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1、对水工混凝土温度应力与防裂问题的认识在水工混凝土中，由于混凝土浇筑量一般较大，属于大体积混凝土，温控和 开裂问题较为严重，例如，混凝土坝、水闸、基础、地涵、路桥等工程均大量存 在裂缝。因此，进行水工混凝土的温度应力分析，采取合理的温控和防裂措施对 于工程质量至关重要。大体积混凝土温度应力和裂缝成因分析 混凝土浇筑后，水泥在水化凝结过程中要散发大量的水化热，因而使混凝土 体积膨胀。在混凝土浇注后，水泥因水化引起水化热， 由于混凝土体积大，又 是热的不良导体，聚集在混凝土内部的水化热量不易散发， 混凝土内部温度显 著上升。混凝土表面则相对容易散发热量， 这样就形成混凝土内外温差。混凝 土内部热膨胀
2、产生压应力， 混凝土表面受外界影响大， 散失水分容易， 产生 拉应力。对新浇注混凝土， 前期抗拉强度很低， 当表面拉应力超过混凝土极限 抗拉强度时就会在混凝土表面产生裂缝。表面裂缝在承受外界气温骤变或外界荷 载时又会向贯穿裂缝发展， 最终会影响水工混凝土的防渗抗冻和整体性。混凝 上是一个热的不良导体，随着热量向外部介质散发，产生一个温差，内部热的混 凝土约束外部冷混凝土的收缩，还可能由于混凝土先后浇筑的时间不同，散热条 件和水泥用量不同等原因，都将会使混凝土内部出现非线性温度分布，产生温度 应力。在施工期间和长时间的运行中，由于混凝土必须浇筑在基岩或老混凝上， 不但它们的初始温度条件不同，物理
3、力学特性也有差别，混凝土的温度变形在基 岩面上要受基岩约束，因而也要产生温度应力；基岩的约束条件和内部非线性温 度场的约束条件，决定了温度应力的产生和大小，当其超过混凝土的极限抗拉强 度，将会在结构中产生表面裂缝、深层裂缝或基础贯穿裂缝。对于大体积混凝土温度控制的最终目的就是减少混凝土的裂缝， 包括表面 裂缝和贯穿裂缝。所以水工混凝土温度控制的目的就是减少混凝土裂缝的产生， 特别是贯穿裂缝的发展。根据温度应力的形成过程可分为以下三个阶段：（1）早期：自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约 30 天。这个 阶段的两个特征，一是水泥放出大量的水化热，二是混凝上弹性模量的急剧变化。 由于弹性模量
4、的变化，这一时期在混凝土内形成残余应力。（2）中期：自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止， 这个时期中，温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起，这些应 力与早期形成的残余应力相叠加，在此期间混凝上的弹性模量变化不大。（3）晚期：混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起，这些应力与前两种的残余应力相叠 加。根据温度应力引起的原因可分为两类：（1）自生应力：边界上没有任何约束或完全静止的结构，如果内部温度是 非线性分布的，由于结构本身互相约束而出现的温度应力。例如，桥梁墩身，结 构尺寸相对较大，混凝土冷却时表面温度低，内部温度高，在表面出现拉应力， 在中间出现压应力。（2）约束应力：结构的全部或部分边界受到外界的约束，不能自由变形而 引起的应力。如箱梁顶板混凝土和护栏混凝土。这两种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用，混凝土的徐变 使温度应力有相当大的松驰，计算温度应力时，必须考虑徐变的影响。
