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水的温度与体积的变化关系范文1
温度分别为40、50 ℃和60 ℃。通过分析样品半径方向上不同点的水分含量以及体积收缩系数与时间和（无因次）水分含量之间的关系得出：猪通脊肉在脱水过程中，内部水分迁移连续进行，中心水分含量最高，从里到外，水分含量依次降低。猪通脊肉非各向同性，样品同一半径上各处水分含量不相等。风速是影响体积收缩的主要因素，体积收缩系数与水分含量线性相关。在温度40 ℃时，风速对体积收缩系数的影响非单调，风速为1.0 m/s的体积收缩系数最大，风速为1.5 m/s时体积收缩系数最小，即S1.0>S2.0>S1.5。
关键词：猪通脊肉；水分含量；体积收缩；收缩系数
Volumetric Shrinkage and Moisture Content Distribution of Dehydrated Pork Tenderloin
ZHANG Hou-jun1， CUI Jian-yun2，*， CHENG Xiao-yu3， ZHANG Shun-liang3， ZHANG Rei-mei3， WANG Shou-wei3， ZHANG Li-ping4
（1. COFCO Wuhan Meat Product Co. Ltd.， Wuhan 430200， China； 2. College of Food Science & Nutritional Engineering，
China Agricultural University， Beijing 100083， China； 3. China Meat Research Center， Beijing 100068， China；
4. COFCO Maverickfood Co. Ltd.， Wuhan 430200， China）
Abstract： The volumetric shrinkage and moisture content distribution of pork tenderloin in different drying conditions were investigated. The air was passed through the column chamber at variety of flow rates （1.0， 1.5 and 2.0 m/s） and temperatures （ 40， 50 and 60 ℃）. Shrinkage factor as a function of time and moisture content （dimensionless） was analyzed， as well as moisture content at different locations in the radial direction. The results showed that during the dehydration process of pork tenderloin， moisture migration was continuous， and the moisture content was maximum at the center， and then decreased gradually along the radial direction. The anisotropy of pork tenderloin resulted in differences in moisture content at the same radius. The volumetric shrinkage of the sample was affected mainly by air velocity， whilst effect of air temperature was negligible， moreover， the relationships between the shrinkage factor and moisture content appeared linear. The effect of air velocity on volumetric shrinkage exhibited non-monotonic behavior at 40 ℃， and the maximum volumetric shrinkage factor occurred at air velocity of 1.0 m/s， meanwhile the minimum at 1.5 m/s， which means S1.0 > S2.0 > S1.5.
Key words： pork tenderloin； moisture content； volumetric shrinkage； shrinkage factor
中图分类号：TS202.3 文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2014）05-0006-05
食品干制时常出现的物理变化有干燥、干裂、表面硬化和多孔性形成等。一般而言，细胞失去活力后，仍能不同程度地保持原有的弹性；但是，如果受力过大，超过弹性极限，即使外力消失，也难以恢复原来的状态。干缩正是物料失去弹性时出现的一种变化，这也是不论有无细胞结构的食品干制时最常见的、最显著的变化之一。干缩影响食品成品的外观品质，在一定程度上也会影响干燥速率。
热风干燥的银耳干品收缩率较小，但干燥能耗大，平衡持水能力差，组织结构发生明显的变形和皱缩[1]。毛豆热风干燥的收缩程度明显大于冷冻干燥和真空微波干燥[2]；热风干燥柑橘皮收缩程度大于膨化干燥和冷冻干燥[3]；而莲藕脆片真空微波干燥收缩程度较大，热风干燥相对较小[4]。丁媛媛等[5]研究了不同干燥方式对甘薯产品品质的影响，得出热风干燥的产品硬度最大，色泽最好，而且结构紧密。于静静等[6]在研究不同干燥方式对红枣品质特性的影响时，发现热风干燥产品严重收缩，结构紧密。蔡林林等[7]在研究热风干燥温度对凡纳滨对虾虾仁质构的影响时，发现热风温度是影响整个凡纳滨对虾虾仁干燥效果的重要因素，随着干燥温度的升高，虾仁硬度越大，弹性相对稳定。
食品干制过程中，物料内部水分分布不断变化。在干制初期，物料内部水分分布基本均匀；随着脱水过程的进行，表面水分蒸发，内部水分向外迁移，导致物料从内到外形成水分梯度，水分梯度反过来又作为内部水分向外迁移的推动力，保证干燥连续进行；在干制末期，物料水分含量较低，内部水分又趋于均匀分布。
