浅析混凝土结构裂缝成因

郑迎春+檀素丽

摘要：混凝土裂缝产生和扩展的控制对于我们混凝土构件来说非常重要。本文认为由于在水泥水化期间散发的水化热使得混凝土构件尤其体积比较大的混凝土构件内部较大的温度升高与混凝土紧缩二者之间的矛盾—即温度应力是导致混凝土构件裂缝的产生和扩展最主要的原因。

关键词：大体积混凝土结构；水化热；温度应力

一、引言

我国朱博芳院士自主研发了有限元程序，这是第一个本着砼结构T徐变应力来筹划的。随后，又编制了我国首个关于V比较大的砼不稳定温度场计算程序，为我国对于大体积混凝土结构设计和施工的技术水平达到世界领先水平奠定了基础。

王铁梦教授发明的关于T应力以及T裂缝的运算措施，被很多的建筑作业的工作种群接纳。

相对于我国对V比较大的砼构造裂缝的科研，国外要早于国内将近半个世纪，在1930年期间，美国在建造胡佛大坝时，就开始对T应力场进行研究，并且对T裂缝的掌控找相对的规划措施。

二、混凝土温度裂缝的主要成因分析

（一）入模温度和环境温度

混凝土的入模温度高，则会让成型后的混凝土构件温度峰值升高。在高温季节进行混凝土的浇筑施工，施工前把砂子、石子的温度降低后，或者增加一些冰屑在进行搅拌，是使得混凝土构件温度降低的第一道关键工序。

环境温度是另一个影响方面。环境温度较低那么构件表面的温度降低的较快而内部温度无法及时传递出去，从而使得构件内外温差较大。这是产生温度应力的主要方面。

（二）水泥品种与水泥用量

水泥不同的品种因其活性成分含量不同，水化时则放出的水化热就不同。在常用6大类水泥品种中，以硅酸盐水泥放出的最多。在强度、环境、功能允许的情况下，首先不选该类水泥。

在满足设计要求的情况下，适当的减少水泥的用量，来降低放出的水化热。

（三）混凝土的导热性能

导热性能反映出混凝土所散播的热量。而混凝土的导热数值与热量传播率成正比，所以混凝土和其本身以外的物质热互换的概率也就很高，接着就会导致混凝土这种物质里的最高温的变化小。于此也逐渐缩小了砼的内温与外温之间差。可以预计，导热功能越棒，热高值显现的时间点也会比一般的早。而位于中间部分的最高温度的热高值和其显现的时间点与此板材的厚度有着显著地联系。显而易见，板材的厚度值越大，中间部分点的散发热量却很少，此热高值也就会变得很高，中间部分与其以外的物质温度变化影响有着密切关系，最高值显现的时间点也是明显推迟一些。

三、裂缝产生与扩展原因分析

（一）混凝土收缩变形

混凝土有很多粗的和细的间隙，这些间隙有很多的水分，其变化轨迹对混凝土的效用起着作用。对于预防裂缝来说，“温胀干缩”特别有用。混凝土在完成水化的过程中出现的V形变，我们叫它“自然体积变形”。该形变则决定于胶凝材料的本质性能，大部分是收缩形变。而相关文件知识科研说明，砼的最后的形变（收缩）数值大多数在2至6×104之间的进行摆动，有的期间可以最高达到10×104。在建筑算量时，砼的εp =3.24×10-4。

咱就这么说啊，为了方便，对于V混凝土运算中，在收缩数值和形变后的T数值彼此更改，也就是说“收缩当量温差”△Td ，我们用这个值就行。

（1）

式中： ——混凝土的收缩变形值；

——混凝土的温度膨胀系数；

造成混凝土收缩的理由可不少，重要的是水泥的种类以及混合材，砼的搭配组合，化学外加剂和工程作业等。

（二）构件内配筋影响

混凝土出现裂缝的其中一个很繁琐的、国内外都在研究阶段的原因之一是配筋问题。

钢的线膨胀数值as约为1.2×10-5 /℃，与混凝土的膨胀数值不相上下。所以说，在温差改变的情况下，他们两者几乎不受影响。

在砼构造出现收缩的情况中，从表观上可以看出，砼会发生收缩，钢筋不会发生收缩，至此就一定会发生收缩应力，如果要是在含有钢的概率比较低的情况下，它的数的变化值还是比较不明显的，这么小的变化我们可以省略掉。

综上所述，配筋尽管有一定的不足之处，但在εp 与控制裂缝上边起到了很大的作用。

建筑作業时，严格配筋来增强混凝土的εp 。反映这一关系的有如下经验公式：

εpμ=0.5Rr（1+p/d）×10-4 （2）

式中： εpμ——配筋后的混凝土极限拉伸；

Rr——混凝土抗裂设计强度（MPa）；

p——截面配筋率μ×100，例如配筋率则μ=0.2；

d——钢筋直径（cm）；

通常的工程中混凝土结构的任意方位，扎受力钢筋满足构造配筋率，对于对称分布的钢筋不用在补充温度筋。

（三）构件几何尺寸影响

浇筑块的长度大小起到一定的作用。混凝土底板的长度变长，裂缝就会出现的比较显著。

（四）施工技术影响

研究表明有效控制温度应力是延迟混凝土构件出现裂缝的关键，而使得构件内外在凝结硬化后温度保持均一是具体行之有效的措施。施工前认真编制施工方案；施工过程中采用分块、分层浇捣的施工技术。目前有全面分层、斜面分层和分段分层三种施工方法。

四、结语

混凝土结构裂缝影响因素分析是否全面、透彻，是解决混凝土构件裂缝问题的关键。

参考文献：

[1]王顶堂. 大体积混凝土裂缝控制技术应用研究[J]. 安徽建筑工业学院学报（自然科学版）， 2008，（06） .

[2]王立军. 混凝土强度无损检测试验及人工智能系统模型研究[D]. 天津大学， 2008 .

[3]李东，王宇成，潘育耕.大型混凝土基础工程裂缝控制施工中的温度控制指标.西北建筑工程学院报，2003 05-15（6）

[4]江守恒，朱卫中. 大体积混凝土实体强度发展规律及其表征[A]. 2008中国商品混凝土可持续发展论坛暨第五届全国商品混凝土技术交流大会论文集[C]， 2008 .

[5]王雨利. 低强度等级泵送高石粉机制砂混凝土的研究[D]. 武汉理工大学， 2007 .

作者简介：郑迎春，女，1974年生，研究生学历，高级工程师，主要研究方向：土木工程。