混凝土的温度与裂缝问题初探

倪桂敏

摘 要： 通过几年的现场观察，通过查阅有关混凝土内部应力方面的专著，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等进行阐述。

关键词：混凝土 温度应力 裂缝 控制

混凝土在现代工程建设中占有重要地位，而混凝土的裂缝亦较为普遍，在建筑工程中裂缝几乎无所不在。尽管我们在施工中采取各种措施，小心谨慎，但裂缝仍然时有出现。究其原因，我们对混凝土内部应力的变化是其中之一。

在大体积混凝土中，温度应力及温度控制具有重要意义，温度使混凝土内应力发生变化，促使其产生裂缝。在施工中混凝土常常出现的温度裂缝，直接影响到结构的整体性和耐久性。现就我们遇到的施工中的温度裂缝和施工中混凝土裂缝的其它成因和处理措施做一探讨。

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，以及结构不合理，原材料不合格（如碱骨料反应；水泥过期或品种选用不当；外加剂使用不当；水泥水化热过高等），模板刚度不足，模板支架下沉或失稳，过早拆模，基础不均匀沉降等。

1.混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，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的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。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，即会出现裂缝，许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、时干时湿，表面干缩形变受到内部混凝土的约束，也往往导致裂缝。混凝土是一种脆性材料，抗拉强度是抗压强度的1／10左右，短期加荷时的极限拉伸变形只有（0.6～1.0）×104，长期加荷时的极限拉伸变形也只有（1.2～2.0）×104，由于原材料不均匀，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，易于出现裂缝的薄弱部位。在钢筋混凝土中，拉应力主要是由钢筋承担，混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝土的边缘部位如果结构内出现了拉应力，则须依靠混凝土自身承担。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。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度，往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力，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

自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约30天。这个阶段的两个特征，一是水泥放出大量的水化热，大约在浇筑后2～7天，水化热可使大体积混凝土内部湿度上升到50℃～70℃，这时应及时养护，如果缺水，极容易产生失水引缩引起的界面裂缝。二是这时的混凝土弹性模量很小，约束应力很小，随着温度升至峰值后，水化热耗尽，开始散温，温度下降，可延续10～30天，这时混凝土的弹性模量随降温的时间延长而提高，约束应力随时间而增长，当约束应务超过混凝土的抗拉强度时，导致混凝土内部开裂，内部的温差裂缝与表面干缩裂缝相连接就出现了贯穿全截面的裂缝，它们对结构的安全和正常使用影响较大。

二、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设计、施工、材料三个方面下手。

控制混凝土裂缝的措施如下：

1.在设计方面

（1）降低结构约束，做好抗与放的良好结合，包括设置后浇带、施工缝及滑动层；

（2）合理确定混凝土的强度等级；

（3）适当地加强构造配筋，提高配筋率，尤其是地下室外墙；

（4）确定裂缝控制宽度。

2.在施工方面

（1）控制混凝土坍落度及水灰比；

（2）做好保温保湿养护的技术措施；（最好用草帘覆盖保湿）

（3）和搅拌站进行协调，做好混凝土的级配及外加剂的优选；

（4）加强和气象站的联系，掌握混凝土浇筑期间的气候。

3.材料方面

（1）通过混凝土试配，优选材料和配合比；

（2）优选缓凝型外加剂及掺和料；

（3）选择合适的骨料品种，控制粗细骨料的含泥量；

（4）做好设备及计量装置的检验。

三、对混凝土施工的几点意见

1.混凝土标号与混凝土平均强度及其标准差的关系

混凝土标号是根据混凝土标准强度总体分布的平均值减1.645倍标准值确定的。这样可以保证混凝土确定均有95％的保证率，低于该标准值的概率不大于5％，充分保证了建筑物的安全，从此推定，抽样检查的几组试件的混凝土平均确定一定大于等于混凝土设计标号，其值大小取决于施工质量水平。通过公式计算可以看出，施工人员不但要使混凝土平均确定大于混凝土标号，更重要的是要尽量使混凝土标准差降到较低值，这样，既保证了工程质量，也降低了工程造价。

2.混凝土质量控制的关键环节

混凝土质量控制包含两个基本内容：（1）使混凝土达到设计要求的质量标准。（2）在满足设计要求的质量指标前提下尽量降低成本，这两条要求实际上是尽量降低混凝土的标准差。混凝土的强度有一定离散性，这是客观的，但通过科学管理可以控制其达到最小值，因此混凝土标准差能反映施工单位的实际管理水平，管理水平越高，标准差越小。可以说，混凝土质量控制实质上是标准差的控制。实际上控制标准差应从以下几个方面入手。

1）设计合理的混凝土配合比。合理的混凝土配合比由实验室通过实验确定，除满足确定、耐久性要求和节约原材料外，应该具有施工要求的和易性。因此要实验室设计合理的配比，必须提供合格的水泥、砂、石。水泥控制强度，砂控制细度、含水率、含泥量等，石控制含水率及含泥量等。只有材料达到合格要求，才能做出合理的混凝土配合比，才能使施工得以正常合理的进行，达到设计和验收标准。

2）加强原材料管理，混凝土材料的变异将影响混凝土强度。因此收料人员应严把质量关，不允许不合格品进场。

3）进行混凝土强度的测定，我们以28天强度为准，为施工简便和质量保证，我们一般做7天试块等，以对混凝土强度尽量根据其龄期测定其发展，以明确确定其质量。

综上所述，我们应从各个方面控制混凝土质量，以确保整个工程质量，提高使用者的生命财产的安全度。