由于食品物料各向异性、非均一，故脱水时收缩不均匀，物料形状会发生改变。体积收缩有双重重要性：首先，影响产品质构和其他质量因子；其次，模拟脱水时物料内部传质过程需要这方面资料。
Arnosti等[8]报道了梨、胡萝卜、马铃薯、甜马铃薯和大蒜脱水时表观密度与水分含量线性相关。Ramallo等[9]报道，“yerba maté”的收缩系数及表观密度与水分含量线性相关，与温度无关。Orzo等[10]研究了不同含水量的沙丁鱼片渗透脱水时体积收缩的情况，发现体积收缩因子与水分含量线性相关；收缩体积与失水体积也线性相关。Lozano等[11]报道了苹果组织不同水分含量时的体积收缩以及孔隙度的变化。水果渗透脱水时，其体积收缩取决于食品失水和溶质的增加[12]。庞文燕等[13]研究不同干燥方式对青鱼片鲜度的影响时发现，干燥温度越高，干制品体积收缩越大，复水性越差。
在腌腊肉制品的生产中，成熟过程是很重要的一步。在此阶段，通过脱水降低水分活度，增加产品稳定性；产品内部发生一些物理、微生物和生化反应，形成特征外形、特征风味或香味。腌腊肉制品加工过程中一般采用热风干燥方式[14]。本实验研究不同热风干燥条件，猪通脊肉脱水后干缩程度以及内部水分分布的变化。
1 材料与方法
1.1 材料
猪通脊肉 市售；
干缩试验原料：猪通脊肉圆柱体样品：ф19 mm×70 mm。
水分分布试验原料：猪通脊肉圆柱体样品：ф19mm×70 mm、ф40 mm×170 mm。
1.2 仪器与设备
DHG-9076A型电热恒温鼓风干燥箱 上海精密实验设备有限公司；SUNON DP200A型风扇 北京神通电器厂；D60-2F型电动搅拌机调速器 杭州仪表电机厂；QDF-5D型热球式电风速计 北京环境保护仪器厂；MP502B型电子天平 上海精密实验设备有限公司。
1.3 方法
在不锈钢圆柱风管顶端固定一个轴流风机（ф120 mm×308mm），将其置于电热恒温鼓风干燥箱内。样品用网孔规格为10 mm×10 mm不锈钢丝网固定于风管内。风速用调速器和热球式电风速计进行调节和控制。
1.3.1 水分分布
对于ф19 mm×70 mm的圆柱体样品：用ф20 mm×100 mm的取样器在整条猪通脊肉上取出所需肉样品，用氰基丙稀酸乙酯将铝箔粘贴在圆柱体两端面，以防止水分从端面蒸发，保证内部水分只在半径方向上迁移。用铁网固定样品后，置于金属筐内，一并移入干燥箱内金属圆筒进行脱水干燥。在温度40 ℃、50 ℃，风速1.5 m/s、2.0 m/s，相对湿度为30%的条件下，脱水不同时间后测定圆柱体半径方向不同点的水分含量，包括中心点，距中心5 mm点，距中心10 mm点即圆柱体边缘。
对于ф40 mm×170 mm的圆柱体样品：用ф40 mm×100 mm的取样器在整条猪通脊肉上取出ф40 mm×70 mm样品，再取出2个ф40 mm×50 mm的圆柱体，分别加至ф40 mm×70 mm圆柱体两端，连接处用氰基丙稀酸乙酯粘贴。这样使得圆柱体长度远大于其半径，可近似认为样品为无限长圆柱体，那么内部水分轴向迁移相对于半径方向迁移可忽略不计。然后在圆柱体两端贴上铝箔纸，进一步确保内部水分迁移只发生在半径方向上。用铁网轻微固定后，置于金属筐内，一并移入干燥箱内金属圆筒进行脱水干燥。在温度40 ℃，相对湿度30%，风速1.5 m/s 条件下，脱水4、6、8 h 后测定不同点水分含量，包括中心点、距中心10 mm点、距中心20 mm点五个点的水分含量。对于ф40 mm×170 mm的圆柱体样品，在横纵2个方向取样，分别实验。
1.3.2 体积收缩
选取ф19 mm×70 mm的圆柱体。在脱水前，在样品上包裹一层保鲜膜，用量筒根据排水法测定其体积，记为V0。然后在不同温度、风速条件下，脱水0、2、4、6、8、10 h后取出，测定体积，记为V。
脱水后体积变化为ΔV=V-V0；体积收缩系数S=V/V0[10]。
脱水试验控制因子及水平见表1。
1.4 数据分析
数据统计分析采用SPSS 12.0完成；图形、图像处理采用Origin 6.0完成。
2 结果与分析
2.1 水分分布
三条水分分布曲线，是不同干基水分含量样品的水分分布。d.b为干基（dry basis）。下同。
图 1 温度40℃、风速1.5m/s脱水2h后猪通脊肉圆柱体样品水分分布
Fig.1 Moisture content distribution after hot air dehydration for
2 h at 40 ℃， 1.5 m/s
从图1可发现，总体干基水分含量为208.9%的样品，其内部各处水分都相应比总体干基水分含量为194.5%和185.9%的高。图2～4均能得出类似的结论，样品内部各点的水分含量高低与总体水分含量一致，即如果样品整体水分含量较低，那么样品内部各处水分含量都较低。这点充分说明，猪通脊肉在脱水过程中，内部水分迁移连续进行，中心水分含量最高，从里到外，水分含量依次降低，不会出现跳跃。
图 2 温度40 ℃，风速1.5 m/s脱水4 h后猪通脊肉圆柱体样品水分分布
Fig.2 Moisture content distribution after hot air dehydration for 4 h at 40 ℃， 1.5 m/s
图 3 温度40 ℃、风速2 m/s脱水4 h后猪通脊肉圆柱体样品水分分布
Fig.3 Moisture content distribution after hot air dehydration for 4 h at 40 ℃， 2 m/s
由图2、3可知，两种条件下样品总体干基水分含量基本相当，进一步证实了由前面实验得到的结论，脱水速率主要受温度影响，风速影响很小。
图 4 温度50 ℃、风速1.5 m/s脱水4 h后猪通脊肉圆柱体样品水分分布
Fig.4 Moisture content distribution after hot air dehydration for 4 h at 50 ℃， 1.5 m/s
从图1～4脱水强度依次增大，样品内部水分不断降低，外部边缘水分含量降低到一定程度后就不再继续下降。这样随着干燥过程的进行，样品里外水分含量差异变小，水分分布趋于均匀，曲线越来越平滑。有人报道水分均匀分布会加快干燥速率[15]。
图 5 温度40 ℃风速1.5m/s下分别脱水4、6、8 h后猪
通脊肉圆柱体样品水分分布
Fig.5 Moisture content distribution after hot air dehydration for 4， 6 and 8 h at 40 ℃， 1.5 m/s
