混凝土施工温度裂缝机理及控制要点分析

罗小燕

身份证号码：452722197112061160

摘要：混凝土施工是房屋建筑工程中的重要部位，如房屋工程的承重构件框架梁、板、柱以及一些小型构件等。随着经济和施工技术的发展，房屋工程逐渐摆脱以砖混结构为主的格局，钢筋混凝土框架结构已占据主导地位。因此，加强混凝土工程裂缝控制至关重要，而加强混凝土施工中温度控制是防止混凝土构件出现裂缝重要环节之一。本文在此从混凝土温度裂缝的成因出发，从设计、材料、施工和养护等角度对混凝土温度裂缝施工做了详细的研究。

关键词：混凝土；温度；裂缝

一、建筑施工温度与混凝土裂缝的基本特征

在工程施工中，温度变化引起的裂缝主要产生在混合结构的房屋建筑中，一般，屋盖采用现浇钢筋混凝土板、墙体采用砖砌体，而裂缝就多发生在屋盖现浇板下的砖砌体中。如果房屋的纵向裂缝超过60m，还没有进行相对的沉降处理时，温差裂缝就会出现在房屋纵向部位的两端，中间部位通常屋裂缝或只有很轻微的裂缝，而在上述两种情况中，如果外墙门窗的开洞过大，裂缝也会更加明显。裂缝多为一条细缝的状态出现，宽度一般在0.2-1.5cm 内，严重时可能会出现 370mm 墙体裂通。

1、八字缝，通常出现在墙体顶端的两端的1-2个开间内，裂缝从两边向中间逐渐上升，呈对称八字形，纵墙出现的机率大于横墙。

2、水平缝，该裂缝主要发生在屋盖钢筋混凝土圈梁底面标高处或檐口下。

二、混凝土温度裂缝的产生的原因

1、混凝土本身的特点引起的原因

工程建设中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、干湿变化，混凝土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。

2、温度应力引起的原因

对于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。例如：桥梁墩身，结构尺寸相对较大，混凝土冷却时表面温度低，内部温度高，在表面出现拉应力，在中间过程出现压应力。这种应力成为自身应力。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。如箱梁顶板混凝土和护栏混凝土。此时的应力称为约束应力。这两种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用。

三、施工准备阶段控制措施

1、设计措施

1.1根据实际情况采取合理的结构形式进行分块、分层和分时段的浇筑形式，应对各分层之间混凝土浇筑的时间提出要求，保证每层表面水化热的散发，尽量降低约束作用。应根据温度裂缝的要求分块设置水平施工缝，并设置合理的连接方式。

1.2设计时应选用强度等级在C20～C35的低强度混凝土。由于高强混凝土呈现“脆性”易产生裂缝，而且工程造价较高，所以应避免采用水化热较高的高强度混凝土。

1.3进行结构设计时，应对分布钢筋进行合理设置，尽量采用小直径钢筋、采取密间距布置等对降低混凝土裂缝有较好效果的配筋方式，以减少裂缝出现的程度及概率。

2、原材料的选择措施

2.1水泥的选择

水泥的水化热，直接影响混凝土的温升。因此在保证建筑物设计强度的前提下，应选用低热或者中热的C3S及C3A等水泥，并宜对低矿碴、火山灰质等水泥优先选用。并应按照《水泥水化热试验方法（直接法）》等行业标准对所选定的水泥进行水化热测定。

2.2粗、细骨料的选择

（1）为达到设计要求，同时又能发挥水泥的有效作用，应优先选用自然连续级配的粗骨料，因其配制的混凝土所具有的较好的和易性，可有效减少水泥用量，并达到相应的强度；

（2）由于采用碎石拌制的混凝土，其强度较高，并具有良好的抗裂性能，所以选择粗骨料时，宜优先选用碎石；

（3）经验数据表明，当选用中粗砂做细骨料时，可减少混凝土水泥用量，而水泥用量的减少，有利于降低绝热温升，所以，宜采用中粗砂做细骨料；

（4）粗、细骨料均应对含泥量进行严格控制，因为含泥量一旦超标，混凝土的收缩性会大幅度提高，而抗拉强度大大下降，加剧了混凝土的温度裂缝。

2.3外加剂的选择

建筑混凝土外加剂有减水剂、引气劑、等多种类型，粉煤灰是建筑混凝土外加剂的一种，它对于防止混凝土裂缝、改善混凝土的施工性能有较好的效果。建筑用外加剂通常采用I级粉煤灰，但掺兑比例不宜过大，否则会造成混凝土早期强度低、低温泌水大等缺陷。

2.4优化配合比

在满足强度要求的情况下，尽量减少水泥用量。施工前，应反复进行配比试验，优选最合适的配合比，以提高混凝土的流动性、和易性和使混凝土具有较大的抗裂能力，有效降低混凝土的绝热温升。

四、施工阶段采取有效措施对温度裂缝进行控制

1、温度控制措施

为了减少由于温度变化而产生的裂缝，施工单位应改善骨料级配，使用硬度较强的混凝土，掺混合料，加引气剂或塑化剂，这些措施可以有效减少混凝土中的用水量；同时，在搅拌混凝土的同时加水或用水将碎石冷却，可以降低混凝土浇筑的温度。此时，还要为混凝土的散热提供条件，夏天浇筑混凝土时可以适当减少浇筑的厚度，通过建筑层面来降温；对于体积较大的混凝土，应在混凝土结构中预埋水管，通入冷水降温；按照规定的时间拆模，当气温骤降时还要对表面进行保温，预防表面温度巨变而发生的温差裂缝；而对于长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，在低温季节仍然要进行保温措施。

2、约束条件改善措施

在工程建设中，混凝土结构浇筑要合理的分块施工，以免基础起伏过大；同时要科学的安排工序。在施工过程中，为了提高模板的周转率，通常要求新浇筑的混凝土做早期拆模。而当混凝土的温度高于气温时，才应考虑拆模，这样才能预防混凝土出现温差裂缝。新浇筑早期拆模，会在表面形成较大的拉力，出现“温度冲击”现象。

3、掺入外加剂

木质素磺酸钙属阴离子表面活性剂，对于水泥颗粒的分散效果较好，还能降低水的张力，而引起加气作用。因此，如果在水泥中混入0.25%的木钙减水剂（即木质素磺酸钙），其混凝土的和易性能有明显的改善，还能较少约10%左右的拌合水，节约 l0%左右的水泥，以此而降低水化热。

五、混凝土的早期养护

实践证明，混凝土常见的裂缝，大多数是不同深度的表面裂缝，其主要原因是温度梯度造成寒冷地区的温度骤降也容易形成裂缝。因此说混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。

1、防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度，防止表面裂缝。

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使用期的稳定温度。

3、防止老混凝土过冷，以减少新老混凝土间的约束。

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。一方面使水泥水化作用顺利进行，以期达到设计的强度和抗裂能力。适宜的温湿度条件是相互关联的。混凝上的保温措施常常也有保湿的效果。

六、结语

总之，建筑混凝土温度裂缝问题是一个非常复杂的、多学科的综合性问题。应根据各类温度裂缝的特点，对其机理和产生的原因进行分析和研究，才能采取有效的防控措施对建筑混凝土温度裂缝进行控制。