混凝土施工中温度裂缝的分析与控制

2018-05-03何翌滔

价值工程 2018年14期

何翌滔

摘要：笔者依据实际工作经验及相关文献资料的记载，首先阐述混凝土温度裂缝种类，而后分析混凝土温度裂缝问题形成原因，最终提出温度裂缝控制措施，希望可以在日后相关工作人员对这个问题进行分析的时候，起到一定借鉴性作用，最终在我国社会经济发展进程向前推进的过程中，做出一定贡献。

Abstract： Based on the actual work experience and related literature， this paper first describes the types of concrete temperature cracks， and then analyzes the causes of temperature cracks in concrete. Finally， it proposes temperature crack control measures， hoping that this paper can provide some reference for relevant staff in the future， and make a certain contribution in the process of China's socio-economic development.

關键词：混凝土；温度裂缝；分析；控制；现阶段

Key words： concrete；temperature cracks；analysis；control；current stage

中图分类号：TU755 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）14-0167-02

1 问题研究背景及意义

目前我国社会经济发展速度逐渐趋于稳定，与此同时我国处于知识经济时代当中。在结构工艺不断发生变化的背景下，各个工程项目施工环节当中，有可能遇到各种类型的问题，针对混凝土来说，在施工环节当中，遇到的最为严重的问题是裂缝。为了可以让这个问题得到解决，首先应当对大体积混凝土的含义形成深入的认识，而后再对大体积混凝土温度裂缝问题形成原因进行分析。

日本建筑学会标准当中针对大体积混凝土给出的定义是，结构断面最小尺寸在80cm之上，水化热作用引发的混凝土内部最高温度和外部环境温度之间差值超过25℃的混凝土，被称为是大体积混凝土。

目前我国施行的行业标准当中规定，大体积混凝土的体积比较大，有可能在胶凝材料水化热作用之下形成温度应力问题，并引发裂缝问题的结构混凝土。除此之外，也可以对大体积混凝土做出的定义是，混凝土结构物实体最小集合尺寸不小于1m的大体量混凝土，或者预测在混凝土胶凝材料水化作用之下引发温度变化和收缩反应并形成有害裂缝的混凝土。

因为混凝土的截面积比较大，调配工作进行的过程中应用到的水泥数量非常多，水泥在水化环节当中释放出来的水化热会引发比较大的温度差值。因为混凝土本身的导热性能比较差，因此水化环节当中外部热量散失速度非常快，但是内部热量却不容易散失，因此混凝土各个位置之间形成温度差异和温度应力问题，从而引发温度裂缝。

2 混凝土裂缝问题的种类

依据裂缝问题形成原因，可以将其划分为荷载作用下形成的裂缝，变形作用下形成的裂缝以及耦合作用下形成的裂缝。

依据有害程度，可以将其划分为有害裂缝和无害裂缝。有害裂缝是裂缝宽度会对建筑物各项使用功能以及耐久性造成一定影响。一般情况下裂缝宽度超出宽度20%的称为轻度有害裂缝，超出规定50%的是中度有害裂缝，超出规定100%的是重度有害裂缝。依据出现时间可以将其划分为，早期裂缝，中期裂缝以及晚期裂缝问题。

依据深度可以将混凝土裂缝分为，表面裂缝、浅层裂缝、深层裂缝以及贯穿裂缝四种类型。贯穿裂缝会将结构断面完全切断，让结构整体性、耐久性以及防水性遭受破坏，对混凝土作用的正常发挥造成一定影响，危害十分严重；深层裂缝会将结构断面部分切断，具备一定的危害性；表面裂缝虽然不属于结构性裂缝包含的范围内，但是在混凝土收缩的过程中，因为表面裂缝位置上断面被削弱，因此让应力集中在一个位置上，因此会对混凝土的实际应用效果造成一定影响。

一般情况下，温度收缩应力引发的初始性裂缝，不会对结构物承载能力造成任何影响，仅仅会对结构物的耐久性和防水性能造成一定影响。针对不会影响结构承载力的裂缝，为了规避钢筋腐蚀、混凝土碳化等问题，应当针对裂缝开展封闭或者补强处理。针对地下或者半地下结构来说，混凝土裂缝会对其防水性能造成一定影响。在混凝土裂缝宽度是0.1-0.2mm的时候，虽然会出现十分轻微的渗水问题，但是在经过一段时间之后，裂缝可以自愈；假如裂缝宽度处于0.2-0.3mm之间，渗水量会按照裂缝宽度增加量的3次方提升，应当使用化学注浆措施处理。因此在地下工程领域当中，超出0.3mm的贯穿全断面裂缝数量应当得到有效地控制，以免对混凝土的实际应用效果，造成负面影响。

3 混凝土温度裂缝问题形成原因

3.1 水泥水化热问题

水泥水化热是混凝土内部热量的主要来源，也是引发混凝土温度裂缝问题的重要原因之一，因为混凝土截面厚度比计较大，水化热集中在混凝土内部不容易散失。因为结构会自然散热，因此混凝土内部最高温度一般情况下会在混凝土浇筑之后的3d之内产生。

浇筑初期，混凝土强度和弹性模量比较低，难以对水化热引发的急剧升温问题进行限制，因此温度应力自然也比较小。但是随着混凝土龄期的增长，弹性模量也会得到一定程度提升。会对混凝土内部形成比较强的限制，从而产生比较大的温度应力问题，在混凝土的抗拉强度不是十分充足，不足以抵抗温度应力的时候，就会涌现出来温度裂缝问题。