由图5可知，随着脱水时间的延长，样品内部各点水分含量逐渐降低。从图5还可看出，内部水分分布曲线并非中心对称，离中心等距离点处水分含量不绝对相等。所以，虽然样品取为圆柱轴对称体，但是由于猪通脊肉各向异性，结构及性质非均一，样品同一半径上各处水分迁移阻力、脱水速率不相等，水分含量因此也不相等。
2.2 体积收缩
2.2.1 体积收缩系数的变化
从图6、7中可知，体积收缩系数随时间推移而降低；风速为2.0 m/s时，体积收缩系数随温度升高而降低，即温度越高，体积收缩越快；但在温度40℃时，风速对体积收缩系数的影响非单调，风速为1.0 m/s的体积收缩系数最大，风速为1.5 m/s时体积收缩系数最小，即S1.0>S2.0>S1.5。因为随着脱水过程进行，水分不断蒸发，导致体积不断收缩；温度越高，水分蒸发越快，体积收缩越大；而温度为40 ℃时，风速为1.5 m/s时体积收缩最快，可能是因为在此温度下，风速为1.5 m/s时，表面水分蒸发速度与内部水分迁移速度最接衡，样品脱水速率最快；而风速为1.0 m/s
时，表面水分蒸发速度可能小于内部水分迁移速率；风速为2.0 m/s时，表面水分蒸发速度大于内部水分迁移速率，这2种情况都使得脱水效率下降，导致能源浪费。
图 6 风速2.0 m/s温度、时间与体积收缩系数的关系
Fig.6 Shrinkage factor as a function of drying time at an air flow rate of 2.0 m/s
图 7 温度40 ℃风速、时间与体积收缩系数的关系
Fig.7 Shrinkage factor as a function of drying time at 40 ℃
图 8 风速2.0m/s温度、体积收缩系数与水分含量的关系
Fig.8 Shrinkage factor as a function of moisture content at an air flow rate of 2.0 m/s
图 9 温度40 ℃风速、体积收缩系数与水分含量的关系
Fig.9 Shrinkage factor as a function of moisture content at a drying temperature of 40 ℃
如图8、9所示，由于样品之间的初始水分含量不同，风速与水分含量对体积收缩系数的影响无明显规律。为了消除因初始水分含量不同给分析样品水分含量与体积收缩之间的关系带来影响，转而研究体积收缩系数（S）与无因次水分含量（X/X0）的关系，如图10、11。
由图11知，风速对体积收缩系数的影响要明显大于温度对体积收缩系数的影响。当温度恒定为40 ℃时，无因次水分含量一定，风速对体积收缩系数存在一个临界点，当无因次水分含量（X/X0）大于0.63时，S2.0>S1.0>S1.5；当无因次水分含量（X/X0）小于0.63时，S1.0>S2.0>S1.5。前面已经论述了风速为1.5 m/s时体积收缩系数小于风速为2.0、1.0 m/s的原因。对于S2.0与S1.0之间的大小关系在无因次水分含量等于0.63处存在变化，这可能是因为在高水分含量区，猪通脊肉弹性完好并呈饱满状态，增加风速至2.0 m/s时，猪通脊肉能够全面均匀失水，猪通脊肉随着水分消失均衡地进行线性收缩，即圆柱体大小（长度、面积和容积）均匀地按比例缩小，这样比不均匀缩小时的表观体积的变化小。
2.2.2 模拟体积收缩系数
由线性回归结果可知，公式（1）、（2）能够在置信水平为95%上，解释95%～99%体积收缩系数的变异性，相关系数R都大于0.99，标准误差均很小。从上述两表还可以看出，公式（1）、（2）线性回归的相关系数及标准误差相等，而且直线的截距相等。截距相等的意义就是当水分含量小到趋于0的时候，两种模型计算的体积收缩系数相等。
3 结 论
3.1 对于脱水时样品内部水分分布得出以下结论：1）猪通脊肉在脱水过程中，内部水分迁移连续进行，中心水分含量最高，从里到外，水分含量依次降低；2）随着干燥过程的进行，样品里外水分含量差异变小，水分分布趋于均匀；3）猪通脊肉非各向同性，结构及性质非均一，样品同一半径上各处水分迁移阻力、脱水速率不相等，水分含量均不相等。
3.2 对于体积收缩得出了以下结论：1）体积收缩系数随时间推移而降低；体积收缩系数随温度升高而降低；2）风速对体积收缩系数的影响非单调，风速为1.0 m/s的体积收缩系数最小，风速为1.0 m/s时体积收缩系数最大，即S1.0>S2.0>S1.5；3）温度对体积收缩系数的影响相对于风速对体积收缩系数的影响可以忽略不计；4）温度一定时，体积收缩系数与（无因次）水分含量线性相关；5）实验涉及的2个线性模型都能很好的模拟体积收缩系数与（无因次）水分含量之间的关系。
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水的温度与体积的变化关系范文2
关键词：大体积；混凝土；温度裂缝；因素；控制
Abstract: Based on the understanding of the large volume concrete concept, analyze its temperature crack reasons in the actual construction. According to the existing theoretical and practical experience to prescribe the right medicine, put forward the preventive measures in the actual construction process, so as to control and reduce the large volume concrete temperature cracks in the actual construction process，to ensure the quality of large volume concrete in the actual construction process .
Keywords: large volume；Concrete；Temperature crack；Factor；Control；
中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：
