浅谈混凝土的温度裂缝与控制

荣强 张玉宾 王会

河北省第四建筑工程有限公司（050000）

浅谈混凝土的温度裂缝与控制

荣强 张玉宾 王会

河北省第四建筑工程有限公司（050000）

这里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。

混凝土；温度应力；裂缝；控制

在大体积混凝土中，温度应力及温度控制具有重要意义。这主要是由于以下两方面的原因：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状态具有显著的不容忽视的影响。

1 裂缝产生的原因

混凝土结构产生裂缝的原因很多，主要原因有温度和湿度的变化、混凝土的脆性和不均匀性、结构设计不合理、原材料不合格（如碱骨料反应）、配合比不合理、模板变形、基础不均匀沉降等。

混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，使内部温度不断上升，当温度达到高峰后，由于环境温度较低，混凝土温度开始下降，在降温过程中混凝土发生收缩。在约束条件下，当混凝土温度收缩变形大于极限拉伸变形时，容易发生开裂，称之为温度裂缝。还有另一种温度裂缝是由于混凝土内外温差引起的。例如，混凝土遭受寒潮侵袭，或夏天混凝土遭受阳光暴晒后突然下雨，都会使混凝土内部与表层产生很大的温差。混凝土表层温度下降，而内部温度基本不降，内部混凝土对表层混凝土起约束作用，也会导致温度裂缝的发生。混凝土是一种脆性材料，由于原材料不均匀，水灰比不稳定，运输和浇筑过程中出现离析，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。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结构设计和施工非常重要。

2 温度应力的分析

根据温度应力的形成过程可分为以下三个阶段：1）早期：自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束。这个阶段有两个特征,一是水泥放出大量的水化热，二是混凝上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）中期：自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止。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，在此期间混凝上的弹性模量变化不大。3）晚期：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，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

为了防止混凝土温度裂缝，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。

3.1 控制温度的措施

1）改善骨料级配。骨料最好选用河砂、河卵石，适当提高粗骨料用量，掺粉煤灰等混合料，加引气剂等，以减少混凝土中的水泥用量，特别是选用中、低热水泥。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）天气较热时，浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热。4）在混凝土中埋设水管，通入冷水降温。5）规定合理的拆模时间，气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度变化。6）施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，在寒冷季节及时采取保温措施。

3.2 改善约束条件的措施

1）混凝土合理地分缝分块施工。2）基础等大体积混凝土避免过大起伏。3）合理的安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露。

为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。

减水防裂剂对控制混凝土裂缝的主要作用：1）混凝土中存在大量毛细孔道，水蒸发后毛细管中产生毛细管张力，使混凝土干缩变形。增大毛细孔径可降低毛细管表面张力,但混凝土强度也会降低。这个表面张力理论早在20世纪60年代就已被国际上确认。2）水灰比是影响混凝土收缩的重要因素，使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25%。3）水泥用量也是影响混凝土收缩率的重要因素，掺加减水防裂剂的混凝土在保持混凝土强度的条件下可减少15%的水泥用量，其体积用骨料来补充。4）减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度,减少混凝土泌水，减少沉缩变形。5）提高水泥浆与骨料的黏结力，提高混凝土抗裂性能。6）混凝土在收缩时受到约束产生拉应力，当拉应力大于混凝土抗拉强度时裂缝就会产生。减水防裂剂可有效地提高混凝土抗拉强度，大幅提高混凝土的抗裂性能。7）掺加外加剂可使混凝土密实性好，可有效地提高混凝土的抗碳化性，减少碳化收缩。8）掺减水防裂剂后混凝土缓凝时间适当，在有效防止水泥迅速水化放热基础上，避免因水泥长期不凝而带来的塑性收缩增加。9）掺外加剂混凝土和易性好，表面易抹平，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，我们在工程实践中应多进行这方面的试验对比和研究，比单纯靠改善外部条件，可能会更加简捷、经济。