关于混凝土温度裂缝控制的探讨

关于混凝土温度裂缝控制的探讨

【摘要】：作为当今建筑物的主要结构形式，钢筋混凝土的裂缝问题越来越受到关注和重视。在多种多样的裂缝原因中，温度变化引起的拉引力占有极大地比重，对温度变化的控制也因此变得刻不容缓。本文对混凝土温度裂缝产生的原因、现场混凝土温度的控制和预防裂缝的措施进行等进行阐述。

【关键词】：混凝土；裂缝；温度应力；防护

当今建筑物的主要结构形式是钢筋混凝土结构，即用配有钢筋增强的混凝土制成的结构，建筑物的结构安全与混凝土构件的质量有着密不可分的关系。在众多影响混凝土构件质量的因数中，裂缝是影响混凝土构件承载力和耐久性的主要因数。

对混凝土温度应力变化的忽视是工程中出现裂缝的主要原因之一，尤其是在大体积混凝土中，温度应力及温度控制具有重要意义。如若控制失当，一方面施工中产生的温度裂缝将会影响到结构的整体性和耐久性，另一方面运转过程中的温度变化也会显著影响结构的应力状态。其中，施工中的温度裂缝是最常见的事故，应予以重点防范。因此，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、裂缝的原因

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

根据引起的原因，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 、温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、混凝土的早期养护

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