建筑溫度裂縫的形成機理與防治措施

石龍生

摘要：溫度裂縫是混凝土施工中的常見病害。為了減少其裂縫并實現對其有效控制，文章以混凝土特點為基本立足點，通過對溫度裂縫形成機理的研究發現，溫度差問題和混凝土自身約束問題是導致溫度裂縫出現的因素。然后，文章再從設計與施工兩個角度出發對于如何防止溫度裂縫產生提出對策，為今后建筑混凝土施工的優化奠定基礎。

關鍵詞：建筑裂縫；混凝土施工；溫度裂縫；形成機理；建筑施工企業 文獻標識碼：A

中圖分類號：TU746 文章編號：1009-2374（2015）22-0121-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.22.059

建筑混凝土的溫度裂縫問題一直是建筑施工企業的一項施工難點，由于混凝土裂縫出現的原因有很多種，筆者下文中針對溫度裂縫的產生進行分析，并提出一些控制溫度裂縫產生的手段和措施。

1 混凝土溫度裂縫產生的機理

1.1 水泥的水化熱

水化熱的產生主要是水泥在水化反應過程中產生大量的熱量，這也是混凝土內部溫度升高的主要熱量來源。由于混凝土截面的厚度大，水化熱聚集在結構內部不易散發，會引起混凝土內部急劇升溫，造成較大的內外溫差，從而產生溫度裂縫。

1.2 內外約束條件

混凝土一般與地基整體澆筑在一起，當溫度發生變化時，受到地基的影響和限制，從而產生外部的約束應力。當混凝土早期溫度上升時，產生的膨脹變形會受到約束面的約束而產生壓應力，此時混凝土的彈性模量很小，徐變和應力松弛卻較大，與基層連接也不太牢固，從而壓應力較小，但當溫度下降時，便產生很大的拉應力。若產生的拉應力超過混凝土的抗拉強度，就會出現垂直裂縫。經工程實踐證明，當混凝土的內外溫差小于26℃時，產生溫度裂縫的幾率較低，因此，降低混凝土的內外溫差和改善約束條件，是防止混凝土產生裂縫的重要措施。

1.3 外界氣溫引起的變化

混凝土在澆筑過程中產生的溫度與外界氣溫的變化有著直接的關系，澆筑產生的溫度同時也影響建筑混凝土內部的溫度發生變化。混凝土結構不易散熱，其內部溫度有時可高達90℃以上，而且持續時間較長。如果外界氣溫下降，特別是氣溫驟降，會加大混凝土的溫度梯度，致使溫度應力增大。此時，混凝土內部產生壓應力、表面產生拉應力，當拉應力超過混凝土的抗拉強度時，混凝土的表面就會出現裂縫。根據以上分析以及相關調查顯示，在建筑混凝土施工的過程中，防止混凝土表面裂縫和收縮裂縫要同時進行，二者在防止建筑混凝土工作中都是至關重要的一步，直接影響混凝土施工的效率和質量。

2 溫度裂縫的特點

2.1 溫度裂縫與材料韌性關系密切

從起因方面來看，結構要求發生變形是建筑出現上述問題的主要原因。當變形不足時，這一變形過程即會引起應力。隨著應力的增加，當其值超過建筑承受范圍時便導致裂縫。因此，在施工中如何保證混凝土具有更高的穩定性，在應力作用下不變形是防止溫度裂縫出現的關鍵，在混凝土應力值方面，可以提高材料韌性極限來解決這一問題。

2.2 溫度裂縫具有時間性

在溫度作用下，混凝土結構出現的裂縫并非瞬時發生，其擴展程度也有所不同。溫度裂縫多是隨著時間的推移而產生的。如果要控制溫度變形，減緩其出現時間，那么不同時段下其所帶來的約束應力應呈減小趨勢。會出現多次疊加，其應力值也不會超出建筑所受瞬間應力峰值。單次彈性應力小，溫度裂縫出現的可能性也就小。要實現上述目的，實際操作中就要注意把握好溫度控制時間，使其盡量延長。如采用表面保溫的方式來控制裂縫，這就是一種典型的以時間控制裂縫的辦法，應用效果良好。