随着土木工程的迅速发展，先进的施工技术设施以及新材料都有了广泛的普及和应用，然而，混凝土作为一种多组合不均匀性脆性材料，特别是大体积混凝土在实际施工实践中表明，其温度裂缝问题尤为突出，这不仅影响构筑物的美观,而且往往影响到结构的整体性和耐久性。因此，分析引起大体积混凝土温度裂缝的原因，参考造成大体积混凝土温度裂缝的机理，在实际施工过程中采取有效的温度裂缝控制技术，减少裂缝，保证施工质量。
1 大体积混凝土
对于大体积混凝土，国内外的界定各有千秋。日本建筑学会标准JASS5规定：“结构断面最小厚度在80cm以上，同时由于水化热引起混凝土内部的最高温度与外界温差预计超过25℃的混凝土，称为大体积混凝土”[1]。美国混凝土学会ACI规定：“任何现浇大体积混凝土，其体积大到必须对水泥的水化热及随之引起的体积变形问题采取措施，以最大限度地减少开裂的一类混凝土”。此外，英国规范BS882、德国规范DIN1045均未对大体积混凝土做出明确的定义。
我国工程界一般将其混凝土结构断面尺寸大于1m的混凝土构件称之为大体积混凝土。虽在我国行业标准YBJ224-91中未对大体积混凝土做出明确的定义，但对大体积混凝土结构设计与施工，做作出了比较明确的规定。其共同的出发点在于其混凝土结构施工过程中，由于结构体积大，水泥用量多，其水泥水化所释放的水化热导致混凝土内外产生较大的温差，由此引起的温度应力导致混凝土的开烈。
2 温度裂缝及其因素分析
2.1 温度裂缝
大体积混凝土结构施工时，由于水泥释放水化热，混凝土的温度升高，混凝土内外温差增大。由于混凝土温度剧烈变化，极易发生裂缝。这种由于混凝土温度变化引起的裂缝称之为温度裂缝。
混凝土中水泥水化热的释放主要集中在前期，在混凝土浇筑后短时间内其内部温升提升到峰值，之后逐步降温。混凝土的这种温度变化造成两种类的温度裂缝。一种是，在混凝土升温期间，混凝土表面散热良好，表面温度变化较小，但混凝土内部则散热少，随着内部温度的继续上升，其混凝土的内外温差过大，在混凝土的表面产生较大的拉应力。表面的拉应力超过其混凝土自身抗拉强度时，其表面随即产生裂缝，即“表面裂缝”；另一种是，在混凝土后期养护过程，其温度的下降引起混凝土体积收缩变形，但其形变受到所在结构边界的约束，其自身产生教大的拉应力，当由收缩引起的拉应力超出混凝土的抗拉强度时，在混凝土的约束边界面产生裂缝，即“贯穿裂缝”[2]。简而言之，大体积混凝土结构由温度变化引起的裂缝是一种由“变形变化引起的裂缝”。
2.2温度裂缝理论机理
混凝土是承压型脆性材料，其抗拉强度约为抗压强度的1/10，其拉伸形变教小。混凝土在水化过程中,水和水泥之间的化学反应，产生大量的水化热，引起混凝土温度上升，特别是大体积混凝土，在硬化期间水泥释放出大量的水化热而不易散发，引起混凝土内部和表面温差过大（差超过25℃）。
当混凝土块体内外温差过大，其体积的边界约束不断加大，阻碍了收缩变形，混凝土表面产生了拉应力。受到约束产生的应力δ，大于混凝土允许抗拉强度()时，其混凝土块体因温度变化受到约束产生的应变ε大于混凝土极限拉伸值εp，混凝土发生裂缝。反之当产生的应力明显小于混凝土允许抗拉强度，其应力所产生的应变明显小于混凝土极限拉伸值则不发生裂缝。
δ＜／K 防止裂缝ε＜／K 防止裂缝
δ＝临界状态 ε＝临界状态
δ＞发生裂缝 ε＞ 发生裂缝
K——安全系数。
当混凝土温度拉应力δ值大小等于混凝土允许抗拉强度()时，称为混凝土的温度裂缝临界状态，可被称作为混凝土裂缝防治的经济基准线。
2.3施工实践因素分析
大体积混凝土施工过程中其所引起温度裂缝的实践因素繁多杂乱，其主要影响因素为以下几个方面：
（1）施工外界气温因素；
大体积混凝土施工期间，外界温差的变化对大体积混凝土开裂有重大形响。混凝土的内部温度是浇筑温度、水化热温升和散热温降等各温度的矢量和。混凝土浇筑温与外界气温的升降成正比例关系。在外界低温环境下浇筑混凝土，会降低混凝土的温幅，但外界气温的骤降，会增加混凝土的内外温差，即增大由温差引发的温度应力，不利于大体积混凝土的浇筑。
（2）配合比设计上因素；
水泥用量过大，水泥发热量大，造成混凝土水化热温升过高，易造成内外温差；水灰比大，灰浆量大，造成硅收缩量过大；原材料性能不良，造成混凝土本身抗裂能力低。
（3）现场施工因素；
一方面，现场施工过程中混凝土搅拌不均，振捣不密实。浇筑工作安排不善，使混凝土内部形成冷缝；另一方面，在大体积混凝土的养护过程中，混凝土表面干燥，风吹日晒，同部与表面温差过大，外界气温骤降时混凝土表面无保温措施等。
3 混凝土温度裂缝控制
3.1温度裂缝控制依据
水的温度与体积的变化关系范文3
关键词：大体积混凝土、温度裂缝、措施
中图分类号：TV331文献标识码： A
何谓大体积混凝土？有关规范、学著均作了明确的规定，基本一致认为:结构物最小断面尺寸达到80cm以上、由水化热所引起的混凝土内最高温度与外界环境气温之差超过25℃时的混凝土，均称为大体积混凝土。大体积混凝土较其他一般钢筋砼相比，有着以下特征：结构较为笨重厚实、施工技术要求高、混凝土量大等特点。由于其独特的施工特性，使其在建设和使用的过程中，均会出现不同程度的施工裂缝，严重地影响着工程质量的使用。那么，究竟这些施工裂缝是如何产生的？结合一些工程经验，根据裂缝产生的原因对大体积混凝土裂缝的类型作了如下归类：温差裂缝、收缩裂缝以及安定性裂缝。其中，温度裂缝是大体积混凝土结构物中较为普遍的一种，也是最为常见的一种裂缝。笔者以某大厦基础筏板为背景，利用ANSYS对其浇筑过程混凝土内部温度进行模拟计算，找出大体积混凝土浇筑过程中混凝土内部温度变化规律。
1.工程背景
某建筑物为综合性建筑，地上35层，地下2层，建筑面积约21000平方米左右，建筑总高度152.30m(室外地坪至机房顶平面)，主要使用功能为银行营业大厅及办公用房。本工程采用框剪－钢混结构，结构安全等级为二级，建筑设计基准期为100年。基础底板厚2600mm，混凝土强度为C50，抗渗等级为S10，筏基按照分层浇筑。
2.温度裂缝
温度裂缝其主要产生原因为混凝土在凝结初期即水化反应期间，水泥释放出大量的水化热，由于结构本身体积大，累积在内部的水化热不易散发，致使内部温度在一定的时间内不断上升，而结构表面的热量则散发较快，因而造成结构内外温差较大，在表面产生拉应力，当温差产生的拉应力大于混凝土的极限抗拉应力时，便会在结构表面出现温度裂缝。
混凝土内部最高温度是造成混凝土裂缝的关键因素。混凝土内部最高绝热升温值为：
（1）
其中，Q1为水泥的水化热，Q2为JEA的水化热，W1为水泥用量，W2为JEA用量，C为混凝土比热，ρ为混凝土密度，FA为混合材用量(粉煤灰的掺量)。进一步求得混凝土中心最高温度[2]为：
