在大体积混凝土结构中产生裂缝的主要原因往往是由于混凝土的( )。
A 、抗剪强度不足
B 、抗压强度不足
C 、抗拉强度不足
D 、抗弯刚度不足
【正确答案：C】
本题考核的是大体积混凝土结构中产生裂缝的主要原因。在大体积混凝土结构中产生裂缝的主要原因往往是由于混凝土的抗拉强度不足。
产生裂缝的主要原因如下：
1.水泥水化热水泥在水化过程中药产生一定的热量，是大体积混凝土内部热量的主要来源。由于大体积混凝土截面厚度大，水化热聚集在结构内部不易散发，所以会导致大量的热量聚集，引起急剧温升。水泥水化热引起的绝热温升，与混凝土单位体积内的水泥用量和水泥品种有关，并随混凝土的龄期按指数关系增长，一般10d左右达到最终绝热温升，但由于结构自散热，实际上混凝土内部的最高温度大多发生在混凝土浇筑后的3~5d。混凝土的导热性较差，浇筑初期，混凝土的弹性模量和强度都很低，对于水化热急剧温升引起的变形约束不大，温度应力也就较小。随着混凝土龄期的逐渐增长，弹性模量和强度相应的提高，对混凝土降温收缩变形的约束愈来愈强，即产生很大的温度应力，当混凝土的抗拉强度不足以抵抗该温度应力时，便开始产生温度裂缝。
2.约束条件结构在变形时，会受到一定的阻碍而阻挡其自由变形，该阻碍称为约束。前面讲过，约束分为外约束与内约束。大体积混凝土由于温度变化产生变形，这种变形受到约束才产生应力，在全约束条件下，混凝土结构的变形，应是温差和混凝土线膨胀系数的乘积，即ε=ΔT?α，当变形超过混凝土的极限拉伸值时，结构便出现裂缝。由于结构不可能受到全约束，且混凝土还有徐变变形，所以当混凝土内外温差在25℃甚至到达30℃情况下混凝土也可能不开裂。无约束就不会产生应力，因此，改善约束对于防止混凝土开裂有积极作用。
3.外界气温变化温度应力时由温差引起的变形造成的，温差越大，温度应力也越大。大体积混凝土结构施工期间，外界气温的变换情况对大体积混凝土的裂缝产生有重要的影响。混凝土的内部温度是浇筑温度、水化热的绝热温升和结构散热降温等各种温度的叠加之和。外界气温越高，混凝土的浇筑温度也越高；如果外界温度下降，会增加混凝土的降温幅度，特别在外界气温剧降时，会增加外层混凝土与内部混凝土的温度梯度，这对大体积混凝土极为不利。
4.混凝土的收缩变形混凝土的拌合水中，只有约20%的水分是水泥水化所需要的，其余80%都是要被蒸发掉的。混凝土爱水泥水化过程中要产生体积变形，多数是收缩变形，只有少数为膨胀变形，这主要取决于所采用的胶凝材料的性质。混凝土中多余水的蒸发是引起混凝土体积收缩的主要原因之一。这种干燥收缩变形不受约束条件的影响，若存在约束，就会产生收缩应力，引起混凝土裂缝。混凝土的干燥收缩机理较复杂，其主要原因是混凝土内部空隙水随着蒸发变化时引起的毛细管引力所导致。这种干燥收缩在很大程度上市可自行恢复的，如果处于水饱和状态，混凝土还可以恢复达到原有的体积。除上述干燥收缩外，混凝土还产生碳化收缩。
大体积混凝土内出现的裂缝按深度的不同，分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝三种。贯穿裂缝是由混凝土表面裂缝发展为深层裂缝，最终形成贯穿裂缝。它切断了结构的断面，可能破坏结构的整体性和稳定性，其危害性是较严重的；而深层裂缝部分地切断了结构断面，也有一定危害性；表面裂缝一般危害性较小。
但出现裂缝并不是绝对地影响结构安全，它都有一个最大允许值。处于室内正常环境的一般构件最大裂缝宽度≤0.3mm；处于露天或室内高湿度环境的构件最大裂缝宽度≤0.2mm。
对于地下或半地下结构，混凝土的裂缝主要影响其防水性能。一般当裂缝宽度在0.1～0.2mm时，虽然早期有轻微渗水，但经过一段时间后，裂缝可以自愈。如超过0.2～0.3mm，则渗漏水量将随着裂缝宽度的增加而迅速加大。所以，在地下工程中应尽量避免超过0.3mm贯穿全断面的裂缝。如出现这种裂缝，将大大影响结构的使用，必须进行化学灌浆加固处理。
