混凝土温度裂缝的产生与预防

2014-05-26赵洪岩顾永志朱威

博览群书·教育 2014年1期

赵洪岩　顾永志　朱威

摘要：对混凝土温度裂缝产生的原因和温度应力进行了系统的研究，分析了混凝土的温度与裂缝之间的关系。在建设过程中需要结合多种预防处理措施，尽可能避免裂缝的产生。

关键字：温度裂缝；产生；预防

混凝土作为工程建筑的重要组成部分，在工程中有着举足轻重的地位，而混凝土裂缝一直是普遍存在的现象，尽管我们采取各种措施，加强控制，但裂缝仍然时有出现。而温度裂缝是引起混凝土裂缝的主要原因之一，由于混凝土具有热胀冷缩的性质，当外部环境或结构内温度发生变化，混凝土将发生变形，进而产生裂缝。

一、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两种情况。外部温度主要是指气候温度，气温的变化会在混凝土表面引起很大的拉应力；而内部温度是由于混凝土在硬化期间水泥释放出大量的水化热，使内部温度不断上升，从而在表面引起拉应力。而后期在降温过程中，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。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。

由于温度产生的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；梁板类长度尺寸较大的结构，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。裂缝宽度大小不一，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温度裂缝是通常中间粗两端细，而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀，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造成不良的影响。

混凝土是一种脆性材料，抗拉强度小，抗压强度高，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，长期加荷时的极限位伸变形也只有（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，钢筋主要承受拉应力，混凝土只承受压应力。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。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。

二、应力分析

根据温度应力的形成过程可分为以下三个阶段：早期：混凝土在开始浇筑到水泥放热基本结束，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。由于弹性模量的变化，在混凝土内就形成了残余应力；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，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；晚期：混凝土完全冷却以后，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迭加。

根据温度应力引起的原因可分为两类：自生应力：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；约束应力：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；由于以上温度应力的作用从而使混凝土产生裂缝。因此，我们要根据已知的温度尽量准确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.温度控制的措施

（1）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）热天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，通人冷水降温；

（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梯度；

（6）施工中長期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，在寒冷季节采取保温措施；

2. 养护的措施

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

（2）冬季施工时要适当延长混凝土保温覆盖时问，并涂刷养护剂养护。

（3）高温和大风天气要设置遮阳和挡风设施，及时覆盖和洒水保湿。