混凝土拌合物随着水泥水化的不斷進行，内部溫度逐漸升高。由于混凝土拌合物是多種材料組成的不均勻的混合物，不同材料比熱容的不同造成混凝土内部溫度分布也很不均勻。對于混凝土結構來說，無論是内部還是表面都與外界環境存在溫差。混凝土自身的内外溫差ΔT_内外和混凝土表面與外界環境之間的表氣溫差ΔT_表氣，這兩種溫差的存在一方面使混凝土産生應變，另一方面混凝土結構外部約束和内部各質點的約束又阻止、限制、約束混凝土的應變，使混凝土産生應力。

在水泥水化熱的作用下，混凝土溫度不斷升高，體積趨于膨脹，當溫度達到最大值T_max後，混凝土溫度又逐漸下降，溫度的降低又使混凝土體積縮小。在這種溫度升降的過程中，混凝土中的内外約束應力也随之變化，混凝土内部的溫度、約束應力及彈性模量的變化如圖1所示。混凝土的約束應力是溫升産生的膨脹壓應力、化學收縮、自縮、幹縮和溫度收縮等收縮拉應力的疊加總和，混凝土溫度為水泥水化熱溫升和大氣環境溫度之和，即為混凝土的實測溫度。

Ⅰ —零應力階段；Ⅱ —壓應力階段；Ⅲ拉應力階段

圖1 混凝土内部溫度、約束應力和彈性模量随時間變化曲線

混凝土澆築後，在水泥水化的作用下不斷升溫（在t₁溫度前），在混凝土塑性階段的一直處于零應力狀态，即混凝土無内約束應力也無外約束應力。

熱漲冷縮是物體固有的性質，随着溫度的升高，混凝土體積膨脹變形，溫度降低體積縮小。在升溫階段，混凝土的彈性模量發展快，而混凝土的抗拉強度發展卻很慢。

混凝土溫度（t₁）後，在溫升作用下，混凝土體積膨脹變大，膨脹變形受到表面混凝土的内約束及界面處的外約束，混凝土内部産生壓應力。在該階段（混凝土的壓應力階段），由于混凝土的抗壓性能非常好，混凝土不會遭到破壞。當混凝土溫度達到最大值t_max，混凝土的壓應力也達到最大值，此後，随着水化熱的降低，混凝土内部産生的熱量小于混凝土表面熱量的散失速度，混凝土溫度開始下降，混凝土體積變形開始變小，混凝土壓應力逐漸減少。混凝土的彈性模量仍在較快增長，徐變增加，但此階段混凝土抗拉強度增長仍舊很慢，抗拉強度不高，由于各種因素引起的體積收縮随混凝土逐漸硬化和強度增長而逐漸增加，收縮而引起的拉應力而随之逐漸增加，拉應力和壓應力階段結束，混凝土開始進入拉應力階段。

在壓應力階段，雖然内部壓應力不能使混凝土内部結構破壞，但随着混凝土結構表面熱量的散失，造成混凝土表面溫度低，内部溫度高，混凝土内脹外縮，表面的溫度收縮變形受到内部混凝土的約束，混凝土表面出現拉應力。如果此時，降溫速度過快，很容易造成混凝土表面拉裂形成表面裂縫。

當混凝土溫度降低到t₂後，混凝土内部降溫收縮引起的拉應力增加，随着溫度的繼續下降，混凝土的彈性模量緩慢增長，徐變增加。當混凝土溫度降至混凝土開裂溫度t₃時，在外約束和内約束的共同作用下，混凝土整體呈現拉應力。

混凝土變形時即受到内部的約束也受到來自外部的約束，當混凝土變形産生的拉應力大于混凝土自身的抗拉強度時，便可能産生裂縫。混凝土溫度應變為：

εΔT=α·ΔT

式中：εΔT——混凝土溫度應變；ΔT——混凝土溫差；α——混凝土線膨脹系數。

從上公式可以看出，減小混凝土溫度應變的方法是減小溫差和線膨脹系數，因此要盡力減小最大溫差。

混凝土的最大溫度和内外溫差可以用下式表示：

ΔT_max=T_max-T_min

ΔT_内外=T_max-T_表

式中：ΔT_max——混凝土最大溫差；T_max——混凝土最高溫度；T_min——混凝土最低溫度；ΔT_内外——混凝土内外溫差；T_表——混凝土表面溫度。

由上述公式可見，減少混凝土最大溫差，一是減少混凝土的最高溫度（峰值），二是提高混凝土的最低溫度；減小混凝土的内外溫差，一要減小混凝土的最高溫度，二要提高混凝土的表面溫度，對混凝土進行保溫養護。混凝土的最高溫度由混凝土澆築成型溫度和水泥水化熱溫升幅度組成：

T_max=T_型 T_升

式中：T_型——混凝土澆築成型溫度；T_外——混凝土水化熱溫升幅度。

要降低混凝土最高溫度，一是減小混凝土澆築成型溫度，澆築低溫混凝土；二是降低水泥水化熱，減小混凝土升溫。

在大體積混凝土降溫階段，如果降溫緩慢，則混凝土拉應力相應減小，可避免和減少裂縫産生。如果把降溫速度比作是對混凝土的“加荷”速度快慢，氣溫驟降可看作是對混凝土的快速加荷，緻使混凝土溫度拉應力和彈性模量的增加，而使混凝土的極限拉伸減小。反之，混凝土緩慢降溫可看作為對混凝土的慢速加荷，使混凝土溫度拉應力和彈性模量的減小，而混凝土極限拉伸增加。如此可見，混凝降溫速度愈慢，混凝土内部拉應力降低愈大，溫度裂縫出現的可能性愈小。一般大體積混凝土的内外溫差不宜大于25℃，因此保溫時間要控制到混凝土内部溫度與表面溫度之差小于該溫度才能結束保溫措施。混凝土降溫速度以每日2℃～4℃為宜，對于1.0cm～1.5cm厚的混凝土，降溫一般需要5d～7d；1.5m～2.0m厚的混凝土，降溫一般需要7d～10d；2.0m～2.5m厚的混凝土，降溫一般需要10d～12d；3.0m以上的混凝土，降溫一般需要20d以上，對于這樣的混凝土結構一般應采取通水排管低溫水冷卻比較合适。同時，應使混凝土表面溫度與大氣環境溫度差不宜大于20℃。對于遇到天氣溫度突變，更應注意保溫防止混凝土産生裂縫。

大體積混凝土養護的溫度控制應分段進行，各段的溫度控制的意義和方法又各自不同。混凝土達到溫度峰值前不應保溫，此時既要混凝土表面潮濕外，也要防止養護水蒸發散熱過快，可采用覆蓋草袋、麻袋和棉氈，濕被有助于養護水蒸發吸熱，促進混凝土内部熱外散，以利降低混凝土最高溫度和内外溫差。

混凝土降溫階段應是保溫階段，保溫可從混凝土最高溫度開始或溫度下降不久開始，保溫可在草袋、棉氈上再加一層塑料布，保溫效果很好。若這樣保溫效果仍不理想，可再增加一層保溫棉被的厚度，再在上面覆蓋一層塑料布。也有的工地先覆蓋薄膜再加蓋幹棉被、草袋或麻袋等保溫材料，上面再覆蓋一層塑料布，保溫效果更好，但不利于降溫階段熱量散失。

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