浅谈混凝土施工温度与裂缝
时间：2020-12-13 08:02:56 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
(内蒙古交通建设监理咨询有限责任公司，内蒙古 呼伦贝尔 021008)
摘 要：
文章根据现场观察资料及有关专著，对混凝土温度裂缝产生的原因，现场混凝土温度的控制 和预防的措施等进行了阐述。
关键词：混凝土；
温度计；
裂缝隙；
控制
中图分类号：TU375 文献标识码：A 文章编 号：1007—6921(2009)07—0218—02
混凝土在现代工程建设中占有重要的地位，在今天混凝土的裂缝较为普通，工程中更随处可 见。尽管在施工中采用各种措施，仍不能消除裂缝的产生。众观产生裂缝的原因实在太多， 有原材料、施工、环境、温度、养护等等，特别是大体积混凝土中控制温度应力及温度具有 重要意义。这主要是由于两方面的原因，①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；
②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。我们遇到的主要是施工中的温度裂缝。因此本文仅对施工中混凝土裂缝的成因和处 理措施做一探讨。
1 裂缝的原因
混凝土中产生裂缝有多种原因，主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性以及结 构不合理、原材料不合格（级配不良、碱骨料反应等）、模板变形、基础不均匀沉降等等。
混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力，后期在降温 过程中，由于受到基础或老混凝土上的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也 会在混凝土表面引起很大的拉应力，当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝 。许多混凝土的内部间谍变化很小或变化很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。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，长期加荷时的极限拉伸变形也是只有（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，在素混凝土中或钢筋混凝土边缘部位如果结构内出现了拉应 力，则必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极为重要。
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：
2.1 早期
自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约30天。这个阶段的两个特征，①水泥放出 大量的水化热；
②混凝土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。
2.2 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 间混凝土的弹性模量变化不大。
2.3 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。
引起温度应力的原因主要为两类：①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，结 构本身互相约束面出现的温度应力。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，在中间出现压应力。②约束应力：结构的全部或部分边界受外界的约束，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。
这两种温度应力往往和混凝土的干缩所引起应力共同作用。要想根据已知的温度准确分析出 温度应力的分布、大小是一项比较复杂的工作。在大多数情况下，需要依靠模型试验或数据 计算。
3 温度的控制和防止裂缝的措施
为了防止裂缝，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。控制温度的措施：①采用改善骨料级配，用于硬性混凝土掺混合料加引外加剂等措施 减少混凝土中的水泥用量。②拌和混凝土时加水或用水将骨料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在混凝土中埋设冷却水管 。⑤规定合理的拆模时间，气温变化时及时给混凝土表面保湿。⑥施工中长期暴露的混凝 土浇筑表面或薄壁结构，在寒冷季节采取保温措施。
改善约束条件的措施：①合理地分缝分块。②避免基础过大。③全的安排施工工序 ，避免过大的高差和侧面长期暴露。
此外改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加强养护，防止表面干缩，特别是保证混凝土的质 量对防止裂缝是十分重要。
再有就是在混凝土施工中，为了提高模板的周转率，往往要求新浇筑的混凝土尽早拆模。当 混凝土温度高于气温时应适当考虑拆模时间，以免引起混凝土表面的早期裂缝。新浇筑的混 凝土早期拆模，混凝土表面温度会变小，必然引起温度梯度，从而在表面附加拉应力，与水 化热应力叠加，再加上混凝土干缩，表面的拉应力达到很大的数值，就有可能导致混凝土表 面产生过大的拉应力，易产生裂缝。如果在拆模板后及时在混凝土表面覆盖一些轻型保温材 料，对于混凝土表面产生过大的拉应力有缓解作用。
为保证混凝土工程质量，防止开裂，提高混凝土的耐久性，在混凝土中掺入矿物料或外加剂 也是减少裂缝的措施之一。我们在大量的试验过程中总结出掺入矿物料或掺外加剂在混凝土 中发生的作用：①混凝土中存在大量毛细管张力，使用权混凝土干缩变形。掺入合适的矿物料或外加剂对 微小的气泡填充毛细管，提高混凝土耐久性，挤压封闭的气孔，减少毛细管孔道，这样混凝 土不易开裂。②水灰比是影响混凝土收缩的重要因素，使用矿物料或掺外加剂减少混凝土中水泥用量， 同时也减少混凝土中的水量。③水泥用量也是混凝土收缩率的重要因素，掺外加剂的混凝土在保持混凝土强度的条件下 可减少至少15%的水泥用量，其体积用增加骨料用量来补充。④混凝土中掺入矿物料或外加剂可以改善水泥浆的稠度，减少混凝土泌水。⑤掺外加剂可使混凝土密实性好，可提高混凝土的耐久性能。⑥混凝土中掺入矿物料或外加剂可缓解混凝土的凝结时间，在有效防止水泥迅速水化热放 热基础上，避免因水泥长期不凝而带来的收缩增加。
4 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 。因此混凝土的保温对防止表面早期裂缝极为重要。从温度应力观点出发，保温应达到标准 规范的要求：①防止混凝土内外温度及混凝土表面梯度，以防混凝土裂缝。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的稳定温 度。③气温较热的地区，应加强混凝土的养护。④冬季施工应加强混凝土的保护。
所以混凝土的早期养护，主要目的在于保持适宜的温湿度的条件，一方面使混凝土免受不利 温湿度变形的侵袭，防止有害的热膨胀、冷缩和干缩；
另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。
适宜的温湿度是相互关联的。混凝土的保温措施也有保温的效果。从理论上分析，新浇混凝 土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求而有余。但由于蒸发等原因常引起水分损失，从 而推迟或妨碍水泥的水化，表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响。因此混凝土浇筑 后的最初几天是养护的关键时期，在施工中应切实重视起来。
5 结束语
以上对混凝土的施工温度与裂缝之间的关系进行了理论和实践上的初步探讨，虽然学术界对 于混凝土裂缝的成因和计算方法有不同的理论，但对于具体的预防和改善措施意见还是比较 统一，同时在实践中和应用效果也是比较好的，具体施工中要靠我们多观察，多比较，出现 问题多分析，多总结，结合多种预防处理措施，混凝土的裂缝是完全可以避免的和预防的。
