浅谈混凝土温度裂缝的成因与控制

摘 要：混凝土的裂缝是建筑工程中较普遍的问题，尽管我们在施工中采取各种措施，小心谨慎，但裂缝仍然时有出现。究其原因，我们对混凝土温度应力的变化注意不够是其中之一。因此本文仅对施工中混凝土裂缝的成因和处理措施做一探讨。

关键词：混凝土；温度裂缝；形成原因；控制措施；

一、产生裂缝的原因

混凝土产生裂缝有多种原因，主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，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。混凝土是一种脆性材料，抗拉强度是抗压强度的1/10左右，如果由于原材料不均匀，水灰比不稳定，或运输和浇筑过程中发生离析现象，使得同一块混凝土中抗拉强度不均匀，就会出现好多抗拉强度低，易于出现裂缝的薄弱部位。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或混凝土的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化，当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时就会出现裂缝。如果养护部周、时干时湿，表面干缩形变受到内部混凝土的约束，也往往导致裂缝。在钢筋混凝土中，拉应力主要是由钢筋承担，混凝土只是承受压应力。在素混凝土内要求不出现拉应力或者只只出现很小的拉应力。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度，往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其他外荷载所引起的应力。因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工，避免裂缝的产生极为重要。

二、温度应力的分析

1.根据温度应力的形成过程可分为以下三个阶段：

（1）早期：自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约30天。这个阶段的两个特征，一是水泥放出大量的热，二是混凝土弹性磨具的急剧变化。由于弹性模量的变化，这一时期在混凝土内形成残余应力。

（2）中期：自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到温度温度时止，这个时期中，温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起，这些应力与早期形成的残余应力相叠加，在此期间混凝土上的弹性模量变化不大。

（3）晚期：混凝土完全冷却之后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起，这些应力与前两种的残余应力相叠加。

2.温度应力可分为两类：

（1）自生应力：边界上没有任何约束或完全静止的结构，如果内部温度时非线性分布的，由于结构本身互相约束而出现的温度应力。例如，桥梁墩身，结构尺寸相对较大，混凝土冷却时表面温度低，内部温度高，在表面出现拉应力，在中间出现压应力。

（2）约束应力：结构的全部或部分边界受到外界的约束，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。

这两种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用。

三、温度的控制和防止裂缝的措施

1.为了防止裂缝，减轻温度应力，可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。

控制温度的措施如下：

（1）采取改善骨料级配、采用干硬性混凝土、掺混合料、加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量；

（2）拌合混凝土时加冰或用冰将碎石冷却以降低混凝土的建筑温度；

（3）浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热；

（4）在混凝土中埋设水管，通入冷水降温；

（5）规定合理的拆模时间，气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度变化；

2.在混凝土的施工中，为了提高模板的周转率，往往要求新建筑的混凝土尽早拆模。当混凝土温度高于气温时应考虑适当推迟拆模时间，以免引起混凝土表面的早期裂缝。因此在混凝土浇筑初期，由于水化热的散发，表面引起相当大的拉应力，此时表面温度亦较气温为高，此时拆除模板，表面温度骤降，必然引起温度梯度，从而在表面附加一拉应力，与水化热应力叠加，再加上混凝土干缩，表面的拉应力达到很大的数值，就有导致裂缝的危险，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，对于防止混凝土表面产生过大的拉应力，具有显著的效果。

3.加筋对一般钢筋混凝土温度应力有影响。在温度不太高及应力低于屈服极限的条件下，钢的各项性能是稳定的，而与应力状态、时间及温度无关。钢的线胀系数与混凝土线胀系数相差很小，在温度变化时两者间只发生很小的内应力。由于钢的弹性模量为混凝土弹性模量的7～15倍，当混凝土内应力达到抗拉强度而开裂时，钢筋的应力应不超过100～200kg/cm2。因此，在混凝土中想要利用钢筋来防止裂缝的出现很困难。但加筋后结构内的裂缝一般就变的数目多、间距小、宽度与深度较小了。如果钢筋的直径细而间距密时，对提高混凝土抗裂性的效果较好。

4.为保证混凝土工程质量，防止开裂，提高混凝土的耐久性，正确使用外加剂也是较好的措施之一。许多外加剂都有缓凝、增加和益性、改善塑性的功能，我们在工程实践中应多进行这方面的实验对比和研究，比单纯的靠改善外部条件可能会更加简洁、经济。

四、结语

虽然学术界对于混凝土裂缝的成因和计算方法有不同结果理论。但对于具体的预防和改善措施意见还是比较统一，同时在实践中的应用效果也是比较好的，具体施工中要靠我们多观察、多比较，出现问题后多分析、多总结，结合多种预防处理措施，好男人的裂缝是完全可以避免的。

参考文献

[1]俞静.高层建筑基础大体积混凝土温度与温度裂缝研究[J].武汉理工大学学报，2003.