混凝土结构尤其是大体积混凝土结构的温度裂缝问题是土木工程质量的顽 症之一，裂缝不仅影响美观，而且严重影响构筑物的使用寿命和安全性。目前 混凝土构筑物几乎都不同程度存在温度裂缝，温度裂缝问题已经成为土木工程 界普遍关注的问题。 温度裂缝是由于混凝土结构内部温度场温差形成温度应力而产生的，目前 在防治大体积混凝土温度裂缝问题上，一般对外部因素考虑比较多，而在提高 混凝土本身材料的特性以及开发新的混凝土品种上研究的很少。 相变储能材料，储热密度大、储放热过程近似等温特点，已成为有效利用 新能源和节能的重要途径。为此，论文提出了采用相变材料，在混凝土浇注过 程中将其掺入使之与混凝土结构一体化，利用相变材料在特定温度范围的热效 应控制混凝土内部温度场，达到机敏控制温度应力防止温度裂缝。结构混凝土 内部温度场随环境温度和混凝土水化热变化而变化，其温度应力变化具有随机 性和方向交替变化的特点，相变材料温控机制与混凝土结构有机一体化，同步 感应内部温度变化，实时随机应变启动控制温度机制，防止温度裂缝的形成。 利用计算机模拟计算分析相变大体积混凝土温度场分布，提出了采用非理 想相变材料在大体积混凝土温度场均匀化分布观点。通过自制的混凝土温度监 测系统，对相变控温混凝土内部温度变化进行监测分析，证实了非理想相变材 料石蜡更适合于大体积混凝土温度控制，同时也证明了采用非理想相变材料石 蜡做混凝土控温材料具有较好的控温效果。 论文根据大体积混凝土不同工况要求，选择了石蜡颗粒和石蜡乳液做混凝 土相变控温材料。研究了石蜡颗粒和石蜡乳液在混凝土(或砂浆) 中的掺入方 法：质量代砂法和体积代砂法；研究了相变控温混凝土(或砂浆)的物理力学 性能、耐久性能和导热性能。结果表明：体积代砂法优于质量代砂法。相变控 温混凝土(砂浆) 强度有所降低，抗渗性提高，石蜡相变控温砂浆导热系数略 低于普通砂浆。采用压汞法对相变控温砂浆进行孔结构分析，说明体积代砂法 配制相变控温砂浆孔隙率小于质量代砂法配制的相变控温砂浆，孔径分布更合 理。利用差示扫描量热法DSC和调制DSC法对相变材料、普通砂浆和相变控温 砂浆进行物性分析，包括熔点、潜热、比热容等性能。设计了圆环温度裂缝试 验，对相变控温砂浆抵抗温度裂缝性能进行评价，得出结论石蜡颗粒的控温效 果优于石蜡乳液的控温效果，提高了混凝土抵抗温度裂缝的能力。 根据温度场分布试验结果，对非理想相变材料石蜡的实际传热过程进行分 析，将相变控温大体积混凝土作为非理想相变材料来处理，借鉴焓法和有效热 容法，建立相变控温混凝土的温控模型，模拟分析相变控温混凝土温度场分布 情况。差示扫描量热法DSC和调制DSC法测试结果说明模型假设合理。相变温 控模型分析和预测不同工况下相变材料石蜡对大体积混凝土的控温效果。 论文采用计算机模拟系统地分析了相变材料在大体积混凝土温度控制中品 种、相变点和潜热的选择，优化相变控温参数。对相变控温混凝土的综合性能 和微观孔结构进行了测试，对于防治混凝土温度裂缝提供新方法；并从理论上 分析了，非理想相变材料在混凝土中的相变控温过程，建立了非理想相变材料 在大体积混凝土温度控制过程的模型，为非理想相变材料在大体积混凝土中的 应用提供了预测方法。 关键词：温度裂缝，相变材料，非理想，石蜡，温度场分布，控温模型