大體積混凝土開裂的原因
導(dǎo)致大體積混凝土開裂的原因有很多，比如，水泥水化熱引起的溫度應(yīng)力和溫度變形、內(nèi)外約束條件的影響、外界氣溫變化的影響、混凝土內(nèi)的收縮變形等。其中，水泥水化熱對(duì)大體積混凝土開裂的影響為主要原因，也是目前研究的熱點(diǎn)。
混凝土在凝結(jié)硬化過程中，水泥水化產(chǎn)生大量水化熱，這些熱量積聚而導(dǎo)致混凝土內(nèi)部溫升較快；混凝土結(jié)構(gòu)本身體積厚大，導(dǎo)熱系數(shù)低，熱量不易散發(fā)，從而造成與混凝土表面產(chǎn)生過大溫差，從而產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過此時(shí)混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土表面將開裂，產(chǎn)生溫差裂縫。一般情況下，混凝土的內(nèi)外溫差不宜超過25℃，否則混凝土將產(chǎn)生溫差裂縫?！痘炷两Y(jié)構(gòu)工程驗(yàn)收規(guī)范》(GB50204-2001)規(guī)定：大體積混凝土的澆筑溫度不宜超過28℃。大體積混凝土內(nèi)部溫度變化曲線大致如圖1所示：
圖1 大體積混凝土內(nèi)部溫度變化曲線
從圖中可以看出，當(dāng)混凝土的澆筑溫度超過一定值之后，混凝土內(nèi)部溫度過高，將是引起混凝土產(chǎn)生溫差裂縫的主要原因。另一種是干縮裂縫?；炷猎谟不^程中，因失水產(chǎn)生干縮裂縫，尤其是在混凝土硬化早期，混凝土收縮較大，而此時(shí)混凝土的極限抗拉強(qiáng)度很低，當(dāng)收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度極限時(shí)，就產(chǎn)生干縮裂縫。一般水泥水化時(shí)所需要的水量為水泥重量的15%～20%，而實(shí)際施工時(shí)的混凝土用水量為水泥重量的45%～55%，甚至更多?；炷林兴挚梢苑譃榛瘜W(xué)結(jié)合水、物理化學(xué)結(jié)合水和物理水即自由水三種。當(dāng)混凝土干燥時(shí)，首先是自由水蒸發(fā)，此失水過程不會(huì)引起收縮變形。進(jìn)一步干燥使得細(xì)孔和微毛細(xì)孔中的水產(chǎn)生毛細(xì)壓力，使混凝土產(chǎn)生毛細(xì)收縮。待毛細(xì)水蒸發(fā)后，開始蒸發(fā)物理-化學(xué)結(jié)合。這此水分的蒸發(fā)引起水泥顯著的壓縮，產(chǎn)生收縮。以上三種蒸發(fā)水引起的混凝土干縮值大于混凝土的抗拉極限變形值時(shí)，混凝土就會(huì)產(chǎn)生干縮裂縫。
