混凝土溫度裂縫成因探析及防治

陸艷敏

【摘 要】目前，建筑工程中混凝土施工過程如果不采取科學合理的控制措施，那么出現混凝土裂縫的現象就不可避免，而導致混凝土出現裂縫的主要因素有多個方面。本篇文章主要針對混凝土溫度裂縫成因探析以及防治進行了全面詳細的探討，以期為其他工程提供參考。

【關鍵詞】混凝土；裂縫；措施

混凝土是現代工程所主要使用的建設材料，混凝土應用的范圍較廣，但是混凝土在構件上所呈現出的裂縫現象也較為普遍。盡管有時候在進行施工的過程中已經采取了一定的措施來對其進行控制，但是混凝土裂縫等現象仍然會出現。在對混凝土成型的原理進行研究后發現，對混凝土凝固過程中，導致裂縫出現的主要因素就在于溫度，而加強對溫度的控制，能夠變相的達到對裂縫進行控制的目的。下文主要針對混凝土溫度裂縫的具體成因和防治措施進行了探討。

1.裂縫的原因

混凝土在凝固的過程中，促使其出現裂縫的因素較多，但是影響最大的就是混凝土內部溫度和濕度所發生的劇烈變化，同時還有著混凝土的不均勻性和脆性、原料不合格、模板變形、基礎不均勻、施工工藝較差等多個方面的因素。

混凝土在施工完成之后的硬化期間，其水泥會釋放出大量的熱量，也就是水化熱現象，這些因素的存在促使其混凝土構件的溫度在不斷的上升，最后導致混凝土的表面出現劇烈不均勻的拉應力。而混凝土在硬化的后期的過程中，其構件由于受到了混凝土上方其他方面的約束，從而使得混凝土的內部同樣也出現了不同程度的拉應力。而混凝土在經歷了拉應力上升和拉應力下降之后，結構的表面部分也就出現了裂縫。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。如養護不合理、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，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。

2.溫度應力的分析

根據溫度應力的形成過程可分為以下三個階段：

（1）早期：自澆筑混凝土開始至水泥放熱基本結束。這個階段的兩個特征，一是水泥放出大量的水化熱，二是混凝上彈性模量的急劇變化。由于彈性模量的變化，這一時期在混凝土內形成殘余應力。

（2）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，這個時期中，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，在此期間混凝上的彈性模量變化不大。

（3）晚期：混凝土完全冷卻以后的運轉時期。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。

3.溫度的控制和防止裂縫的措施

（1）新澆筑結構的早期拆模過程，會在其表面上引起巨大的拉應力，從而出現溫度沖擊的現象。而混凝土在進行澆筑的初期階段，其水化熱在這一過程中不斷的散發，混凝土的表面就會出現巨大的拉應力，而在這一過程中，其混凝土表面的溫度通常較高，如果在這個過程中將其模板完全拆除，那么表面溫度劇烈降低，從而導致溫度梯度的現象出現，其混凝土的表面則會形成一層附加的拉應力，拉應力在和水化熱現象所導致的應力疊加之后，再加上混凝土表面水分蒸發過快所出現的干縮，促使混凝土表面所存在的拉應力已經遠遠超標，有引發大面積裂縫的可能性。但在實際施工的過程中，如果在將混凝土的模板直接拆除之后，就在其表面覆蓋上一層輕型的保溫材料，就能夠極為有效的避免混凝土表面出現快速干縮等現象，所帶來的裂縫控制效果極為明顯。控制溫度的措施如下：

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，通入冷水降溫。

（2）改善約束條件的措施是：

1）合理地分縫分塊。

2）避免基礎過大起伏。

3）合理的安排施工工序，避免過大的高差和側面長期暴露。

（3）對混凝土自身的性能進行加強，增大其抗裂性能，不斷對其進行養護，能夠最大限度的避免混凝土表面出現干縮現象，尤其是對于混凝土質量來說，避免混凝土裂縫的出現，是一根極其重要的因素，尤其是貫穿性裂縫。使用外加劑是減少開裂的措施之一：

1）混凝土中存在大量毛細孔道，水蒸發后毛細管中產生毛細管張力，使混凝土干縮變形。增大毛細孔徑可降低毛細管表面張力，但會使混凝土強度降低。

2）水灰比是影響混凝土收縮的重要因素，使用減水防裂劑可使混凝土用水量減少25%。

3）水泥用量也是混凝土收縮率的重要因素，摻加減水防裂劑的混凝土在保持混凝土強度的條件下可減少15%的水泥用量，其體積用增加骨料用量來補充。

4）減水防裂劑可以改善水泥漿的稠度，減少混凝土泌水，減少沉縮變形。

5）提高水泥漿與骨料的粘結力，提高的混凝土抗裂性能。

4.混凝土的早期養護

根據調查結果來看，混凝土中所出現的常見裂縫，通常都保持著不同的裂縫深度，而這些不同裂縫產生的主要原因基本上都是由于溫度的梯度所導致，并且在寒冷地區進行施工的時候，如果混凝土遭遇了突然的降溫，那么也同樣有可能會導致裂縫的出現。所以說，對云混凝土來說，其保溫措施能夠起到極為良好的預防混凝土裂縫的目的。

從溫度應力觀點出發，保溫應達到下述要求：

（1）防止混凝土內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，應該盡量設法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土使用期的穩定溫度。

（3）防止老混凝土過冷，以減少新老混凝土間的約束。

混凝土的早期養護，主要目的在于保持適宜的溫濕條件，以達到兩個方面的效果，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行，以期達到設計的強度和抗裂能力。

5.結束語

綜上所述，上文對混凝土成型過程中的裂縫關系進行了深入探討，并且對于其中的理論也進行了初步的闡述，就目前來說，雖然學術界對于混凝土產生裂縫的具體原因和計算方式都有著一定的差別。但就對于如何對混凝土施工過程中的裂縫進行控制的措施還是保持著基本相同的處理意見，并且這類方法在經過實踐之后，也同樣發現了其自身所具有的良好理論，根據綜合意見來看，只要在混凝土施工過程中能夠采取有效的預防措施，那么混凝土裂縫就能夠得到最大限度的控制。 [科]

【參考文獻】

[1]李國勝.建筑結構裂縫及加層加固疑難問題的處理.北京：中國建筑工業出版社，2006.

[2]張雄.混凝土結構裂縫防治技術，化學工業出版社，2007.