浅析混凝土的施工温度与裂缝问题

　　摘要：混凝土中产生裂缝有多种原因，主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性不均匀性，以及结构不合理，原材料不合格(如碱骨料反应)，模板变形，基础不均匀沉降等。本文对混凝土温度裂缝产生的原因、以及温度控制和预防裂缝的措施有了一些见解。

　　关键词：混凝土;温度应力;裂缝;控制

　　随着我国经济的发展，工程建设规模的不断扩大，混凝土在结构中的应用越来越广泛。在现代混凝土施工中，虽然施工人员采取了各种防范措施，小心谨慎的施工，但仍会出现裂缝，关键原因就是施工人员对混凝土温度应力的变化掌握不够准确。在混凝土施工中，温度控制对施工有着重要意义。其主要原因有二，首先，混凝土施工中常出现裂缝，会直接影响到混凝土的结构和耐久性;其次，在混凝土结构运输过程中， 温度的变化对结构的影响也是不可忽视的。

　　一、建筑施工温度与混凝土裂缝的基本特征

　　在工程施工中，温度变化引起的裂缝主要产生在混合结构的房屋建筑中，一般，屋盖采用现浇钢筋混凝土板、墙体采用砖砌体，而裂缝就多发生在屋盖现浇板下的砖砌体中。如果房屋的纵向裂缝超过60m，还没有进行相对的沉降处理时，温差裂缝就会出现在房屋纵向部位的两端，中间部位通常屋裂缝或只有很轻微的裂缝，而在上述两种情况中，如果外墙门窗的开洞过大， 裂缝也会更加明显。裂缝多为一条细缝的状态出现，宽度一般在0.2-1.5cm 内， 严重时可能会出现 370mm 墙体裂通。

　　①八字缝，通常出现在墙体顶端的两端的1-2个开间内，裂缝从两边向中间逐渐上升， 呈对称八字形，纵墙出现的机率大于横墙。

　　②水平缝，该裂缝主要发生在屋盖钢筋混凝土圈梁底面标高处或檐口下。

　　二、裂缝的原因

　　导致混凝土出现裂缝的原因有很多，但主要是温度和湿度变化引起的，或者混凝土的硬度及结构不合理，加上各种原材料的质量差，模板变形，基础不均匀沉降等。混凝土在硬化期间，水泥会释放出大量的水化热，导致结构内部温度持续升高，并在表面引起拉力。而在后期的降温过程中，由于受到各方面原因的约束，混凝土的内部又会出产生拉力。气温的降低会让混凝土表面出现拉力，如果这种拉力已经超过了混凝土所能承受的抗裂能力时，便会出现裂缝。一些混凝土内部的温度变化很小，可是表面的湿度变化较大， 或者出现一些剧烈的改变。如养护不周、时干时湿，由于表面的干缩遭到内部湿度的约束，也往往导致裂缝。温度应力的形成可分为以下三个阶段：

　　(1)早期：从浇注混凝土开始到水泥释放完水化热，通常需要30 天的时间。而这个阶段会出现两个特征，首先是水泥会释放出大量的水化热，其次是混凝上弹性模量的急剧变化。由于弹性的变化，这一阶段在混凝土内形成残余应力。

　　(2)中期：当水泥释放的水化热基本结束到混凝土冷却直达温度稳定时期为止，此时的温度应力主要是由于混凝土的冷却以及外界的气温变化引起的，而这些应力会不断增加， 导致混凝土的弹性不断变化。

　　(3)晚期：混凝土已经完全冷却到后来的搬运时期。温度应力主要是因为外界的气候变化，这些应力会与前面两个阶段的应力重复叠加。

　　温度应力引起的原因主要有两种：

　　①自生应力：结构上没有任何的约束力，如果内部的温度是呈非线性发展的，由于结构本身互相约束而导致温差的出现。

　　②约束应力：机构中的一部分或者全部边界都受到外界的约束，不能自由变形而引起的应力。如箱梁顶板混凝土和护栏混凝土。这两种温度应力通常和混凝土的干缩所引起的应力共同作用。实际上，要通过温度的变化准确分析出温度应力的分布、大小等，是一项较复杂的工作。而在大多数情况下，还是要依靠模型试验或数值计算。