3.2 外界气温变化问题

混凝土结構施工期间，外部气温变化也会引发混凝土开裂问题。外部气温越高，混凝土浇筑温度也会随之提升，假如外界温度下降，就会让混凝土降温幅度提升，尤其是在外部温度急剧下降的时候，那么外层混凝土和内部混凝土之间的温差会逐渐提升，从而也就会对混凝土应用效果造成一定影响。

混凝土内部温度是由外部温度、浇筑温度以及水化热引发的绝热温升温度叠加而成的，温度应力问题是温差引发的温度变形问题引发的，温差越大，相应的温度应力也越大，与此同时因为混凝土散热难度大，混凝土内部温度有时候甚至可以达到80℃，并且高温度的延续时间比较长。所以，应当使用科学合理的温度控制措施，以免在混凝土内外温度差异问题的影响下，引发过大的温度应力问题。

4 混凝土温度应力研究分析

在混凝土施工环节当中，温度变化因素引发的温度应力可以划分为三个时期。从混凝土开始浇筑一直到水泥散热时期。这一个阶段的时间一般情况下是一个月，因为在这一个阶段当中，水泥水化现象会形成大量的热量，混凝土弹性模量也会产生急剧变化，从而会在混凝土内部形成一定温度应力问题。混凝土放热结束直到混凝土冷却到稳定温度时期。这一个阶段当中形成的温度应力，是在混凝土冷却过程当中，外部温度变化问题引发的。在这一个阶段当中混凝土弹性模量基本上不会发生任何形式的变化。混凝土完全冷凝一直到日后实际应用的过程中，这一个阶段当中产生的温度应力是外部温度变化因素引发的，在这一个阶段当中形成的温度应力，会和之前两个阶段当中形成的温度应力叠加在一起。

5 混凝土施工环节中温度裂缝预防及后期养护

依据上文中的叙述可以得知的是，混凝土施工环节当中，假如想要预防温度裂缝问题发生，可以将减少温度应力以及改善约束环境作为出发点，并在混凝土施工结束之后，将相应的养护工作完成。笔者依据实际工作经验及相关文献资料的记载，可以使用下文中所说的这些早期预防及后期养护措施。

在混凝土温度应力控制领域当中，在混凝土调配工作进行的过程中，干硬性混凝土、掺和料、引气剂以及塑化剂的应用数量应当得到一定程度提升，并减少混凝土当中水泥使用量，让混凝土骨料级配比得到优化调整，以便于可以让水化热的影响得到有效地控制；混凝土搅拌过程中添加水的时候，用水对碎石进行冷却，以便于可以让混凝土的温度得到有效地控制；降低混凝土浇筑层厚度，充分的使用浇筑层面完成散热工作；科学合理的完成混凝土结构当中循环水管敷设工作，循环通入冷水并让内部温度得到有效地控制；施工环节当中外部温度降低或者在冬季施工的时候，主要需要完成的混凝土保温工作，以免产生表面温差梯度以及内外温差过大等问题。

改善混凝土外部约束环境，为了能够规避混凝土起伏过大问题，需要科学合理的完成混凝土划块分缝工作，并科学合理的完成工期及工序安排工作，以免发生混凝土高差过大以及侧面长期暴露等问题。除此之外，也需要注意到的问题是混凝土结构的整体性，以免在混凝土当中发生贯穿裂缝问题。在混凝土施工环节当中，为了可以让资源成本得到有效地控制，并让工作效率得到一定程度提升，新浇筑的混凝土一般会在短时间之内完成拆模工作，以便于可以让模板的周转率得到大幅度提升。当混凝土温度超出外部气温的时候，工作人员应当详细的对拆模时间进行分析，以免在混凝土表面上形成裂缝问题。在混凝土浇筑这一段时间当中，水化热散发之后，会让混凝土表面拉应力大幅度提升，假如在这个时候将模板拆除，表面温度会急剧降低，那么就会在混凝土表面上形成温度梯度问题，与此同时也会形成混凝土干缩问题，从而衍生出来裂缝问题。如果可以在模板拆除工作完成之后，及时将混凝土表面覆盖工作完成，就可以避免在混凝土表面上形成过大的拉应力，从而规避混凝土裂缝问题的产生。混凝土施工环节当中，为了可以让结构稳定性及安全性得到保证，都会开展配筋工作，在混凝土施工环节当中，加筋不会对温度应力造成任何形式的影响。在温度适应性比较强，并且产生的应力尚且可以承受的情况下，钢筋的各项性能都会显得比较稳定，线性膨胀系数和混凝土线性膨胀系数之间的差值不是很大，在温度发生变化的时候，他们之间产生的内应力也比较小，但是钢弹性模量和混凝土弹性模量之间的差值比较大，假如混凝土应力超过抗拉强度，就会形成混凝土开裂问题，钢筋应力水平也会随之降低。在此背景下，再想要使用钢筋预防混凝土细微裂缝问题的发生，是一件十分困难的事情，在混凝土当中加钢筋之后，结构裂缝交汇之后呈现出数量多、间距小以及宽度小等问题。在钢筋直径比较小，间距比较小的时候，可以让混凝土的抗裂性能得到大幅度提升。在钢筋混凝土或者混凝土结构表面上容易产生细浅干缩裂缝问题，为了避免对混凝土结构强度及耐久性造成影响，可以科学合理的在各种类型外加剂当中进行选择，以便于可以让混凝土的各项性能得到一定保证。