溫度對混凝土施工中產生裂縫的影響

摘 要：我們在寒地環境混凝土施工中遇到了很多混凝土裂縫問題，不僅影響工程質量，也產生了一定的安全隱患。本文通過作者多年現場施工經驗，同時查閱了有關混凝土應力文獻，綜合論述了溫度對混凝土施工中產生裂縫的影響。

關鍵詞：混凝土 裂縫 應力 溫度 措施

中圖分類號：TU755 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）01（b）-0079-01

在絕大部分工程建設中，混凝土是很重要的工程材料，在混凝土的使用中經常會出現裂縫問題。造成這種情況的原因之一是我們對混凝土溫度應力的變化考慮不夠。在混凝土的使用中，溫度應力及溫度控制是兩個關鍵條件，究其原因有兩點：（1）溫度裂縫是混凝土在施工中經常遇到的，它會對結構整體性和耐久性產生影響；（2）運轉過程常會出現溫度變化，這會較大程度的影響結構的應力狀態。本文僅以施工溫度為例探討施工過程中造成混凝土裂縫的原因及相關的預防措施。

1 造成混凝土裂縫的原因

裂縫在混凝土中產生的原因有很多方面，其中最主要的是溫濕度改變，混凝土結構不合理，脆性及不均勻性，模板變形，堿骨料反應，基礎不均勻沉陷等。在混凝土逐漸硬化的期間，水泥會釋放出水化熱，使其內溫提高，從而在表面反映出拉應力。在后期溫度下降時期，因為基礎約束的原因，在混凝土內部和表面都會產生較大的拉應力，當拉應力大于抗裂能力后，混凝土就會出現裂縫。大多數混凝土的內部濕度沒有或有很慢的變化，而表面濕度會發生較大或劇烈的變化。在養護不當時，表面濕度降低引起干縮形變，同時混凝土又受到內部的約束，也會引起裂縫?；炷链嘈暂^大，抗壓強度幾乎是抗拉強度的10倍，極限拉伸變形在長期加荷時只有（1.2～2.0）×104，極限拉伸應變在短期加荷時為（0.6～1.0）×104。不均勻的原材料造成水灰比不穩定，在運輸途中和澆筑中還會9neKk9cMuYoKTRJ1GJfOZCSviLajgZ+8hv5u+aPCTT4=出現離析現象，所以對于同一塊混凝土來說，抗拉強度也是不一致的，從而會出現裂縫?；炷劣墒┕ぶ械淖罡邷囟戎饾u降至穩定的運轉溫度，會使其內部產生較大的拉應力。溫度應力經常會超出其它外荷載產生的應力，所以了解溫度應力的浮動規律是使結構設計和施工更加合理的保障。

2 溫度應力變化研究

溫度應力產生有三個階段：在初期，溫度應力的產生從混凝土開始澆筑到水泥放熱過程終止，需要大約28～30天。溫度應力初期有兩個特點，一是大量的水化熱由水泥中放出，二是混凝土彈性模量發生快速變化。因為彈性模量改變導致這一階段混凝土中產生部分應力。在中期，溫度應力從水泥放熱過程終止起至混凝土溫度下降至不再變化止，該階段溫度應力大部分是因為混凝土自身溫度降低和外界環境溫度變化產生的，這部分應力與初期產生的部分應力加和，這個階段混凝土的彈性模量沒有太大改變。在末期，混凝土溫度下降至不再變化以后的階段。溫度應力主要是由于外界環境溫度變化產生的，這些部分應力與前兩部分應力加和。

溫度應力大致分為兩種。一種是自生應力，在邊界上沒有任何約束或完全靜止的結構中，如果內部溫度是非線性分布的，由于結構本身互相約束而出現的溫度應力。例如：江面水壩、大型設備基礎、大型水泥柱等，體積非常大，混凝土冷卻時內部溫度高，表面溫度低，這樣就會使混凝土表面產生拉應力，內部產生壓應力。另一種是約束應力，結構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溫度應力。例如板式面板堆壩混凝土、板式過梁混凝土和圍樁混凝土等。

3 如何控制溫度防止裂縫的產生

在施工過程中避免混凝土溫度裂縫是重要的課題，這直接關系到結構受力強度及耐久性指標。

從溫度調節及約束條件入手盡量避免溫度應力，防止裂縫。更好的進行分縫分塊安排；改善約束條件：減輕基礎起伏程度；更好的調整工程工序，減輕高差差異，避免側面長期裸露。氣溫較低環境下施工，對長時間裸露的混凝土表面或薄壁部分使用保溫保暖手段。大型混凝土混合過程中用水降溫或沖洗碎石來降低混凝土入模的溫度。安排適當的拆模時間，環境溫度突降時對表面采取保溫措施，避免混凝土產生劇烈的溫度變化。將循環水管排布在混凝土內部，在水管中循環冷水降溫，把混凝土內部的熱量帶走，縮小混凝土內及表面的溫差。在溫度較高的環境下澆筑混凝土，必須分層澆注，同時要求層均厚度小于等于30㎝，使其達到層面散熱的效果。用干硬性混凝土，提高骨料級配水平，摻混合料等措施使單位水泥用量降低。

混凝土的原材料的選取。水泥應盡量選取低水化熱水泥。水采用達到飲用水標準的水。外加劑以水泥的減水率、適應性、塌落度以及緩凝時間等指標為依據進行選擇。細骨料盡量選擇細度模數在2.5～2.9 之間的細骨料。粗骨料的各項指標滿足行業技術管理規定要求，可選毛石混凝土，盡量使用雙級配或多級配。摻外加劑可以一定程度上避免開裂，選擇適合的外加劑可以提高混凝土的力學性能，提高混凝土的穩定性。摻粉煤灰，粉煤灰是混凝土比較好的活性材料，可以使混凝土中產生活性效應、型太效應、微集料效應，可以有效改良混凝土的性能。

由于大體積混凝土的配筋率很低，所以從大體積混凝土來說，加筋對混凝土的溫度應力影響不大，只能影響一般的鋼筋混凝土。特例是作用在間距密直徑細的鋼筋上，可以提高混凝土的抗裂性，特別是加筋在結構上層可以明顯的減少開裂的數量、長度、深度。從而，應把影響裂縫的因數考慮到結構設計中去。

此外，由于貫穿性裂縫出現后對于其整體結構的恢復很困難，所以應該特別注意預防貫穿性裂縫。

4 結論

施工過程中造成混凝土裂縫的原因相當復雜，本文僅以施工溫度為例探討施工過程中造成混凝土裂縫的原因及相關的預防措施。通過研究推到得出結論，因為水泥硬化過程里產生較多的水化熱，熱量直接導致溫度應力大于混凝土的極限拉力，從而產生裂縫。所以施工中要通過控制混凝土水化熱升溫來減輕結構內外溫差。這需要利用選擇混凝土原材料，優化混凝土比例，摻入合理的外加劑、混合料等手段對混凝土的性能加以提高。同時注意其他一些內、外部環境變化。

以上一些措施在施工中效果顯著，綜上所述，加強預防、掌握合適的處理措施，混凝土的裂縫問題可以很好地解決。

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