（2）
其中，Tj为混凝土浇筑时的温度，取20℃，ξ为不同浇筑厚度、不同龄期时的降温系数。
为了更好控制混凝土内外温差，需求出混凝土的绝热升温曲线。混凝土的绝热温升曲线最好由实验测定，在缺乏直接测定的资料时，也可根据水泥水化热估算。本文中，笔者尝试了利用实测值对经验公式参数进行修正，使得理论值与实测结果更加吻合。混凝土绝热升温经验公式为：
（3）
式中：W为水泥用量，C为混凝土比热，ρ混凝土密度，Q(τ)为龄期水泥水化热，K为折减系数，对于粉煤灰，可取0.25。水泥的水化热是依赖于龄期，笔者分别用将水泥水化热的指数式和复合指数式表达式代入(2)式，获得两组理论结果。在此基础再根据现场的混凝土测温记录比较哪种方法更符合实际情况。其中
指数式：
（4）
复合指数式：
（5）
其中，Q(τ)为在龄期τ时积累水化热，kJ/kg；Q0为τ∞时的最终水化热；τ为龄期；m为常数,随水泥品种、比表面及浇筑温度不同而不同，根据某些实验资料，常数m取值范围在0.3～0.5之间；a、b为常数，根据文献，a=0.36，b=0.74。根据实验结果与经验公式对比可知，经验公式能够求出混凝土最高积温值，其中，指数式与实测结果更接近。但是经验公式存在的不足是：①没有考虑实际工程中热量散失情况。②由于受多种因素影响，目前尚未得到合理参数，导致温度的计算峰值比实测结果有明显滞后。针对上述不足，在实际工程中需要加强现场温度监控力度，特别注意温度峰值出现的时间。
为了控制混凝土中心与表面的温差以及混凝土表面与环境温度的温差，需预测混凝土最高温升时和各龄期在保温材料覆盖下的表面温度。通常，表面最高温度计算[5]为：
（6）
式中：Tb(τ)为龄期τ时混凝土的表面温度；Tq为龄期τ时大气的平均温度，取20℃；H为混凝土的计算厚度；h为混凝土的实际厚度；h′为混凝土的虚厚度；ΔT(τ)为龄期τ时，混凝土内部最高温度与外界气温之差，。
（7）
式中：K为计算折减系数，取0.666；λ为混凝土的导热系数，取2.33；β为混凝土模板及保温层的传热系数
（8）
式中：Si为各种保温材料的厚度(m)；λi为各种保温材料的导热系数(W/m・k)；βq为空气层传热系数，可取23W/m2・k；随着混凝土龄期的发展,混凝土中心温度不断下降，两个温差将进一步减小。有效预测混凝土内部温度与深度的关系是建立优化混凝土内部降温措施的前提条件，混凝土内部温度与深度关系计算[5]为：
（9）
3.计算结果
由计算可知，在整个施工过程中，混凝土内部的温度都较高，必须采取相应的措施来降低内部温度。
图2最高温度变化曲线
4.施工中采用的措施
1)在原材料方面进行控制,主要是对水泥、粗骨料及外加剂的控制
(1)宜采用降低水泥用量的方法来降低混凝土内部的水化温度，使混凝土强度在形成初期的结构内外温差的控制难度降低，在保证混凝土设计强度的情况下，应尽可能地降低水泥用量。
(2)对于粗骨料,宜采用改善的骨料级配，夏天温度较高进行施工时，在拌制混凝土前宜浇水将碎石湿润冷却，以降低混凝土的浇筑温度。
(3)在混凝土拌制过程中，掺加一定类型的外加剂，改善混凝土施工性能，可提高抗裂性能。
(2)在结构设计时对配筋进行优化
在钢筋混凝土中，在混凝土浇筑时，内部过高的水化温度，往往在混凝土内部会产起较大的拉应力。有时温度应力可超过其他外荷载所引起的应力，根据温度应力变化规律，在进行结构设计时对结构的配筋应予以优化。当所配的钢筋直径细而密时，对提高混凝土抗裂性有较好的效果。
3)在施工工艺方面进行控制
(1)在气温较高浇筑混凝土时，应严格控制分层浇筑厚度,以利用浇筑层面进行散热。
(2)根据各地气候、不同施工季节制定合理的拆模时间，及时对结构表面进行覆盖保温,避免表面发生急剧的温度梯度,特别是施工中长期暴露的混凝土表面或薄壁结构,在寒冷季节应采取保温措施,防止表面裂缝。
(3)合理地对结构进行分缝分块;避免基础过大起伏。
5.结束语
本文针对工程实例,对大体积混凝土浇筑时温度变化进行了模拟计算,利用混凝土绝热升温公式准确求得混凝土最高温度,使用混凝土内部温度与深度关系公式求得了内部各点温度分布,在此基础上建立了一套有效的温控措施,避免裂缝出现,保证了施工质量。大体积混凝土浇筑后采取保温覆盖潮湿养护,对减小混凝土的内外温差和表面急剧热扩散防止混凝土因温差过大引起的温度收缩应力导致出现有害裂缝具有重要作用。同时,由于缓慢降温,延长养护时间,可充分发挥混凝土的应力松弛效应,对提高混凝土的抗拉强度和极限拉伸能力也具有重要意义。
参考文献：
[1]朱伯芳.大体积混凝土的温度应力与温度控制[M].北京:中国电力出版社,1999.
水的温度与体积的变化关系范文4
【关键词】大体积混凝土 温度裂缝 原因 措施
中图分类号：TV543+.6文献标识码：A文章编号：
大体积混凝土与普通钢筋混凝土结构相比，具有结构厚、体形大、混凝土用量多，工程条件复杂和施工技术要求高等特点。除了必须满足普通混凝土的强度、刚度、整体性和耐久性等要求之外，其主要问题就是如何控制温度裂缝的产生和发展。温度裂缝是大体积混凝土结构物中较为普遍的一种，也是最为常见的一种裂缝。本文以大体积混凝土温度裂缝的特点为基础，分析其产生的原因，提出防治大体积混凝土产生温度裂缝的有效措施。
一、大体积混凝土温度裂缝的特点
大积混凝土温度裂缝属于变形荷载引起的裂缝。此类裂缝区别于外荷载引起的裂缝，有以下两个显著的特点：
1、温度裂缝的起因首先是结构变形，当变形得不到满足才引起应力，而应力又与结构的刚度大小有关，只有当应力超过一定数值时才引起裂缝。混凝土开裂后，变形得到满足或部分满足，应力就发生松弛现象。如果材料强度不高，但是有较好的韧性，也可以适应变形要求，抗裂性能较高。混凝土虽然属于脆性材料，但是通过改善配合比，增加密实度，在允许范围内提高混凝土的变形能力也是控制开裂的一种途径。松弛变形是大体积混凝土温度裂缝区别于荷载产生裂缝的主要特点。
2、按普通外荷载计算原则，从外荷载作用，结构内力形成，直至裂缝的出现与扩展，似乎都是在一瞬间完成的，是某个“瞬间过程”。但是大体积混凝土温度变形的作用，从变形的产生到温度变形应力的形成，裂缝的出现、扩展都不是在同一时间瞬时完成的，它有一个“时间过程”，即为“传递过程”，是一个多次产生和发展的过程，这是区别于外荷载裂缝的第二个特点。
二、大体积混凝土温度裂缝产生的原因
大体积混凝土温度裂缝的产生与水泥水化热、外界气温的变化、约束条件的变化和混凝土的收缩变形等因素有关。
1、水泥水化热引起的裂缝
