混凝土的施工溫度與裂縫控制分析

葛存貴

（江蘇恒天偉智能科技實業有限公司，210000）

1 引言

在大體積混凝土中，溫度應力及溫度控制具有重要意義。這主要是由于兩方面的原因。首先，在施工中混凝土常常出現溫度裂縫，影響到結構的整體性和耐久性。其次，在砼強度逐步發展的過程中，溫度變化對結構的應力狀態具有顯著的不容忽視的影響。

2 混凝土施工中產生裂縫的內因

大體積混凝土施工中產生裂縫有多種原因，主要是溫度和濕度的變化，其次是混凝土的脆性和不均勻性，以及結構不合理，原材料不合格（如堿骨料反應），模板變形，基礎不均勻沉降等。

3 混凝土施工中溫度裂縫出現的機理分析

大體積混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱，內部溫度不斷上升，在表面引起拉應力。后期在降溫過程中，由于受到基礎或老混凝上的約束，又會在混凝土內部出現拉應力。氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應力。當這些拉應力超出混凝土的抗裂能力時，即會出現裂縫。許多混凝土的內部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發生劇烈變化。如養護不周、時干時濕，表面干縮形變受到內部混凝土的約束，也往往導致裂縫。混凝土是一種脆性材料，抗拉強度是抗壓強度的1／10左右。由于原材料不均勻，水灰比不穩定，及運輸和澆筑過程中的離析現象，在同一塊混凝土中其抗拉強度又是不均勻的，存在著許多抗拉能力很低，易于出現裂縫的薄弱部位。在鋼筋混凝土中，拉應力主要是由鋼筋承擔，混凝土只是承受壓應力。在素混凝土內或鋼筋混凝上的邊緣部位如果結構內出現了拉應力，則須依靠混凝土自身承擔。一般設計中均要求不出現拉應力或者只出現很小的拉應力。但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運轉時期的穩定溫度，往往在混凝土內部引起相當大的拉應力。有時溫度應力可超過其它外荷載所引起的應力，因此掌握溫度應力的變化規律對于進行合理的結構設計和施工極為重要。

4 控制溫度裂縫的措施

為防止裂縫，減小溫度應力可從控制溫度和改善約束條件兩個方面著手。

4.1 控制溫度的措施

(1)改善骨料級配，用干硬性混凝土、摻混和料，加引氣劑或塑化劑等，以減少混凝土中的水泥用量；(2)拌和混凝土時加水或用水將碎石冷卻，以降低混凝土的澆筑溫度；(3)減小混凝土的澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；(4)在混凝土中埋設循環水管，通過循環水降低混凝土內部部溫度，內部溫度不大于表面溫度，在表面不產生拉應力。在降溫過程中，由于受到外部約束，混凝土內部出現拉應力。當拉應力超過混凝土的抗裂能力時，即會產生裂縫。混凝土內部濕度變化較小或較慢，但表面濕度可能變化較大，如果養護不到位，表面干縮變形受到內部混凝土的約束，往往會導致裂縫。由于原材料不均勻、水灰比變化大、運輸和澆注混凝土過程中產生離析等原因，混凝土中各部分抗拉強度也是不均勻的，存在易于出現裂縫的薄弱部位。混凝土或配筋混凝土的邊緣部位如產生拉應力，則由混凝土自身來承擔，一般要求不出現拉應力或出現小于混凝土抗拉強度的拉應力。混凝土降溫過程中，往往會在混凝土內部引起較大的拉應力。因此，掌握溫度應力的變冷水降低混凝土的內部溫度；(5)氣溫驟降時混凝土進行表面保溫，以免混凝土表面產生過大的溫度梯度；(6)冬季施工時，長期暴露的混凝土表面或薄壁結構，應采取保溫措施。

4.2 改善約束條件的措施

避免基礎起伏過大;合理地分縫分塊;合理的安排施工工序，避免過大的高差和側面長期暴露。此外，應特別注意避免產生貫穿裂縫，出現后要恢復其結構的整體性是很困難的，所以施工中應以預防貫穿性裂縫的發生為主。

在混凝土的施工中，為了提高模板的周轉率，往往要求新澆筑的混凝土盡早拆模。當混凝土溫度高于氣溫時應適當考慮拆模時間，以免混凝土表面產生早期裂縫。在混凝土澆筑初期，由于水化熱的散發，表面引起相當大的拉應力，此時表面溫度亦較氣溫為高，如拆除模板，表面溫度驟降，必然引起溫度梯度，從而在表面附加一拉應力，與水化熱應力疊加，再加上混凝土干縮，表面拉應力達到很大數值時，就有導致裂縫的危險，但如果在拆除模板后及時在表面覆蓋保溫材料，對于防止混凝土表面產生過大的拉應力，具有顯著的效果。

加筋對大體積混凝土的溫度應力影響很小，因為大體積混凝土的含筋率極低。在溫度不太高及應力低于屈服極限的條件下，鋼的各項性能是穩定的，而與應力狀態、時間及溫度無關。鋼的線膨脹系數與混凝土的線膨脹系數相差很小，在溫度變化時兩者間只發生很小的內應力。因此，在混凝土中要利用鋼筋來防止細小裂縫的出現很困難，但加筋后結構內的裂縫一般就變得數目多、間距小、寬度和深度減小。如果鋼筋的直徑細而間距密時，對提高混凝土抗裂性的效果較好。混凝土和鋼筋混凝土結構的表面常常會發生細而淺的裂縫，其中大多數屬于干縮裂縫。雖然這種裂縫一般都較淺，但其對結構的強度和耐久性仍有一定影響。

為確保混凝土工程質量，防止開裂，提高混凝土的耐久性，合理使用外加劑也是減少裂縫的有效措施之一。

5 結束語

總之，在實踐中只要我們對混凝土配合比設計，施工過程控制中采取有效的應對措施，裂縫就是可以有效控制的，從而減少或避免裂縫帶來的不利影響，最終保證工程的質量。

[1]董翼生。淺談混凝土的施工溫度與裂縫控制及措施[J]，河南建材，2008年04期

[2]尹國輝，淺談混凝土的施工溫度與裂縫[J]，魅力中國，2009-3