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大体积混凝土工程,水泥用量多,结构截面大,因此,混凝土浇筑以后,水泥放出大量水化热,混凝土温度升高。由于混凝土导热不良,体积过大,相对散热较小。因此,混凝土内部水化热积聚不易散发,外部则散热较快。升温阶段,混凝土表面温度总是低于内部温度。依据热胀冷缩原理,中心部分混凝土膨胀的速度要比表面混凝土快,中心部分与表面质点间形成相互约束,中心属于约束膨胀,相向变形,不会开裂;表面属于约束收缩,背向变形,当表面拉应力超过混凝土的极限抗拉强度,混凝土表面就产生裂缝。在升温阶段,混凝土未充分硬化,弹性模量大,徐变影响较大,因此,拉应力很小,只能引起混凝土的表面裂缝。随着水泥水化反应的减慢及混凝土的不断散热,大体积混凝土由升温阶段过渡到降温阶段。温度降低,体积收缩。由于混凝土内部热量是通过表面向外散发,降温阶段,混凝土表面温度与中心温度仍然存在差值,如果过大,同升温阶段一样产生表面裂缝。总的降温过程,混凝土体积收缩,同时,考虑到边界条件和地基的约束,属于约束收缩,背向变形。但此时,混凝土龄期增长,强度增大,弹性模量增高,徐变影响减小。因此,降温收缩产生的拉应力较大,除了抵消升温时产生的压应力外,在混凝土中形成了较高的拉应力,一旦超过混凝土的抗拉强度,就会在混凝土中产生贯穿整个截面的裂缝,使结构的抗渗性、整体性、耐久性等性能严重降低,带来严重的后果。另外,大体积混凝土还会因为内部散热慢而温度较高,表面部分散热快而温度较低,使混凝土内部与表面之间收缩值相差过大,产生过大的表面拉应力,使混凝土表面产生裂缝。如果混凝土浇筑时,外界环境气温高,混凝土的浇筑温度也高,当遇到气温骤降时,混凝土温度梯度太大,则裂缝更容易产生。
3、大体积混凝土温度裂缝的控制措施