水泥水化热引起的温度应力和温度变形，是大体积混凝土容易产生裂缝的主要原因。水泥水化产生大量的水化热，使混凝土内部温度不断上升。由于混凝土体积大，聚积在内部的水化热不易散发，从而形成中心温度高，表面温度低的状况，当混凝土内部与表面的温差过大时，就会产生温度应力和温度变形，这种内外温差使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，当这个拉应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土表面就会产生裂缝。
2、外界气温变化的影响
混凝土的浇筑温度与外界气温的高低有直接的关系。当外界气温高于混凝土拌合物温度时，因混凝土内部热量不易散失，内部温度高容易引起混凝土开裂；反之，当外界气温比较低，尤其是温度骤降时，容易在混凝土内部和表面之间形成很陡的温度梯度，从而导致混凝土产生温度裂缝。
3、约束条件的变化
各种结构物在变形变化过程中，必然会受到一定的“约束”或“抑制”而阻碍变形，这就是指“约束条件”。大体积混凝土由于温度变化会产生变形，而这种变形又受到约束，便产生了应力，这就是温度变化引起的应力状态。而当应力超过某一个数值时，便引起裂缝。
4、混凝土的收缩变形
混凝土的收缩机理比较复杂，其最大的原因是内部孔隙水蒸发变化时引起的毛细管引力。混凝土在水泥水化过程中产生的体积变形，多数是收缩变形，少数为膨胀变形。由于混凝土收缩变形引起的温度应力是不可忽视的。影响混凝土收缩的因素很多，主要是水泥品种和混和材料、外加剂及施工工艺，特别是养护条件。
三、大体积混凝土温度裂缝的控制措施
大体积混凝土温度裂缝的控制需要从多方面进行。
1、材料方面的控制措施
在原材料方面进行控制，主要是对水泥、粗骨料及外加剂的控制
（1）水泥：宜采用降低水泥用量的方法来降低混凝土内部的水化温度，使混凝土强度在形成初期的结构内外温差的控制难度降低，这主要对大体积混凝土在进行配合比设计时作出了较高的要求，因此，在保证混凝土设计强度情况下，应尽可能的降低水泥用量。另外，对于水泥品种，应优先采用水化热较低的矿渣水泥，并应进行水化热测定，水泥水化热测定须按照现行国家行业标准《水泥水化热试验方法(直接法)》的指示进行。
（2）粗骨料：对于粗骨料，宜采用改善的骨料级配。夏天温度较高，进行施工时，在拌制混凝土前宜浇水将碎石湿润冷却，以降低混凝土的浇筑温度。
（3）外加剂：在混凝土拌制过程中，掺加一定类型的外加剂，能起到改善混凝土施工性能的作用。如掺加一定比例的减水防裂剂，可减少混凝土的泌水，减少沉缩变形，可提高水泥浆与骨料的粘结力，提高抗裂性能。
2、设计方面的控制措施
（1）适当的地基处理是为了减小地基对混凝土基础的阻力，以减小温度应力，避免发生温度裂缝。当地基为软土层时，可以优先考虑采用砂垫层加固地基，砂垫层不仅可以提高地基的承载能力，减小地下水或地表水的影响，而且还可以减小地基对混凝上基础产生的约束作用；当地基为坚硬的基岩或老混凝土基层时，可以考虑在基础底部设置滑动层。
（2）为了控制大体积混凝土的表面收缩裂缝，可以适当采取在承台表面合理增加分布钢筋量的措施，虽然单靠增加分布钢筋用量不能明显防止裂缝出现，但适当增加分布钢筋用量可以加强结构的整体性和减小温度裂缝的宽度。
3、施工工艺方面的控制措施
（1）在气温较高时浇筑混凝土，应严格控制分层浇筑厚度，以利用浇筑层面进行散热。
（2）根据各地气候、不同施工季节制定合理的拆模时间，及时对结构表面进行覆盖保温，避免表面发生急剧的温度梯度，特别是施工中长期暴露的混凝土表面或薄壁结构，在寒冷季节应采取保温措施，防止表面裂缝。
（3）合理的对结构进行分缝分块; 避免基础过大起伏。
4、养护方面的控制措施
在每次混凝土浇筑完毕后，除应按普通混凝土进行常规养护外，还应及时按温控技术措施的要求进行保温养护。专人负责保温养护工作，应按有关规定操作并做好测试记录。保温养护措施，应使混凝土浇筑体的里表温差及降温速率满足温控指标的要求，当实测结果不满足温控指标的要求时，应调整保温养护措施。混凝土浇筑成形后，还要根据气候条件采取相应的控温措施。
四、结束语
大体积混凝土结构产生温度裂缝，在一定程度上会影响到混凝土结构的耐久性，从而影响到结构的使用安全。本文仅对大体积混凝土温度裂缝提出了简单的控制措施。总之，只有对其产生原因进行正确分析才能从根本上予以防治，从而确保工程质量。
参考文献：
【1】朱伯芳《大体积混凝土温度应力与温度控制》2010年
水的温度与体积的变化关系范文5
关键词：大体积混凝土；温度裂缝；水化热；断裂损坏
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.10.095
1 基本概念
1.1 大体积混凝土概念
何榇筇寤混凝土，各学术界定义尚无统一。日本建筑学会是这样定义的：结构断面最小尺寸在80cm以上，水化热引起的混凝土内的最高温度与外界气温之差，预计超过25℃的混凝土，称为大体积混凝土[1]。
体积的大小不是衡量大体积混凝土的最主要指标，主要衡量指标是水化热的多少以及水化热的散发难易。大体积混凝土最主要的特征就是容易形成温度应力产生温度裂缝。所以，仅仅用混凝土的尺寸大小来定义大体积是不够科学的，毕竟大体积混凝土研究意义是采取施工等措施降低温度收缩裂缝。当然，用混凝土构件水化热的最高温度与环境温度之间的温差来对大体积混凝土做定义也是不够准确的，因为温差产生温度应力能够导致温度裂缝还取决于混凝土的外界约束作用。混凝土受外界的约束很大时，混凝土的允许温差就越小，反之就越大。
1.2 裂缝的概念
裂缝指的是固体材料中的某种不连续的状态，学术上把它归为结构材料的强度理论领域。大量的混凝土微观研究以及工程实践都表明，裂缝是一种不可避免的材料特征。现在各国规范对对裂缝的控制范围和要求不尽相同，混凝土构建绝对无裂缝是做不到的。我国规范对不同介质情况下，不同环境下的混凝土构件裂缝的规定也是不同的。从这个角度来说，对于一定程度的裂缝在我国的规范设计上是允许的。对于裂缝各国针对本国的特点要求也不一样，这表明了混凝土的裂缝是绝对的，无裂缝则是相对的。只要把裂缝程度控制在规范允许的范围内，就基本保证了混凝土构件的无裂缝状态[2]。
2 大体积混凝土断裂损坏机理分析
2.1 大体积混凝土水化温度变化过程
大体积混凝土原材料水泥在水化过程产生大量的水化热导致混凝土内部温度激增，引起热胀效应，但是由于受到模板等外界的约束而形成压应力。相反，在混凝土的冷却中引起混凝土的收缩，就会导致混凝土表面拉应力的出现。混凝土的膨胀与收缩是虽然是两个相反的过程，但是混凝土的后期弹性模量大于早期的弹性模量，所以这两个过程产生相反效应并不会抵消，这就形成了大体积混凝土的温度裂缝。