大体积混凝土施工阶段所产生的温度裂缝，一方面是混凝土内部因素：由于内外温差而产生的；另一方面是混凝土的外部因素：结构的外部约束和混凝土各质点间的约束，阻止混凝土收缩变形，混凝土抗压强度较大，但受拉力却很小，所以温度应力一旦超过混凝土能承受的抗拉强度时，即会出现裂缝。这种裂缝的宽度在允许限值内，一般不会影响结构的强度，但却对结构的耐久性有所影响，因此必须予以重视和加以控制。
产生裂缝的主要原因有以下几方面：
1、水泥水化热
水泥在水化过程中要释放出一定的热量，而大体积混凝土结构断面较厚，表面系数相对较小，所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去，以至于越积越高，使内外温差增大。单位时间混凝土释放的水泥水化热，与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关，并随混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热，实际上内部的最高温度，多数发生在浇筑后的最初3～5天。
2、外界气温变化
大体积混凝土在施工阶段，它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降，会大大增加内外层混凝土温差，这对大体积混凝土是极为不利的。
温度应力是由于温差引起温度变形造成的；温差愈大，温度应力也愈大。同时，在高温条件下，大体积混凝土不易散热，混凝土内部的最高温度一般可达60～65℃，并且有较长的延续时间。因此，应采取温度控制措施，防止混凝土内外温差引起的温度应力。
3、混凝土的收缩
混凝土中约20℅的水分是水泥硬化所必须的，而约80℅的水分要蒸发。多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩。混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。如果混凝土收缩后，再处于水饱和状态，还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化，这对混凝土是很不利的。
影响混凝土收缩，主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺（特别是养护条件）等。
1、内外温差的影响
由于大体积混凝土浇筑后,水泥水化会在其内部产生大量的热量,而其热量不易散发,使混凝土内部温度升高,而其外露表面热量易散发,就必然会造成混凝土内部与表面的温差过大,这样就会产生温度应力和温度变形。会使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力。混凝土越厚,水泥用量越大,内部温度愈高。而且温差越大,其温度应力也越大。如温差产生的表面拉应力超过此时混凝土的极限抗拉强度,就会在其表面产生裂缝。
同时,如果在混凝土施工阶段气温下降较大的话,会使混凝土内外温差增大,形成较大的温度应力,使大体积混凝土表面出现裂缝。
2.约束条件的影响
浇筑大体积混凝土时,其内部产生的水化热会使混凝土的温度升高,由此产生的变形可能会受到已有结构或模板的约束,从而产生约束应力。在混凝土浇筑完成后,温度的上升会使混凝土产生的膨胀变形,周边的约束会使其内部产生压应力。而当混凝土水化反应减慢,温度下降时,又会在其内部产生拉应力,当其超过混凝土的当时的抗拉强度时,其内部会出现垂直裂缝。
3.混凝土的收缩变形
在施工中,
大体积混凝土因收缩变形也会引起的裂缝,水泥的量、混凝土配合比、外加剂与施工工艺、养护条件等都是影响混凝土收缩的因素。
混凝土塑性收缩裂缝发生在降温阶段,硬化之前,
混凝土的体积随温度不断减小而产生收缩,同时混凝土的硬化过程也混凝土内部胶质体的胶凝过程,这样使大体积混凝土产生硬化收缩。当收缩应力大于当时的混凝土极限抗拉强度,就会在混凝土中产生收缩裂缝,这种裂缝有时会成为贯穿全断面的结构性裂缝,给结构带来质量隐患。
水泥安定性不合格或骨料中含泥量过多会引起混凝土产生龟裂裂缝,所以在水泥和骨料的选取时要把好质量关。
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