混凝土温度裂缝的产生与预防

山东省二炮青州士官学校 赵洪岩

混凝土温度裂缝的产生与预防

山东省二炮青州士官学校 赵洪岩

一、温度裂缝产生的原因

影响混凝土裂缝的温度主要有外部温度和内部温度。混凝土外部温度主要指气候温度，气温的变化会在混凝土表面引起很大的拉应力。混凝土内部温度前后差别很大：前期内部温度升高是由于混凝土硬化期间水泥释放出大量的水化热而造成的。内部温度的不断上升会在混凝土表面引起拉应力；在后期降温过程中，由于受基础或老混凝土的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。温度裂缝多发生在混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。温度裂缝的走向通常无一定规律，大面积结构裂缝常纵横交错；在梁板类长度尺寸较大的结构中，温度裂缝多平行于短边；深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行，裂缝沿着长边分段出现，中间较密。裂缝宽度不一，受温度变化影响较为明显，冬季较宽，夏季较窄。高温膨胀引起的混凝土裂缝通常是中间粗两端细，而冷缩裂缝的粗细变化则不太明显。温度裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀和混凝土的碳化，降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等，从而对混凝土的耐久性和抗压性产生不良影响。

混凝土是一种脆性材料，抗拉强度小，抗压强度高，其抗拉强度是抗压强度的1/10左右。由于原材料不均匀、水灰比不稳定及运输和浇筑过程中存在离析现象等原因，因而同一块混凝土中的抗拉强度也是不均匀的，存在许多抗拉能力低、易出现裂缝的薄弱部位。在钢筋混凝土结构中，钢筋主要承受拉应力，混凝土只承受压应力。而在素混凝土内或钢筋混凝土上的边缘部位，如果结构内出现了拉应力，则须依靠混凝土自身承担。因此，一般设计中均要求混凝土中不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但在施工中，混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度时，其内部往往存在相当大的拉应力，有时这种温度应力甚至会超过其他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混凝土结构设计和施工极为重要。

二、温度应力分析

1.温度应力的形成。温度应力的形成过程可分为以下三个阶段：

（1）早期。即从在开始浇筑到水泥放热基本结束。此期水泥会释放出大量的水化热，从而使混凝土弹性模量发生急剧变化，最终导致混凝土内部形成残余应力。

（2）中期。中期自水泥放热作用基本结束起，至混凝土冷却到稳定温度时为止。温度应力主要是因混凝土的冷却及外界气温变化所引起，这些应力会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）晚期。混凝土完全冷却以后，温度应力主要由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。

2.温度应力的分类。温度应力可分为两类：

（1）自生应力。自生应力是指边界上没有任何约束或完全静止的结构，如果内部温度是非线性分布的，由于结构本身互相约束而出现的温度应力。

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

因此，施工中要根据已知的温度，尽量准确地分析出温度应力的分布、大小，采取有效措施进行控制，减少温度应力引起的裂缝，保证混凝士的耐久性和抗压强度。

三、预防措施

1.温度控制措施。工程措施中常见的温度控制措施有：

（1）改善混凝土配方。可采用改善骨料级配、用干硬性混凝土、掺混合料、加引气剂或塑化剂等措施，以减少混凝土中的水泥用量。

（2）拌和混凝土时加水冷却。拌和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）夏季散热。热天浇筑混凝土时，要减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热。

（4）通水降温。在混凝土中埋设水管，通入冷水降温。

（5）合理拆模。规定合理的拆模时间，气温骤降时要进行表面保温，以免形成温度梯度。

（6）冬季保温。寒冷季节，对于施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，应采取适当的保温措施。

2.养护措施。混凝土浇筑完成后，应加强养护，避免温度裂缝的形成。常用的养护措施有：

（1）早期养护。混凝土浇筑完成后，要及时用湿润的草帘、麻片等覆盖，并注意洒水养护，可适当延长养护时间，保证混凝土表面缓慢冷却。

（2）冬季养护。冬季施工时，要适当延长混凝土保温覆盖时间，并涂刷养护剂养护。

（3）夏季养护。在高温和大风天气，要设置遮阳和挡风设施，并及时覆盖和洒水保湿。

此外，合理地分缝分块、避免基础过大起伏、安排好施工工序等，也是保证混凝土工程质量，提高混凝土耐久性、减少混凝土裂缝的必要措施。