大量的实验表明，混凝土浇筑完成后温度变化大致可分为三个明显阶段，见图1所示[3]。
如图1可知，混凝土浇筑完成，温度有三个明显变化阶段，A、B、C。热源期为阶段A，此时混凝土不断放热，内部温度不断增加；到B阶段为热源结束期，热量逐渐散去，混凝土内部温度不断降低；当温度下降到一定程度，基本趋于稳定，也就到达C阶段稳定期。
2.2 大体积混凝土断裂损坏
目前，国内外这方面的科研人员普遍认同：混凝土出现断裂损坏是因为混凝土在浇筑过程、养护过程中不可避免会出现气孔，混凝土原材料也或多或少存在一定的缺陷，在内外部的影响因素下，这些共同的缺陷的联合作用势必导致混凝土的断裂损坏。此外，混凝土不同骨料结合的边界处是断裂的薄弱点，在温度的作用下很容易相互断开形成表面缝隙，这些缝隙逐渐发展成微观裂缝。如果不采取有效措施，在温度不断的影响下这些微观裂缝逐步变大，发展为宏观裂缝。如果继续下去，由于宏观裂缝的存在降低了混凝土的抗拉性能，在原来没有开裂的部位又会产生新的微观裂缝，这些下裂缝又形成新的宏观裂缝[4]。如此下去，最终将导致构件的断裂损坏。可以这样认为，混凝土的开裂就是一个逐步断裂损坏的过程，由于缺陷导致混凝土损伤，损伤导致裂缝，裂纹导致断裂。
混凝土的断裂损坏原理跟混凝土所受荷载形式关系不大，不管构件是受压、受拉还是剪扭，引起混凝土的断裂机理是类似的。举例说明下，如果混凝土在拉力作用下则断裂方向一般与拉应力方向垂直；反之，若构件为压应力下断裂方向一般与压应力方向平行；在剪切应力或者弯扭应力作用下，断裂方向一般沿着剪切应力方向。混凝土裂纹的出现首先会在受力最大处，甚至有时候只会在受力最大处出现裂纹，因为受力最大处的开裂可能会对相邻处受力较小处产生卸载作用，从而抑制混凝土的发展。
混凝土是由水泥与粗细骨料等组成的胶合物，水泥在水化过程中要产生大量的水化热，这就必然导致了混凝土在施工、养护过程中要经过升温和冷却两个过程。水泥石和骨料的膨胀系数不同，在升温的过程中不均匀的膨胀势必会在水泥与骨料边界处产生损伤，在温度的不断作用下，这种损伤外在化，表现为裂纹，达到一定程度后边界裂纹会想骨料或者水泥石中扩展。在冷却的过程中，原来的边界裂缝在冷却应力下继续扩展，由裂纹或者微观裂缝变成宏观裂缝，这就很大程度上造成了混凝土构件的断裂损坏。要知道，这种断裂损坏事不可逆的，不仅在冷却过程中原有的裂纹不会恢复，甚至会产生新的裂纹。
3 应力作用下的温度裂缝成因机理分析
大体积混凝土水化过程中产生大量的水化热是引起其温度裂缝的主要原因。查阅相关资料可以得知，石子等骨料的热膨胀系数大约为0.70×10-5/℃，而水泥石的热膨胀系数约为骨料膨胀系数的两倍。正是因为两者的热膨胀系数差别很大，所以在两者接触面产生了温度的作用，这种作用大于两者的粘结力时，便会把两者拉开，即产生裂缝。
研究混凝土的温度作用在骨料、水泥浆间的应力作用，不妨假定水泥在外面包裹了石子等骨料。可以用平面应力来简化研究，简化的模型如图2。
这里假设骨料及的水泥浆都为圆形，且骨料的半径为R，用代表骨料的膨胀系数，代表骨料的弹性模量。用代水泥石的膨胀系数，代表水泥石的弹性模量。则在温度变化的过程中，骨料与水泥石产生应力，根据径向变形协调可以得到： 其中：为水泥石温度作用下的径向位移；
为水泥石温度作用下的界面径向位移；
为骨料温度作用下的径向位移
为骨料温度作用下的界面径向位移
用弹性厚壁薄筒热力学模型解答可得到：
其中：界面温度作用的法向应力；
为骨料、水泥石的泊松比。
将方程（2）、（3）、（4）、（5）代入方程（1）中可得到：
从方程（6）不难看出，骨料与水泥石界面形成的法向应力大小与混凝土的龄期和温差正相关，由弹性力学可以得到下面方程：
其中：为骨料中心到水泥石中任一点的距离。
从以上三个方程可以得出，骨料与水泥石的界面处应力最大。在混凝土放热时，骨料中会形成径向压力；在混凝土降温过程中，水泥石中形成径向和环向拉力。骨料与水泥石的交接面处最薄弱，所以在放热与降温的过程中形成的拉应力大于界面的粘结力，就这导致界面裂缝的产生[5]。
4 大体积混凝土温度裂缝扩展规律
4.1 混凝土水化放热时裂纹扩展规律
前文已经介绍温度变化引起骨料和水泥石的膨胀不均匀变化，便会在其交界面形成裂缝。为了研究裂缝在温度不断升高的过程中扩展规律，可采用断裂力学来对这个问题进行分析。简化的裂缝终端应力强度可以用以下方程表示：
其中：
为裂缝尖端处的斜率且
对于简化的裂缝，可以得知：
可得到的表达式：
将方程（12）、（14）代入可得：
根据轻度因子与能量释放之间的相互关系可以得到能量释放率的表达式：
裂缝断裂稳定机理是：
这里的K为裂缝阻力曲线，根据相关研究资料K的表达式为：
其中：为初始缝隙的长度
为断裂常数，可根据实验确定。
将方程（18）、（19）代入方程（17）M行整理得到：
从以上的表达式可以看出，在水泥水化放热的过程中会导致骨料和水泥石界面的开裂，随着水化放热温度不断升高裂缝不断发展，就引起在温度升高过程中的累计损伤效应。
4.2 混凝土冷却时裂纹扩展规律
在混凝土降温冷却中也会在骨料与水泥石界面产生最大的拉力作用，此时的最大压应力表达式为：
根据简化的模型图，可得到裂缝的应力强度表达式：
应力强度与应变能释放关系可以得到能量释放率的表达式：
裂缝断裂稳定机理是：
为实验得到的阻力曲线，水泥石裂缝阻力曲线表达式为：
其中：为开始的微观裂纹长度
为断裂常数
将方程（23）、（25）代入方程（24）进行整理得到：
以上的表达式可以看出，水泥水化热是导致骨料和水泥石界面的根本原因，裂缝的大小与温度成正比。
5 结论
大体积混凝土温度裂缝的形成和扩展受温差和混凝土的龄期制约；在水泥水化放热的过程中会导致骨料和水泥石界面的开裂，随着水化放热温度不断升高裂缝不断发展，就引起在温度升高过程中的累计损伤效应；大体积混凝土水化热导致裂缝的产生，在升温的过程中裂缝不断的出现与扩大，这就必然会引起大体积混凝土构件的损伤，当损伤达到一定程度后裂缝的宽度不断变大，由微观变为宏观，将造成构件的失稳扩展。
参考文献：
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水的温度与体积的变化关系范文6
【关键词】大体积混凝土；裂缝；原因；防治措施
