基于斷裂理論的大體積混凝土裂縫分析

李彩華，肖盛燮，高路恒

（重慶交通大學，重慶 400074）

1 大體積混凝土溫度裂縫產生機理

1.1 混凝土溫度變化分析

對于大型的混凝土結構來說，施工一般采用分層、分段澆筑，施工澆筑過程中，對最底層的混凝土中心溫度變化進行分析（見圖1、圖2）。

在大型混凝土（如混凝土堤壩）施工時，其溫度從最高降到穩定溫度需要的時間較長，有的甚至需要幾十年，所以，需要人工降溫。

1.2 混凝土溫度應力及裂縫分析

如圖2所示，混凝土的彈性模量及強度隨時間逐漸增加，應力發展可根據溫度的變化分為3個階段：

第一階段，混凝土中的水泥放熱基本完成，這個過程一般需要一個月，混凝土中會產生大量的水化熱，彈性模量急劇變化。

圖1 混凝土澆筑溫變流程

圖2 混凝土溫度以及彈性模量隨時間的變化

第二階段，水化熱釋放基本完成到混凝土達到穩定的溫度，此過程是混凝土內外溫差產生溫度應力，彈性模量變化幅度較小。

第三階段，混凝土溫度基本穩定，溫度應力主要由外界溫度變化引起。

在大體積混凝土結構中一般水泥用量較多，截面尺寸大，水泥產生水化熱較多，混凝土養護前期，表面升溫的同時會釋放一部分熱量，整個結構由內到外，而溫度由高到底，形成不同的溫度層。根據熱脹冷縮的原理，中心部位高于表面溫度，膨脹速度相對表面較快，表面約束中心，內部受壓，表面受拉，當混凝土表面拉應力大于混凝土抗拉強度時，就會出現表面裂縫，這主要體現在第一階段。……