　　三、施工阶段采取有效措施对温度裂缝进行控制

　　3.1 温度控制措施

　　为了减少由于温度变化而产生的裂缝，施工单位应改善骨料级配，使用硬度较强的混凝土，掺混合料，加引气剂或塑化剂，这些措施可以有效减少混凝土中的用水量;同时，在搅拌混凝土的同时加水或用水将碎石冷却，可以降低混凝土浇筑的温度。此时，还要为混凝土的散热提供条件，夏天浇筑混凝土时可以适当减少浇筑的厚度，通过建筑层面来降温;对于体积较大的混凝土，应在混凝土结构中预埋水管，通入冷水降温;按照规定的时间拆模，当气温骤降时还要对表面进行保温，预防表面温度巨变而发生的温差裂缝;而对于长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，在低温季节仍然要进行保温措施。

　　3.2 约束条件改善措施

　　在工程建设中，混凝土结构浇筑要合理的分块施工，以免基础起伏过大;同时要科学的安排工序。在施工过程中，为了提高模板的周转率，通常要求新浇筑的混凝土做早期拆模。而当混凝土的温度高于气温时，才应考虑拆模，这样才能预防混凝土出现温差裂缝。新浇筑早期拆模，会在表面形成较大的拉力，出现“温度冲击”现象。在混凝土浇筑的初期，水泥灰释放出较多的水化热，表面的拉力较大，由于其表面的温度比气温要高，一旦拆除模板，混凝土表面的稳定就会骤降，因此造成温度梯度，表面的一些拉力与水化热应力叠加，加上混凝土的干缩，表面的拉应力达到很大的数值，极有可能造成危险，但如果在拆除模板后及时在表面覆盖一轻型保温材料， 如泡沫海绵等，就能预防巨大拉力的产生，其效果明显。

　　3.3 掺入外加剂

　　木质素磺酸钙属阴离子表面活性剂，对于水泥颗粒的分散效果较好， 还能降低水的张力，而引起加气作用。因此， 如果在水泥中混入0.25%的木钙减水剂(即木质素磺酸钙)，其混凝土的和易性能有明显的改善，还能较少约10%左右的拌合水， 节约 l0%左右的水泥，以此而降低水化热。

　　3.4 混凝土的早期养护

　　施工实践证明，混凝土的裂缝多是不同深度的表面裂缝， 主要原因是温度梯度造成的。所以，对混凝土的保温及降低温度差异尤其重要。

　　从温度应力观点出发，保温需要达到下述要求：

　　(1)良好的预防混凝土内外温度差及混凝土表面梯度，避免出现表面裂缝。

　　(2)防止混凝土超冷，采取一切措施使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度。

　　(3)防止老混凝土过冷，以减少新老混凝土间的约束。

　　对于混凝土的早期养护，其关键目的就是为了保证混凝土表面有适宜的温湿条件，以便实现两方面的效果：首先，可以保证混凝土不受温差、湿度变形的侵袭，预防有危害的冷缩和干缩。还能促进水泥水化的正常运行，已达到与其的设计强度和抗裂能力。良好的温度条件是互相互作用的，在对混凝土保温的同时也是对其进行保湿。

　　从理论上分析，新浇混凝土中所含有的水分已经可以满足水泥水化的要求，甚至还会有剩余。但是由于蒸发，导致混凝土表面的水分流失，从而推迟或防碍水泥的水化，混凝土的表面最容易受到这些因素的影响。因此，混凝土浇筑完成后的最初几天是养护的重要时期在在施工中应得到重视和关注。

　　四、结束语

　　总而言之，对于混凝土在施工过程中的温度与裂缝之间的关系进行了分析和讨论，虽然学术界对于混凝土裂缝的成因和计算方法都有不同的见解，但在具体的预防和改善措施方面的意见还是相对统一的，同时，在实践中的使用效果也较好，但是，在施工过程中，我们还是要多观察，多比较，多总结，找出问题，并对具体问题进行具体分析，结合多种预防处理措施，预防或减少混凝土裂缝的产生。

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