所谓大体积混凝土，《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2000）中明确定义为：“混凝土结构物实体最小尺寸等于或大于1m，或预计会因水泥水化热引起混凝土内外温差过大而导致裂缝。”凡属大体积混凝土都有一些共同的特征结构厚实、混凝土量大、工程条件复杂、施工技术高、水泥水化热使结构产生温度和收缩变形等。在大体积混凝土工程施工中，由于水泥水化热引起的混凝土内部温度和温度应力剧烈变化从而导致混凝土发生裂缝，因此控制混凝土浇筑块体因水化热引起的温升、混凝土浇筑块体的内外温差及降温速度，防止混凝土出现有害的温度裂缝包括混凝土收缩是其技术的关键。
一、大体积混凝土裂缝的主要类型
（一）干缩裂缝
混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。是混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果：混凝土受外部条件的影响.表面水分损失过快，变形较大，内部湿度变化较小变形较小，较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束，产生较大拉应力而产生裂缝。
（二）塑性收缩裂缝
塑性收缩是指混凝土在凝结之前，表面因失水较快而产生的收缩。混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小，受高温或较大风力的影响，混凝土表面失水过快，造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩，而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩，因此产生龟裂。
（三）沉陷裂缝
沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软，或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致。或者因为模板刚度不足、模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致混凝土出现沉陷裂缝。特别是在冬季，模板支撑在冻土上。冻土化冻后产生不均匀沉降，致使混凝土结构产生裂缝。
（四）温度裂缝
混凝土内部和外部的温差过大会产生裂缝。温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。混凝土浇注后，在硬化过程中，水泥水化产生大量的水化热。由于混凝土的体积较大，大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上升。而混凝土表面散热较快，这样就形成内外的较大温差。较大的温差造成混凝土内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时.混凝土表面就会产生裂缝，这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。
二、影响大体积混凝土裂缝的主要因素
（一）水泥水化热的影响
大体积混凝土由于结构物断面大，自身的导热性能又较差，浇灌后，在硬化期间，水泥放出大量的水化热。水泥水化热聚集在结构物的内部不散失而引起升温，引起不均匀膨胀与收缩，当受到约束时，就会导致混凝土开裂。水化热与水泥用量、水泥品种有关，并随混凝土的龄期按指数关系增长。
（二）浇筑温度与外界气温的影响
在东北冬季浇筑混凝土，由于环境温度较低，内部与表面温度差很大，特别是大体积混凝土基础结构平面尺寸很大时，浇筑温度对混凝土内部裂缝的开展影响明显，容易产生表面裂缝或贯穿性裂缝。因此浇筑温度是不可忽视的因素之一。
（三）约束条件的影响
结构物在变形过程中，由于约束条件的存在，必然会受到一定的约束或抑制而阻碍变形。若没有约束，无论内部温度和外部温度如何变化，都不会引起开裂。对于大体积混凝土来说，它总是置于一定的基底之上，这个约束产生的应力大于混凝土的抗拉强度时就引起开裂，直至贯穿。
（四）混凝土的收缩变形的影响
在大体积混凝土中，仅有20%左右的水分是水泥水化所必须的，尚有80%的游离水分需要蒸发，多余水分蒸发所引起的混凝土体积收缩称为收缩变形。因此，混凝土的收缩变形在约束力的作用下，在其内部就会产生拉应力，从而引起混凝土的开裂。
三、防治裂缝的措施
为了有效地控制有害裂缝的出现和发展，可采取如下措施：
（一）降低水泥水化热
1.采用低水化热或中水化热的水泥品种配制混凝土。
2.充分利用混凝土的后期强度或60d强度，减少水泥用量。试验结果表明，每增加10公斤水泥用量，其水化热将使混凝土的温度相应升高1℃。
3.尽量选用粒径较大，级配良好的粗骨料，掺和粉煤灰等掺合料，或掺入相应的减水剂缓凝剂，改善混凝土和易性，从而降低水灰比，以达到减少水泥用量、降低水化热的目的。
（二）降低混凝土的入模温度
1.选择较适宜的温度浇注大体积混凝土，灌筑温度控制在8-10℃，入模温度控制在5℃左右。
2.掺入相应的缓凝型减水剂。
3.混凝土入模时，采取通风散热措施，加快热量的散失。
（三）加强施土中的温度控制
1.在混凝土浇注之后，做好混凝土的保温保湿，缓缓降温，降低温度应力。冬季施工应采取措施保温覆盖，以免产生急剧的温度梯度。混凝土浇注完成后，应进行保湿养生，并应随混凝土内部温度的升高，逐渐提高养护温度，在整个养生过程中要密切关注混凝土温度变化，随时调节养护温度，严格控制降温速率在0.9-1.5℃/h，保证大体积混凝土的内在质量。
2.采取长时间的养护，规定合理的拆模时间，延缓降温时间和速度，充分发挥混凝土的应力松弛效应。
3.加强温度监测与管理，实行信息化控制，随时控制混凝土内温度变化，内外温差控制在25℃以内，基面温差和基底面温差均控制在20℃以内。
（四）改善约束条件，减少温度应力
1.分层或分块浇注大体积混凝土，合理设置水平或垂直施工缝，或在适当的位置设置施工后浇带，以放松约束程度，减少每次浇注长度的蓄热量，以防止水化热的积聚，减少温度应力。
2.在大体积混凝土基础与岩石地基，或基础与厚大的混凝土垫层之间设置滑动层，如采用平面浇沥青胶铺砂，或刷热沥青，或铺卷材。在垂直面，键槽部位设置缓冲层，可用铺设30-50mm厚沥青木丝板或聚苯乙烯泡沫塑料，以消除嵌固作用，释放约束应力。
四、结语
裂缝问题是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的存在特别是危害裂缝的存在，会影响建筑物的承载能力和使用功能。而大体积混凝土结构裂缝控制涉及的环节很多，只要采取了切实有效的防治措施，取得工程建设的成功是有切实保障的。
参考文献
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