2.3 溫度裂縫種類不同則溫控措施不同

依據裂縫程度劃分，溫度裂縫可分為三種：淺層型、深層型及貫穿型。前兩種裂縫類型中，對于裂縫的防治在于控制好溫差梯度，其措施可以采用保溫蓄熱的辦法。如果裂縫為貫穿型，在溫控方面需盡量降低高溫，具體操作中可以選擇設施工縫等辦法來防止。

3 溫度裂縫控制手段

3.1 優化設計高強度混凝土

3.1.1 在混凝土選用方面，盡量避免挑選高強度混凝土，改用中、低強度。

3.1.2 分縫、分塊合理，施工中盡量使基礎位置平緩，避免大的起伏。必要時，可以增設滑動層，以減少結構約束度。

3.1.3 合理布置鋼筋。型號選擇上，鋼筋以小直徑為宜，布置時適宜地縮小間距。易出現裂縫的位置應進行適當強化，如布置斜筋等。

3.2 科學選用材料，適當使用外加劑

3.2.1 骨料控制：原材料配合比方面，進行科學設計，以實驗論證為依據開始操作。一方面要確保強度；另一方面盡量使用高強度骨料。在進行配比時，注意砂率和坍落度應盡量保持小數值以減少孔隙率，避免裂縫開展。

3.2.2 科學選用水泥，如果實際施工條件允許則可選擇低水熱化水泥，它有利于降低砼的溫度梯度。此外，基于對熱量散失的考慮，配制原材料時可選擇火山灰水泥。

3.2.3 摻合料與外加劑：第一，可適當在混凝土中加入能降低水熱化的粉煤灰，它除了能夠改善混凝土性能外，還能減少水泥用量，節省成本；第二，可適當添加減水劑，其作用同上；第三，添加UEA，在水泥硬化過程中，它能補償冷縮與干縮，從而降低裂縫發生的可能性。

4 混凝土裂縫的處理措施

雖然混凝土的裂縫都比較小，但是對結構整體的穩定性和剛度都有非常大的影響，而且還容易導致混凝土加速碳化，鋼筋的銹蝕，削弱混凝土的耐久性、抗滲性。在施工過程中，必須要針對具體的裂縫情況進行深入的分析，并采取針對性的措施進行處理，保證混凝土結構能夠安全的使用。

混凝土結構上的裂縫能夠分為三種類型，分別為表面裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫，在進行裂縫處理之前首先要分析裂縫出現的原因以及裂縫對結構的影響情況，然后從針對的處理方法中進行選擇，處理裂縫的方法主要分為下面四種：

4.1 表面修補法

表面修補法主要應用在一些對結構沒有太大影響的表面裂縫和深層裂縫的處理上。其具體的修補方法就是在裂縫的表面涂抹一層水泥漿或環氧膠泥，也可以在表面涂抹油氣或瀝青等類似的防腐層，在修補的過程中為了避免裂縫繼續擴大，可以在混凝土的裂縫表面上粘貼玻璃纖維布等防護措施。

4.2 灌漿封堵法

灌漿封堵法主要應用在對整體結構有較大影響的裂縫修補中，其具體的修補方法就是通過專門的壓力設備把膠結材料壓進裂縫內，在交接材料凝固之后就會同混凝土形成一體，進而達到修補裂縫的最終效果。

4.3 嵌縫封堵法

嵌縫封堵法主要應用在有防滲要求的裂縫修補工作中，其具體的修補方法為先沿著裂縫鑿出凹槽，然后在凹槽中填入塑性或剛性的止水材料，以此起到修補裂縫的效果。

4.4 結構加固法

結構加固法主要應用在裂縫影響到混凝土結構的修補工作中，利用加固法進行結構加固主要包括以下方法：噴射混凝上補強加固、角部外包型鋼、粘貼鋼板加固、預應力法加固法等。

5 結語

綜上所述，建筑溫度裂縫問題對于建筑的整體質量有著非常大的影響，但只要從材料的選擇、施工的工藝加強管理力度，在養護時充分考慮各類因素的影響，就能有效地避免溫度裂縫的產生；還要盡量選擇水化熱較低的水泥進行混凝土拌制，必要時采取相關的措施控制溫度。

參考文獻

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（責任編輯：黃銀芳）