混凝土温度的控制和预防裂缝的措施

摘要：文章以作者多年来的现场观察和查阅有关混凝土内部应力方面的专著为基础，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了阐述。

关键词：混凝土裂缝；温度应力；裂缝控制；早期养护

中图分类号：TU755 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2009）01-0094-02

混凝土工程在现在工程建设中占重要地位。它包括：配料，搅拌，运输，浇捣，养护等过程。在整个工艺过程中各工序紧密联系，相互影响，如其中一个工序处理不当，都会影响混凝土工程的最终质量。对混凝土的质量要求，不但要有正确的外形，而且要获得良好的强度的密实性和整体性，因此在施工中确保混凝土质量是一个很重要的问题。

混凝土的裂缝较为普遍，在施工过程中裂缝几乎无所不在。尽管我们在施工现场中采取各种措施，小心谨慎，但裂缝依然出现。究其原因，我们对混凝土温度应力的变化了解不足是其中之一。

首先，在施工中混凝土常常出现温度裂缝，影响到结构的整体性和耐久性。其次，在运转过程中温度变化对结构的应力有不可忽视的影响。因此我们对施工中混凝土裂缝的原因的处理措施做一下探讨。

一、混凝土裂缝的原因

混凝土中产生裂缝有多种原因，主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性以及结构的不合理，原材料的不合格，模板变形，基础不均匀沉降。

新浇筑的混凝土当它还未达到充分的强度时，如湿度低，遭遇干燥，使混凝土中多余水分过早蒸发，就会产生很大的收缩变形，出现干裂纹，从而影响混凝土的整体性和耐久性。混凝土硬化期间放出大量的水化热，内部温度不断上升在表面引起拉应力。后期在降温过程中由于受到基础或老混凝土上的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。由于气温的降低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裂能力时，即出现了裂缝。混凝土是由骨料和水泥石组成的。正是由于其内部结构的非均匀质性以及水泥石中凝胶体的特殊性能，造成了混凝土变形性能的复杂性。如养护不周、时干时湿、原材料的不均匀、水灰比不稳定，及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的存在着许多抗拉能力很低易于出现裂缝。在钢筋混凝土中，拉应力主要是由钢筋承担，混凝土只是承受拉应力。一般在设计中混凝土有时的温度应力可超过其他外在所引起的应力，因此掌握温度应力变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。

二、混凝土温度应力的分析

根据温度应力的形成过程，可以从早期、中期、晚期三个过程来进行分析。

1．从浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般需要三十天，这个阶段就称为早期。它有两个特点：一是水泥放出大量的水化热；二是混凝土上弹性模量的急剧变化。

2．自水泥放热基本结束时起，自混凝土冷却到稳定温度时止，温应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起的。这些应力与早期形成的残余应力相叠加在此期间混凝土上弹性模量变化不大就称为中期。

3．混凝土完全冷却以后的运转时期，温度应力主要是外界气温变化所引起的，这些应力与前两种的残余应力相迭加称晚期。

根据温度应力引起的原因可分为两大类：一类是自身应力，一类是约束应力。要想根据以知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，在大多数情况下需要依靠模型、实验或数字计算混凝土的徐变使温度应力有相当大的松弛，计算温度应力时，必须考虑徐变的影响，具体计算这里就不再细述。

三、混凝土温度的控制和防止裂缝的措施

为了防止裂缝减轻温度应力，可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手：

（一）控制温度的措施

1．施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面，在寒冷的季节采取保温措施。

2．采用改善骨料级配，用干硬性混凝土，掺混合料等措施以减少混凝土中的水泥用量。

3．热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，在混凝土中埋设水管，通入冷水降温。

4．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。

（二）改善约束条件的措施

1．合理安排施工工序，避免基础过大起伏。

2．避免过大的高差和侧面长期暴露。

3．合理的分缝分块。

此外，加强养护，防止表面干缩，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，保证质量，对防止裂缝十分重要。应特别注意避免产生贯穿裂缝，出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的，因此施工中应以预防裂缝的发生为主。

在混凝土中，往往要求新浇筑的混凝土尽早拆模。以免引起混凝土的表面早期裂缝。在混凝土浇筑初期，由于水化热散发，表面引起相当大的拉应力与水化热应力迭加，再加上混凝土干缩，就有导致裂缝的危险。但如果在拆除模板后及时在表面覆盖轻型保温材料，如泡沫海绵等，混凝土和钢筋对防止混凝土表面产生过大拉应力，具有显著效果。混凝土和钢筋混凝土结构的表面，常常会发生细而浅的裂缝，其中大多数属于干缩裂缝。

为了保证混凝土工程质量，防止开裂，提高混凝土的耐久性正确使用外加剂也是减少开裂的措施之一。

1．水灰比是影响混凝土收缩率的重要因素，使用减少防裂剂，可使混凝土用水量减少25%。

2．水泥用量也是混凝土收缩的重要因素，参加减水防裂剂可使混凝土在保持混凝土强度的条件下可减少15%。

3．减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度，减少沉缩变形。

4．提高水泥浆与骨料的黏结力，提高混凝土的抗裂性能。

5．掺加外加剂可使混凝土密实性好，可有效地提高混凝土的炭化性，减少炭化收缩。

6．掺加外加剂混凝土和易性好，表面易摸平，形成微膜，减少水分蒸发减少干燥收缩。许多外加剂都有缓凝，增加和易性，改善塑性的功能，我们在工程实验中应多进行这方面的实验对比和研究，比单纯的改善外部条件会更加简洁经济。

四、混凝土的早期养护

混凝土的早期养护，主要目的在于保持适宜的温度条件以达到两个方面的效果：一方面使混凝土免受不利于温度湿度变形的侵袭，防止有害的冷缩和干缩；另一方面使水泥水化作用顺利进行，以达到设计的强度和抗裂能力。从理论分析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。但由于蒸发等原因常引起水分损失，从而推迟或妨碍水泥的水化。表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响。因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期。

五、结语

以上对混凝土温度与裂缝之间的关系进行了理论和实践上的初步探讨，虽然学术界对混凝土裂缝的成因和计算方法有不同理论，但对于具体的预防和改善措施意见是比较统一的。同时在实践中应多观察和多比较，出现问题后多分析，多总结，结合多种预防处理措施，混凝土的裂缝是完全可以避免的。

作者简介：杨玉芳（1965- ），女，山东人，鸡西矿业集团公司城山煤矿洗煤厂助理工程师，主要从事技术方面工作。