混凝土温度裂缝成因探析及防治

陆艳敏

【摘 要】目前，建筑工程中混凝土施工过程如果不采取科学合理的控制措施，那么出现混凝土裂缝的现象就不可避免，而导致混凝土出现裂缝的主要因素有多个方面。本篇文章主要针对混凝土温度裂缝成因探析以及防治进行了全面详细的探讨，以期为其他工程提供参考。

【关键词】混凝土；裂缝；措施

混凝土是现代工程所主要使用的建设材料，混凝土应用的范围较广，但是混凝土在构件上所呈现出的裂缝现象也较为普遍。尽管有时候在进行施工的过程中已经采取了一定的措施来对其进行控制，但是混凝土裂缝等现象仍然会出现。在对混凝土成型的原理进行研究后发现，对混凝土凝固过程中，导致裂缝出现的主要因素就在于温度，而加强对温度的控制，能够变相的达到对裂缝进行控制的目的。下文主要针对混凝土温度裂缝的具体成因和防治措施进行了探讨。

1.裂缝的原因

混凝土在凝固的过程中，促使其出现裂缝的因素较多，但是影响最大的就是混凝土内部温度和湿度所发生的剧烈变化，同时还有着混凝土的不均匀性和脆性、原料不合格、模板变形、基础不均匀、施工工艺较差等多个方面的因素。

混凝土在施工完成之后的硬化期间，其水泥会释放出大量的热量，也就是水化热现象，这些因素的存在促使其混凝土构件的温度在不断的上升，最后导致混凝土的表面出现剧烈不均匀的拉应力。而混凝土在硬化的后期的过程中，其构件由于受到了混凝土上方其他方面的约束，从而使得混凝土的内部同样也出现了不同程度的拉应力。而混凝土在经历了拉应力上升和拉应力下降之后，结构的表面部分也就出现了裂缝。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。如养护不合理、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。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。这个阶段的两个特征，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，这个时期中，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迭加。

3.温度的控制和防止裂缝的措施

（1）新浇筑结构的早期拆模过程，会在其表面上引起巨大的拉应力，从而出现温度冲击的现象。而混凝土在进行浇筑的初期阶段，其水化热在这一过程中不断的散发，混凝土的表面就会出现巨大的拉应力，而在这一过程中，其混凝土表面的温度通常较高，如果在这个过程中将其模板完全拆除，那么表面温度剧烈降低，从而导致温度梯度的现象出现，其混凝土的表面则会形成一层附加的拉应力，拉应力在和水化热现象所导致的应力叠加之后，再加上混凝土表面水分蒸发过快所出现的干缩，促使混凝土表面所存在的拉应力已经远远超标，有引发大面积裂缝的可能性。但在实际施工的过程中，如果在将混凝土的模板直接拆除之后，就在其表面覆盖上一层轻型的保温材料，就能够极为有效的避免混凝土表面出现快速干缩等现象，所带来的裂缝控制效果极为明显。控制温度的措施如下：

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，通入冷水降温。

（2）改善约束条件的措施是：

1）合理地分缝分块。

2）避免基础过大起伏。

3）合理的安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露。

（3）对混凝土自身的性能进行加强，增大其抗裂性能，不断对其进行养护，能够最大限度的避免混凝土表面出现干缩现象，尤其是对于混凝土质量来说，避免混凝土裂缝的出现，是一根极其重要的因素，尤其是贯穿性裂缝。使用外加剂是减少开裂的措施之一：

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，但会使混凝土强度降低。

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，其体积用增加骨料用量来补充。

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粘结力，提高的混凝土抗裂性能。

4.混凝土的早期养护

根据调查结果来看，混凝土中所出现的常见裂缝，通常都保持着不同的裂缝深度，而这些不同裂缝产生的主要原因基本上都是由于温度的梯度所导致，并且在寒冷地区进行施工的时候，如果混凝土遭遇了突然的降温，那么也同样有可能会导致裂缝的出现。所以说，对云混凝土来说，其保温措施能够起到极为良好的预防混凝土裂缝的目的。

从温度应力观点出发，保温应达到下述要求：

（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。

5.结束语

综上所述，上文对混凝土成型过程中的裂縫关系进行了深入探讨，并且对于其中的理论也进行了初步的阐述，就目前来说，虽然学术界对于混凝土产生裂缝的具体原因和计算方式都有着一定的差别。但就对于如何对混凝土施工过程中的裂缝进行控制的措施还是保持着基本相同的处理意见，并且这类方法在经过实践之后，也同样发现了其自身所具有的良好理论，根据综合意见来看，只要在混凝土施工过程中能够采取有效的预防措施，那么混凝土裂缝就能够得到最大限度的控制。 [科]

【参考文献】

[1]李国胜.建筑结构裂缝及加层加固疑难问题的处理.北京：中国建筑工业出版社，2006.

[2]张雄.混凝土结构裂缝防治技术，化学工业出版社，2007.