混凝土的施工溫度與裂縫控制

李湘新（新疆兵團(tuán)房地產(chǎn)開發(fā)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，新疆 烏魯木齊830054）

混凝土的裂縫在施工中較為普遍。產(chǎn)生混凝土裂縫的原因很多，對混凝土溫度應(yīng)力的變化注意不夠、防范措施不到位是其要原因。

在大體積混凝土中，溫度應(yīng)力及溫度控制具有重要意義。在施工中，混凝土出現(xiàn)溫度裂縫直接影響到結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性。溫度變化對結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)具有顯著的不容忽視的影響。施工中經(jīng)常遇到的主要是溫度裂縫，本文僅對施工中混凝土裂縫的成因和處理措施做一探討。

1 裂縫的原因

混凝土中產(chǎn)生裂縫有多種原因，主要是溫度和濕度的變化，混凝土的脆性和不均勻性，以及結(jié)構(gòu)不合理，原材料不合格（如堿骨料反應(yīng)），模板變形，基礎(chǔ)不均勻沉降等。

混凝土澆筑后的硬化初期，水泥水化熱使其溫度升高（溫度升高10℃/100kg 水泥），且在2-3 天內(nèi)，混凝土入模溫度可達(dá)50-80℃，形成溫度梯度（線膨脹系數(shù)10×10-6/℃），致使其產(chǎn)生0.01%的線膨脹。混凝土表面溫度與環(huán)境溫度差大于25℃時(shí)，即可出現(xiàn)肉眼可見的收縮裂紋，寬度一般在0.5mm 左右。

2 溫度應(yīng)力的分析

2.1 溫度應(yīng)力形成過程的三階段

1）早期：自澆筑混凝土開始至水泥放熱基本結(jié)束，一般約30 天。由于彈性模量變化，這一時(shí)期在混凝土內(nèi)形成殘余應(yīng)力。

2）中期：自水泥放熱作用基本結(jié)束時(shí)起至混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時(shí)止，溫度應(yīng)力主要是由于混凝土的冷卻及外界氣溫變化所引起。

3）晚期：混凝土完全冷卻以后，溫度應(yīng)力主要是外界氣溫變化所引起，這些應(yīng)力與前兩種的殘余應(yīng)力相迭加。

2.2 溫度應(yīng)力引起的原因

1）自生應(yīng)力：邊界上沒有任何約束或完全靜止的結(jié)構(gòu)，如果內(nèi)部溫度是非線性分布的，由于結(jié)構(gòu)本身互相約束而出現(xiàn)的溫度應(yīng)力。

2）約束應(yīng)力：結(jié)構(gòu)的全部或部分邊界受到外界的約束，不能自由變形而引起的應(yīng)力。

3 溫度的控制和防止裂縫的措施

為了防止裂縫，減輕溫度應(yīng)力可以從控制溫度和改善約束條件兩個(gè)方面著手。

3.1 控制溫度的措施

1）采用改善骨料級配，用干硬性混凝土，摻混合料，加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量；

旁邊有只茶幾擱打字機(jī)，罩著舊漆布套子。一個(gè)矮胖的印度人從圈椅上站起來招呼，代挪椅子；一張蒼黑的大臉，獅子鼻。

2）拌合混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度；

3）熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；

4）在混凝土中埋設(shè)水管，通入冷水降溫；

5）規(guī)定合理的拆模時(shí)間，氣溫驟降時(shí)進(jìn)行表面保溫，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度；

