混凝土温度裂缝成因及防治措施探讨

曹洪生

摘 要：裂缝的存在，不仅会影响工程质量的整体外观形象，而且会降低抗渗和抗冻能力，并会导致钢筋锈蚀，影响结构物的耐久性。因此，研究裂缝产生的原因及影响因素，能更好地防治裂缝，提高工程质量。如何在混凝土施工中避免混凝土裂缝已经成为施工中的难题。分析了混凝土的施工温度与裂缝之间的关系，解析了根据实际情况在施工过程中采取不同的控制措施，以防混凝土产生裂缝。

关键词：混凝土；裂缝；温度；

中图分类号：TB文献标识码：A文章编号：1672-3198（2012）01-0281-01

1 裂缝的成因

混凝土产生裂缝有多种原因，实验表明在混凝土拌和过程种，石子的表面吸附一层水膜；成型时，混凝土种多余的水分上升，在粗骨料的底面停留形成水囊；加上凝结时水泥石的收缩，使得骨料和水泥石的结和面上形成了局部的结和面微细裂缝（界面裂缝）。这种裂缝在混凝土种是不可避免的，由于温差作用、荷载作用、不均匀沉降或施工操作不规范等原因，裂缝进一步扩展，形成较大裂缝，这产生很大影响。裂缝进一步扩大甚至可能会导致坍塌事故。主要因素是温度和湿度的变化、混凝土的脆性和不均匀性、结构不合理、原材料不合格、模板变形和基础不均匀沉降等。本文将对混凝土由温度变化引起的裂缝进行分析。

混凝土在硬化期间水泥产生大量水化热，内部温度不断上升，在混凝土表面引起拉应力。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。

由于原材料质地不均匀、水灰比不稳定以及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块体混凝土中其抗拉强度也是不均匀的，存在着许多抗拉能力很低，易于出现裂缝的薄弱部位。

施工中混凝土由最高温度冷却到工程运行时期的稳定温度，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

（1）自开始浇筑混凝土至水化热基本结束，一般约为30天。这个阶段具备两个特征：一是水泥挥发出大量的水化热，二是混凝土弹性模量的急剧变化，由于弹性模量的变化，这一时期在混凝土内形成残余应力。

（2）自水化热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定溫度时止。在这个时期，温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起，这些应力与早期形成的残余应力相叠加，在此期间混凝土的弹性模量变化不大。

（3）混凝土完全冷却后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起，这些应力与前两种的残余应力相叠加。

3 温度的控制和防止裂缝的措施

为了防止混凝土裂缝，减轻温度应力可以从以下几个方面考虑。

3.1 充分认识裂缝危害，提高全员质量意识

随着建设事业的飞速发展，混凝土技术也在向功能型和智能型方向发展，这就要求参建的技术管理人员不断加强自身的学习和提高，充分认识裂缝产生的危害，加强对混凝土结构组成、各种材料对混凝土性能的影响、新工艺新过程的学习了解，监理单位、设计单位和施工单位一起对操作人员进行技术交底，对工程中的重要部位、关键工序、施工措施，与施工班组研究讨论，共同努力实现控制质量目标，有效地避免有害裂缝的产生。

3.2 加强控制混凝土温度

（1）拌合混凝土时加浆或用冰将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度；（2）在混凝土中埋设冷却水管对混凝土内部进行降温；（3）规定合理的拆模时间，气温骤降时对混凝土表面进行保温，以免混凝土表面发生急剧的温度变化。

3.3 改善约束条件

（1）对混凝土体进行合理地分缝分块；（2）避免基础过大起伏；（3）合理的安排混凝土浇筑工序，避免过大的高差和侧面长期暴露。

3.4 加强混凝土的早期养护

混凝土常见的裂缝，大多数是不同深度的表面裂缝，其主要原因是混凝土表面与内部温差过大，寒冷地区的温度骤降也容易形成裂缝。因此，混凝土的保温对防止混凝土表面早期裂缝非常重要。

从温度应力方面考虑，混凝土保温应达到下述要求：

（1）防止混凝土内外温差过大，防止其表面裂缝；（2）防止混凝土超冷，应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土运行期的稳定温度；（3）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，一方面使混凝土免受不利温、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，以期达到设计强度和设计抗裂能力。适宜的温、湿度条件是相互关联的，混凝土的保温措施常常也有保湿的效果。

从理论上分析，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，从而推迟或防碍水泥的水化，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，在施工中应切实重视起来。

混凝土拆模后裂缝修补，混凝土拆模后若发现裂缝，通常如下处理：（1）一般性表面细小裂缝，可将裂缝部位清洗干净，干燥后用环氧浆液灌缝或表面涂刷封闭。（2）裂缝较大时，可将裂缝凿成八字形凹槽、洗净湿润，刷一层水泥浆，用1∶2水泥砂浆分层压实抹光后用环氧胶泥嵌补。（3）对影响结构整体，防水防渗要求的结构裂缝，应根据裂缝宽度、深度情况，采用水泥压力灌浆、化学灌浆的方法修补，或表面封闭与注浆同时使用；明显降低结构刚度，承载力和严重裂缝，应根据情况，采用预应力加固或用钢筋混凝土围套、钢套箍或结构胶粘贴剂贴钢板加固等方法。