混凝土温度控制和预防裂缝措施阐述

混凝土温度控制和预防裂缝措施阐述
随着各种新材料的不断涌现，各种检测手段的不断发展，对大体积混凝土温度裂缝问题的研究也在不断更新变化。

相关规范条文的覆盖面还不够完善，很多工程实践中的问题只能依靠经验，还缺乏理论依据。

这使得在工程实践中造成大量的人力、物力、财力的浪费，因概念含糊或顾此失彼而導致工程事故的也屡见不鲜。

本文即对施工中混凝土裂缝的成因和处理措施做了详细的说明介绍。

1.裂缝成因分析
混凝土中产生裂缝多种多样，主要是有混凝土的脆性和不均匀性，原材料不合格，模板变形，基础不均匀沉降，温度和湿度控制不当等。

混凝土的温度变化主要在两方面：一是混凝土硬化期间过程中，水泥会产生大量水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急速上升，形成内外的较大温差，从而造成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；二是混凝土受到寒潮的袭击时，混凝土表面温度急剧下降而产生收缩，表面收缩的混凝土受内部混凝土的约束，也会在混凝土表面引起很大的拉应力。

当这些拉应力超出混凝土的抗拉强度极限时，混凝士表面就会产生裂缝。

混凝土结构成型后，如没有及时覆盖、养护不周、时干时湿，表面水分快速散失，体积收缩大，而混凝土内部湿度变化小，使其表面干缩形变而受到内部混凝土的约束，也会出现拉应力，引起混凝土表面的收缩，导致裂缝。

水灰比不稳定，原材料不均匀以及运输和浇筑过程中的离析现象等因素，通常会使同一块混凝土中的抗拉强度分布不均匀；而且混凝土是一种脆性材料，抗拉强度很小，只是抗压强度的1/10左右，于是，许多抗拉能力很低薄弱部位极易出现裂缝。

在钢筋混凝土中，混凝土只是承受压应，拉应力则主要由钢筋承担力。

但素混凝土内或钢筋混凝上的边缘部位如果结构内出现的拉应力只能依靠混凝土来承担。

一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力，但以上温度、湿度、原材料等一系列原因均会使混凝土内部引起相当大的拉应力。

温度应力在其中占有相当大的比重，因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。

2.温度应力的分析
温度应力可分为自生应力和约束应力：
（1）自生应力：由于结构内部温度非线性分布，使结构本身互相约束而出现的温度应力，其不依靠外界任何约束。

例如桥梁墩身，其结构尺寸相对较大，混凝土冷却时表面和内部的温差使得内部与外部热胀冷缩的程度不同，在表面出现拉应力，在中间出现压应力。

（2）约束应力：结构的全部或部分边界受到外界的约束，使其不能自由变形而引起的应力。

如箱梁顶板混凝土和护栏混凝土，受到边界的约束，只能沿着特定的方向产生应变。

要想根据已知的温度准确分析出温度应力的分布、大小是一项比较复杂的工作，需要依靠模型试验或数值计算等方法，具体计算这里就不再细述。

需要注意的是，在应力维持不变时，混凝土的应变会随时间而增长（即混凝土徐变），因而温度应力有着相当大的松驰，计算温度应力时，不能忽略徐变的影响，须保证计算结果的正确性。

3.度的控制和防止裂缝的措施
可从控制温度、改善约束条件进行裂缝防止，减轻温度应力：
（1）控制温度
①减少混凝土中的水泥用量，如选用干硬性混凝土，改善骨料级配，掺粉煤灰，加入引气剂或塑化剂等。

②拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度。

③在混凝土中埋设水管，通入冷水降低混凝土的内部温度。

④热天应减少混凝土的浇筑厚度，利用浇筑层面散热。

⑤规定合理的拆模时间，气温骤降时对施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构应采取保温措施，防止混凝土表面因温度下降收缩而产生拉应力。

（2）改善约束条件
合理的进行分缝分块、安排施工工序，避免过大的起伏、高差和侧面的长期暴露。

此外，还要重视对混凝土性能的改善和养护，提高其抗裂能力，防止表面干缩产生裂缝，特别是要以预防贯穿裂缝的发生为主，因为贯穿裂缝出现后，要恢复工程结构的整体性十分困难。

在混凝土的施工中，往往要求新浇筑的混凝土尽早拆模，以提高模板的周转率；当混凝土温度高于气温时应适当考虑拆模时间，以免发生“温度冲击”现象，引起混凝土表面的早期裂缝。

在混凝土浇筑初期，由于水化热的散发会使混凝土内部温度急剧升高，使表面引起相当大的拉应力；此时，表面温度亦较气温为高，拆除模板必会引起表面温度骤降，产生温度梯度是表面收缩，从而在表面附加一拉应力。

两个拉应力迭加，再加上湿度变化引起的混凝土干缩，表面的拉应力达到极大，就有导致裂缝的危险。

所以，在拆除模板后，应及时在表面覆盖一轻型保温材料（如泡沫海棉等），避免表面温度骤降，防止混凝土表面产生过大的拉应力而导致裂缝。

使用外加剂（如减水防裂剂）也是保证混凝土工程质量，防止开裂，提高混凝土的耐久性的重要措施之一。

许多外加剂都有缓凝、增加和易性、改善塑性的功能，通常能够达到一剂多效，比单纯的靠改善外部条件，可能更加简捷、经济，因此，我们在工程实践中应多进行这方面的实验对比和研究，注重外加剂技术的开发。

4.凝土的早期养护
实践证明，混凝土常见的裂缝，大多数是不同深度的表面裂缝，其主要原因是寒冷地区的温度骤降温度梯度造成容易形成裂缝。

因此说混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。

从温度应力观点出发，保温应达到下述要求：
（1）防止老混凝土过冷，减少新老混凝土间的约束，减小拉应力。

（2）防止混凝土超冷，尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度，保证混凝土的质量。

（3）防止混凝土内外温度差及混凝土表面温度梯度，以免造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，使表面发生裂缝。

混凝土的早期养护，主要目的在于保持适宜的温湿条件，以达到两个方面的效果：一是使水泥水化作用顺利进行，以期混凝土的强度和抗裂能力满足要求。

理论上，新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求而有余；但实际上，水泥的水化常会因为水分蒸发损失等因素而推迟或防碍，尤其是表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响。

因此，必须重视混凝土在浇筑后的最初几天的养护工作，保证水泥水化的正常进行。

二是合理控制混凝土的温度和湿度变化，防
止有害的冷缩和干缩，产生裂缝。

保温措施通常有益于湿度的控制；反之适当的湿度条件也有助于温度的控制。

5.结束语
混凝土的施工温度对裂缝的影响主要是由于混凝土表面与内部的温差产生温度梯度，使表面收缩而发生。

本文对混凝土的施工温度与裂缝之间的关系进行了理论和实践上的初步探讨，并提出了温度的控制与裂缝的预防措施。

在具体施工中我们要多观察、多比较、多分析、多总结，积累经验，开发新技术，完善管理工作，将多种预防处理措施结合应用，避免混凝土裂缝是完全可以的。

参考文献
[1]葛超.筏基大体积混凝土温度裂缝控制的研究[D].沈阳建筑大学，2012.
[2]裴立峰.大体积混凝土温度裂缝控制研究[D].辽宁工程技术大学，2013.
[3]蔡润梁.大体积混凝土温度裂缝控制技术研究与实践[D].武汉理工大学，2013.。