6）施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu)，在寒冷季節(jié)采取保溫措施；

3.2 改善約束條件的措施是

1）合理地分縫分塊；

2）避免基礎(chǔ)過大起伏；

3）合理的安排施工工序，避免過大的高差和側(cè)面長期暴露；

在混凝土的施工中，為了提高模板的周轉(zhuǎn)率，往往要求新澆筑的混凝土盡早拆模。當(dāng)混凝土溫度高于氣溫時(shí)應(yīng)適當(dāng)考慮拆模時(shí)間，以免引起混凝土表面的早期裂縫。新澆筑早期拆模，在表面引起很大的拉應(yīng)力，出現(xiàn)“溫度沖擊”現(xiàn)象。在混凝土澆筑初期，由于水化熱的散發(fā)，表面引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力，此時(shí)表面溫度亦較氣溫為高，此時(shí)拆除模板，表面溫度驟降，必然引起溫度梯度，從而在表面附加一拉應(yīng)力，與水化熱應(yīng)力迭加，再加上混凝土干縮，表面的拉應(yīng)力達(dá)到很大的數(shù)值，就有導(dǎo)致裂縫的危險(xiǎn)，但如果在拆除模板后及時(shí)在表面覆蓋一輕型保溫材料，如泡沫海棉等，對于防止混凝土表面產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力，具有顯著的效果。

加筋對大體積混凝土的溫度應(yīng)力影響很小，因?yàn)榇篌w積混凝土的含筋率極低。只是對一般鋼筋混凝土有影響。在溫度不太高及應(yīng)力低于屈服極限的條件下，鋼的各項(xiàng)性能是穩(wěn)定的，而與應(yīng)力狀態(tài)、時(shí)間及溫度無關(guān)。鋼的線脹系數(shù)與混凝土線脹系數(shù)相差很小，在溫度變化時(shí)兩者間只發(fā)生很小的內(nèi)應(yīng)力。由于鋼的彈性模量為混凝土彈性模量的7-15 倍，當(dāng)內(nèi)混凝土應(yīng)力達(dá)到抗拉強(qiáng)度而開裂時(shí)，鋼筋的應(yīng)力將不超過100-200kg／cm2。因此，在混凝土中想要利用鋼筋來防止細(xì)小裂縫的出現(xiàn)很困難。但加筋后結(jié)構(gòu)內(nèi)的裂縫一般就變得數(shù)目多、間距小、寬度與深度較小了。而且如果鋼筋的直徑細(xì)而間距密時(shí)，對提高混凝土抗裂性的效果較好。混凝土和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的表面常常會發(fā)生細(xì)而淺的裂縫，其中大多數(shù)屬于干縮裂縫。雖然這種裂縫一般都較淺，但它對結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐久性仍有一定的影響。

4 混凝土的早期養(yǎng)護(hù)

實(shí)踐證明，混凝土常見的裂縫，大多數(shù)是不同深度的表面裂縫，其主要原因是溫度梯度造成寒冷地區(qū)的溫度驟降也容易形成裂縫。因此說混凝土的保溫對防止表面早期裂縫尤其重要。

從溫度應(yīng)力觀點(diǎn)出發(fā)，保溫應(yīng)達(dá)到下述要求：

1）防止混凝土內(nèi)外溫度差及混凝土表面梯度，防止表面裂縫。

2）防止混凝土超冷，應(yīng)該盡量設(shè)法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土使用期的穩(wěn)定溫度。

3）防止老混凝土過冷，以減少新老混凝土間的約束。

混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，主要目的在于保持適宜的溫濕條件，以達(dá)到兩個(gè)方面的效果，一方面使混凝土免受不利溫、濕度變形的侵襲，防止有害的冷縮和干縮。一方面使水泥水化作用順利進(jìn)行，以期達(dá)到設(shè)計(jì)的強(qiáng)度和抗裂能力。適宜的溫濕度條件是相互關(guān)聯(lián)的。混凝上的保溫措施常常也有保濕的效果。從理論上分析，新澆混凝土中所含水分完全可以滿足水泥水化的要求而有余。但由于蒸發(fā)等原因常引起水分損失，從而推遲或防礙水泥的水化，表面混凝土最容易而且直接受到這種不利影響。因此混凝土澆筑后的最初幾天是養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵時(shí)期，在施工中應(yīng)切實(shí)重視起來。

在建筑施工中許多因素都可以導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生不同程度的裂縫，要從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、混凝土原材料到施工工藝、養(yǎng)護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)盡可能少失誤。在具體施工中，要多觀察，多比較、勤思考，出現(xiàn)問題后多分析、多總結(jié)，結(jié)合多種防御措施，混凝土裂縫是完全可以消滅在萌芽狀態(tài)的。