大體積混凝土開裂的原因
導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力和溫度變形、內外約束條件的影響、外界氣溫變化的影響、混凝土內的收縮變形等。其中，水泥水化熱對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。
混凝土在凝結硬化過程中，水泥水化產生大量水化熱，這些熱量積聚而導致混凝土內部溫升較快；混凝土結構本身體積厚大，導熱系數低，熱量不易散發，從而造成與混凝土表面產生過大溫差，從而產生拉應力。當拉應力超過此時混凝土的極限抗拉強度時，混凝土表面將開裂，產生溫差裂縫。一般情況下，混凝土的內外溫差不宜超過25℃，否則混凝土將產生溫差裂縫。《混凝土結構工程驗收規范》(GB50204-2001)規定：大體積混凝土的澆筑溫度不宜超過28℃。大體積混凝土內部溫度變化曲線大致如圖1所示：
圖1 大體積混凝土內部溫度變化曲線
從圖中可以看出，當混凝土的澆筑溫度超過一定值之后，混凝土內部溫度過高，將是引起混凝土產生溫差裂縫的主要原因。另一種是干縮裂縫。混凝土在硬化過程中，因失水產生干縮裂縫，尤其是在混凝土硬化早期，混凝土收縮較大，而此時混凝土的極限抗拉強度很低，當收縮產生的拉應力超過混凝土的抗拉強度極限時，就產生干縮裂縫。一般水泥水化時所需要的水量為水泥重量的15%～20%，而實際施工時的混凝土用水量為水泥重量的45%～55%，甚至更多。混凝土中水分可以分為化學結合水、物理化學結合水和物理水即自由水三種。當混凝土干燥時，首先是自由水蒸發，此失水過程不會引起收縮變形。進一步干燥使得細孔和微毛細孔中的水產生毛細壓力，使混凝土產生毛細收縮。待毛細水蒸發后，開始蒸發物理-化學結合。這此水分的蒸發引起水泥顯著的壓縮，產生收縮。以上三種蒸發水引起的混凝土干縮值大于混凝土的抗拉極限變形值時，混凝土就會產生干縮裂縫。
