随着现代化建设的不断发展,越来越多的大体积混凝土结构被应用于工程实践中,但长期以来混凝土的裂缝问题一直困扰着工程技术人员。结构的破坏和倒塌都是从裂缝开始,裂缝的扩展是结构物破坏的初始阶段,其承载力也可能受到一定削弱。同时,结构物裂缝也可引起渗漏,使得其耐久性降低,如面层脱落,钢筋锈蚀,加剧冻融循环,混凝土碳化等。目前,大体积混凝土裂缝控制的主要措施是在保证质量的前提下,最大限度地降低温差,如在混凝土搅拌时加入冰块,通水冷却,喷雾隔热等,这些措施有效地减少了混凝土的开裂,但同时也增加了工程的造价。因此,在大体积混凝土裂缝控制中,需要统筹技术和经济两方面的要求,本文以试验为基础,主要进行了以下工作:(1)在已有研究成果的基础上,介绍了裂缝的成因和开裂机理,分析了温度场和温度应力的基本理论及温度场的计算方法,并根据变分原理建立了大体积混凝土非稳定温度场有限元公式,同时根据混凝土的弹塑性本构关系,建立了大体积混凝土温度应力弹塑性分析的有限元公式。(2)通过添加不同成分和数量的改性材料,采用模型试验方法,研究了改性混凝土材料物理力学性能的变化规律。研究表明:通过掺加适晕的粉煤灰和硅粉,可以降低其水化热,明显提高其密实度和强度等;通过加入适量的乳化沥青,可以比较明显地改善其和易性,同时起到减水作用;通过添加聚丙烯纤维,可以有效地提高混凝土材料的抗裂能力和极限拉伸变形。(3)运用SAP2000有限元分析软件,建立了大体积混凝土基础板的有限元分析模型,并以本次试验为基础,对添加改性材料和不添加改性材料的大体积混凝土板,进行了温度场和温度应力的比较分析,计算中主要对混凝土基础板模型的边界条件和尺寸等参数进行变化,以找出其与温度应力的变化关系和分布规律。(4)以控制混凝土温度和温度应力为目的,从原材料的选择、改性材料的掺入、配合比的优化、减小水化热等方面,研究延缓混凝土降温速率,控制施工质量,减少混凝土收缩,提高混凝土极限拉伸变形,改善约束程度,加强局部构造,进行温度实时监控的效果等,提出了相应的综合控制措施,可供同类结构设计施工时参考。