大体积混凝土裂缝产生的原因-高层建筑施工

大体积混凝土施工阶段产生的温度裂缝，是其内部矛盾发展的结果。一方面是混凝土由于内外温差产生应力和应变，另一方面是结构物的外约束和混凝土各质点的约束阻止了这种应变，一旦温度应力超过混凝土能承受的极限抗拉强度，就会产生不同程度的裂缝。总结大体积混凝土产生裂缝的工程实例，产生裂缝的主要原因有以下几种。

1）水泥水化热的影响

水泥在水化过程中会产生大量的热量，这是大体积混凝土内部温升的主要热量来源。试验证明，每克普通水泥放出的热量可达500 J。由于大体积混凝土截面的厚度大，水化热聚集在结构内部不易散发，会引起混凝土内部急剧升温。水泥水化热引起的绝热温升，与混凝土厚度、单位体积水泥用量和水泥品种有关，混凝土厚度越大，水泥用量越多，水泥早期强度越高，混凝土内部的温升越快。大体积混凝土测温试验研究表明：水泥水化热在1～3 d放出的热量最多，大约占总热量的50%；混凝土浇筑后的3～5 d，混凝土内部的温度最高。

混凝土的导热性能较差，浇筑初期混凝土的弹性模量和强度都很低，对水化热急剧温升引起的变形约束不大，温度应力自然也比较小。随着混凝土龄期的增长，其弹性模量和强度相应提高，对混凝土降温收缩变形的约束越来越强，即产生很大的温度应力，当混凝土的抗拉强度不足以抵抗该温度应力时，便产生温度裂缝。

2）内外约束条件的影响

各种结构的变形变化中，必然受到一定的约束阻碍其自由变形，阻碍变形因素称为约束条件。约束又分为内约束与外约束，结构产生变形变化时，不同结构之间产生的约束称为外约束，结构内部各质点之间产生的约束称为内约束。外约束分为自由体、全约束和弹性约束三种。建筑工程中的大体积混凝土，相对水利工程来说体积并不算很大，它承受的温差和收缩主要是均匀温差和均匀收缩，故外约束应力占主要地位。

大体积混凝土与地基浇筑在一起，温度变化时受到下部地基的限制，因而产生外部的约束应力。混凝土在早期温度上升时，产生的膨胀变形受到约束面的约束而产生压应力，此时混凝土的弹性模量很小，徐变和应力松弛大，混凝土与基层连接不太牢固，因而压应力较小。但当温度下降时，则产生较大的拉应力，若超过混凝土的抗拉强度，混凝土将会出现垂直裂缝。

在全约束条件下，混凝土结构的变形应是温差和混凝土线膨胀系数的乘积，即ε＝ΔT·α，当ε超过混凝土的极限拉伸值εp时，结构便出现裂缝。由于结构不可能受到全约束，况且混凝土还有徐变变形，所以温差在25～30℃情况下也可能不产生裂缝。由此可见，降低混凝土的内外温差和改善约束条件，是防止大体积混凝土产生裂缝的重要措施。

3）外界气温变化的影响

大体积混凝土结构在施工期间，外界气温的变化对防止大体积混凝土开裂有重大影响。混凝土的内部温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温升和结构的散热温度等各种温度的叠加之和。浇筑温度与外界气温有着直接关系，外界气温越高，混凝土的浇筑温度也越高；如外界温度下降，会增加混凝土的温度梯度，特别是气温骤降，会大大增加外层混凝土与内部混凝土的温度梯度，因而会造成过大温差和温度应力，使大体积混凝土出现裂缝。(www.xing528.com)

大体积混凝土不易散热，其内部温度有时竟高达90℃以上，而且持续时间较长。温度应力是由温差引起的变形所造成的，温差越大，温度应力也越大。因此，研究合理的温度控制措施，控制混凝土表面温度与外界气温的温差，也是防止裂缝产生的重要措施。

4）混凝土收缩变形影响

（1）混凝土塑性收缩变形

在混凝土硬化之前，混凝土处于塑性状态，如果上部混凝土的均匀沉降受到限制（如遇到钢筋或大的混凝土骨料），或者平面面积较大的混凝土，其水平方向的减缩比垂直方向更难时，就容易形成一些不规则的混凝土塑性收缩性裂缝。这种裂缝通常是互相平行的，间距为0.2～1.0 m，并且有一定的深度，它不仅可以发生在大体积混凝土中，而且可以发生在平面尺寸较大、厚度较薄的结构构件中。

（2）混凝土的体积变形

混凝土在水泥水化过程中要产生一定的体积变形，但多数是收缩变形，少数为膨胀变形。掺入混凝土中的拌合水，约有20%的水分是水泥水化所必需的，其余80%都要被蒸发，最初失去的自由水几乎不引起混凝土的收缩变形。

混凝土干燥收缩的机理比较复杂，其主要原因是混凝土内部孔隙水蒸发引起的毛细管引力所致，这种干燥收缩在很大程度上是可逆的，即混凝土产生干燥收缩后，如再处于水饱和状态，混凝土还可以膨胀恢复到原有的体积。

除上述干燥收缩外，混凝土还会产生碳化收缩，即空气中二氧化碳（CO2）与混凝土中的氢氧化钙［Ca（OH）2］反应生成碳酸钙和水，这些结合水会因蒸发而使混凝土产生收缩。