yīng)力將不超過(guò)100-200kg／cm2..因此，在混凝土中想要利用鋼筋來(lái)防止細(xì)小裂縫的出現(xiàn)很困難。

混凝土方塊內(nèi)約束

混凝土塊體自身質(zhì)點(diǎn)之間的約束：大體積混凝土方塊在溫度變化過(guò)程中，塊體內(nèi)溫度分布是不均勻的。塊體表層散發(fā)快，表層溫度接近外界氣，而內(nèi)部積聚的水化熱不易散發(fā)，使塊體內(nèi)部溫度明顯高于表層溫度，內(nèi)、外溫差不一致，使表層混凝土收縮受到里層混凝土的約束而產(chǎn)生拉應(yīng)力。

外約束作用越大，相應(yīng)的溫度應(yīng)力愈大；內(nèi)約束產(chǎn)生的溫度應(yīng)力與塊體內(nèi)、外溫差愈大，溫度應(yīng)力也愈大。如果二者產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度混凝土都要出現(xiàn)裂縫。方塊A、B、C水泥用量少，水化熱小，且方塊A底部無(wú)外約束，所以方塊A不產(chǎn)生裂縫。方塊B、C底部有外約束，當(dāng)外約束產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度就出現(xiàn)裂縫，因此方塊B、C在榫槽處有時(shí)出現(xiàn)裂縫，方塊D和卸荷板因有抗凍要求，強(qiáng)度等級(jí)高，水泥用量多，水化熱大，且都有外約束（方塊D在底部榫糟處，卸荷板在預(yù)留孔處），所以方塊D和卸荷板出現(xiàn)的裂縫比B、C明顯。

外約束

混凝土澆注后，溫度逐漸下降，塊體也隨之收縮。但是在塊體底部（與底胎上的榫相互作用，塊體收縮受到榫的約束，從而在塊體內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力。該拉力在混凝土方塊的底部最大，一旦產(chǎn)生裂縫也是從底部開(kāi)始，隨著收縮的增加和溫度應(yīng)力的增大，裂縫將向上延伸，有時(shí)貫穿整個(gè)塊體?！?/p>

改進(jìn)預(yù)制混凝土大方塊產(chǎn)生裂縫的措施：

為了防止裂縫，減輕溫度應(yīng)力可以從控制溫度和改善約束條件兩個(gè)方面著手。

1.控制溫度的措施如下：

（1）采用改善骨料級(jí)配，砂選用中粗砂，含泥量小于3%，清除泥土和石粉，級(jí)配要好，從而可能提高混凝土自身的強(qiáng)度，相對(duì)可以減少水泥用量，對(duì)克服溫度裂縫有好處。

（2）拌合混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度；

（3）澆注混凝土大方塊時(shí)，按規(guī)定摻加10-100kg/塊塊石，有助于克服裂縫；

（4）減小混凝土澆注的分層厚度，在條件允許時(shí)減緩混凝土澆注速度，以不出現(xiàn)冷縫為原則。熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；

（5）規(guī)定合理的拆模時(shí)間，氣溫驟降時(shí)進(jìn)行表面保溫，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度；

（6）在拆除模板后及時(shí)在表面覆蓋一輕型保溫材料，如泡沫海棉等，對(duì)于防止混凝土表面產(chǎn)生過(guò)大的拉應(yīng)力.

（7）在原有吊裝孔基礎(chǔ)上增加預(yù)留孔，大方塊澆注完畢養(yǎng)護(hù)時(shí)期，吊裝孔和預(yù)留孔內(nèi)的養(yǎng)護(hù)水由于水泥水化熱而造成溫度升高，為此，每隔2-3小時(shí)孔內(nèi)換一次水，孔內(nèi)熱水沿塊體四周流下，既可以降低方塊內(nèi)部的溫度，減少混凝土內(nèi)約束作用。

3.使用減水防裂劑，其特點(diǎn)：

（1）混凝土中存在大量毛細(xì)孔道，水蒸發(fā)后毛細(xì)管中產(chǎn)生毛細(xì)管張力，使混凝土干縮變形。增大毛細(xì)孔徑可降低毛細(xì)管表面張力，但會(huì)使混凝土強(qiáng)度降低。這就是表面張力理論。

（2）水灰比是影響混凝土收縮的重要因素，使用減水防裂劑可使混凝土用水量減少25％。

（3）水泥用量也是混凝土收縮率的重要因素，摻加減水防裂劑的混凝土在保持混凝土強(qiáng)度的條件下可減少15％的水泥用量，其體積用增加骨料用量來(lái)補(bǔ)充。

（4）減水防裂劑可以改善水泥漿的稠度，減少混凝土泌水。

（5）提高水泥漿與骨料的粘結(jié)力，提高的混凝土抗裂性能。

（6）混凝土在收縮時(shí)受到約束產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力大于混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)裂縫就會(huì)產(chǎn)生。減水防裂劑可有效的提高的混凝土抗拉強(qiáng)度，大幅提高混凝土的抗裂性能。

（7）摻加外加劑可使混凝土密實(shí)性好，可有效地提高混凝土的抗碳化性，減少碳化收縮。

（8）摻減水防裂劑后混凝土緩凝時(shí)間適當(dāng)，在有效防止水泥迅速水化放熱基礎(chǔ)上，避免因水泥長(zhǎng)期不凝而帶來(lái)的塑性收縮增加。

（9）摻外加劑混凝土和易性好，表面易摸平，形成微膜，減少水分蒸發(fā)，減少干燥收縮.

4.混凝土的早期養(yǎng)護(hù)

混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，主要目的在于保持適宜的溫濕條件，以達(dá)到兩個(gè)方面的效果，一方面使混凝土免受不利溫、濕度變形的侵襲，防止有害的冷縮和干縮。一方面使水泥水化作用順利進(jìn)行，以期達(dá)到設(shè)計(jì)的強(qiáng)度和抗裂能力。

從溫度應(yīng)力觀點(diǎn)出發(fā)，保溫應(yīng)達(dá)到下述要求：

1）防止混凝土內(nèi)外溫度差及混凝土表面梯度，防止表面裂縫。

2）防止混凝土超冷，應(yīng)該盡量設(shè)法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土使用期的穩(wěn)定溫度。