混凝土溫度裂縫的產生與預防

趙洪巖　顧永志　朱威

摘 要：對混凝土溫度裂縫產生的原因和溫度應力進行了系統的研究，分析了混凝土的溫度與裂縫之間的關系。在建設過程中需要結合多種預防處理措施，盡可能避免裂縫的產生。

關鍵字：溫度裂縫；產生；預防

混凝土作為工程建筑的重要組成部分，在工程中有著舉足輕重的地位，而混凝土裂縫一直是普遍存在的現象，盡管我們采取各種措施，加強控制，但裂縫仍然時有出現。而溫度裂縫是引起混凝土裂縫的主要原因之一，由于混凝土具有熱脹冷縮的性質，當外部環境或結構內溫度發生變化，混凝土將發生變形，進而產生裂縫。

一、裂縫產生的原因

影響混凝土裂縫的溫度主要有外部溫度和內部溫度兩種情況。外部溫度主要是指氣候溫度，氣溫的變化會在混凝土表面引起很大的拉應力；而內部溫度是由于混凝土在硬化期間水泥釋放出大量的水化熱，使內部溫度不斷上升，從而在表面引起拉應力。而后期在降溫過程中，由于受到基礎或老混凝土的約束，又會在混凝土內部出現拉應力。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。

由于溫度產生的裂縫多發生在混凝土表面或溫差變化較大地區的混凝土結構中。溫度裂縫的走向通常無一定規律，大面積結構裂縫?？v橫交錯；梁板類長度尺寸較大的結構，裂縫多平行于短邊；深入和貫穿性的溫度裂縫一般與短邊方向平行或接近平行，裂縫沿著長邊分段出現，中間較密。裂縫寬度大小不一，受溫度變化影響較為明顯，冬季較寬，夏季較窄。高溫膨脹引起的混凝土溫度裂縫是通常中間粗兩端細，而冷縮裂縫的粗細變化不太明顯。此種裂縫的出現會引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低混凝土的抗凍融、抗疲勞及抗滲能力等，從而對混凝土的耐久性和抗壓性造成不良的影響。

混凝土是一種脆性材料，抗拉強度小，抗壓強度高，抗拉強度是抗壓強度的1/10左右，短期加荷時的極限拉伸變形只有（0.6-1.0）×104，長期加荷時的極限位伸變形也只有（1.2-2.0）×104。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，鋼筋主要承受拉應力，混凝土只承受壓應力。在素混凝土內或鋼筋混凝土上的邊緣部位，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。

二、應力分析

根據溫度應力的形成過程可分為以下三個階段：早期：混凝土在開始澆筑到水泥放熱基本結束，水泥會釋放出大量的水化熱，從而使混凝土彈性模量發生急劇變化。由于彈性模量的變化，在混凝土內就形成了殘余應力；中期：自水泥放熱作用基本結束時起至混凝土冷卻到穩定溫度時止，溫度應力主要是由于混凝土的冷卻及外界氣溫變化所引起，這些應力與早期形成的殘余應力相疊加，在此期間混凝土的彈性模量變化不大；晚期：混凝土完全冷卻以后，溫度應力主要是外界氣溫變化所引起，這些應力與前兩種的殘余應力相迭加。

根據溫度應力引起的原因可分為兩類：自生應力：邊界上沒有任何約束或完全靜止的結構，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；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應力；由于以上溫度應力的作用從而使混凝土產生裂縫。因此，我們要根據已知的溫度盡量準確分析出溫度應力的分布、大小，采取有效措施進行控制，減少溫度應力引起的裂縫，保證混凝士的耐久性和抗壓強度。

三、預防措施

1.溫度控制的措施

（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；

（2）拌合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）熱天澆筑混凝土時減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；

（4）在混凝土中埋設水管，通人冷水降溫；

（5）規定合理的拆模時間，氣溫驟降時進行表面保溫，以免混凝土表面發生急劇的溫度梯度；

（6）施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結構，在寒冷季節采取保溫措施；

2. 養護的措施

（1）加強混凝土早期養護，混凝土澆筑后，及時用濕潤的草簾、麻片等覆蓋，并注意灑水養護，適當延長養護時間，保證混凝土表面緩慢冷卻。

（2）冬季施工時要適當延長混凝土保溫覆蓋時問，并涂刷養護劑養護。

（3）高溫和大風天氣要設置遮陽和擋風設施，及時覆蓋和灑水保濕。

此外，合理地分縫分塊、避免基礎過大起伏，并安排好施工工序，避免過大的高差和側面長期暴露。也是保證混凝土工程質量，提高混凝土的耐久性，減少混凝土開裂的必要措施之一。

四、結論

雖然我們對于混凝土裂縫的成因有不同的理解，但對于具體的預防和改善措施意見還是比較統一，同時在實踐中的應用效果也是比較好的，在日后的工程建設中，要靠我們多觀察、多比較，出現問題后多分析、多總結，結合多種預防處理措施，混凝土的裂縫是完全可以避免的。