论混凝土施工温度与裂缝的控制

摘 要：建筑工程温度裂缝的预防和治理，涉及到多个方面，与结构设计、施工质量管理、原材料等各个环节都密不可分，但只要精心设计、规范施工、严格监督管理程序，就可以最大地避免裂缝产生。

关键词：混凝土；温度应力；裂缝控制

混凝土在现代工程建设中有重要的地位。而在今天，混凝土的裂缝较为普遍，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。因此仅对施工中混凝土裂缝产生的原因和处理措施进一步探讨。

一、裂缝的原因

混凝土中产生裂缝有多种原因，主要是1混凝土具有热胀冷缩的性质，当环境温度发生变化或水泥化热使混凝土温度发生变化时，钢筋混凝土结构就会产生温度变形。众所周知，建筑工地物中的结构构件往往受到各种约束，在温度变形和约束的共同作用下，产生温度应力，当这种应力超过混凝土的抗裂强度时，就产生裂缝。2钢筋混凝土受热后，物理力学性能恶化，轴心抗压，弯曲抗压或抗拉强度随受热温度的提高而下降。混凝土受热后，因游离水蒸发和水泥结石脱水收缩而形成裂缝，钢筋与混凝土的粘结力也随之下降，这种现象在光圆钢筋中尤为明显。

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水化热，二是混凝土上弹性模量的急剧变化。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稳定温度时止，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，在此期间混凝土的弹性模量变化不大。

（3）晚期：混凝土完全冷却以后的运转时期。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加。

2、根据温度应力引起的原因可分为两类

（1）自生应力：边界没有任何约束或完全静止的结构，如果内部温度是非线性分布的，由于结构本身互相约束而出现的温度应力。混凝土冷却时表面温度低，内部温度高，在表面出现的温度应力。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共同作用。要想根据已知的温度准确分析出温度的应力的分布、大小是一项比较复杂的工作。在大多数情况下，需要依靠模型试验或数值计算。混凝土的徐变使温度应力有相当大的松驰，计算温度应力时，必须考虑徐变的影响，具体计算这里就不再细述。

三、温度的控制和防止裂缝的措施

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。

1、控制温度

控制温度的措施如下：（1）采用改善集料级配，掺用掺合料，外加剂和降低混凝土坍落度等综合措施，合理的减少单位水泥用量，并尽量选用水化热低的水泥；（2）混凝土拌合时，可采用低温水、加冰等降温；（3）粗集料预冷可采用风冷法、浸水法、喷洒冷水法；（4）在混凝土中埋设水管，通入冷水降温；（5）降低混凝土浇筑温度，减少水化热温升；（6）加强混凝土原材料、浇筑温度及内务部温度的监测。

2、改善约束条件

改善约束条件的措施是：（1）混凝土浇筑的分段、分缝、分块高度及浇筑间歇时间；（2）基础过大起伏；（3）合理的安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露；

为保证混凝土工程质量，提高混凝土的耐久性，正确使用外加剂也是减少开裂的措施之一。例如使用减水防裂剂等。（1）水灰比是影响混凝土收缩的重要因素，使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25%。（2）减水防裂剂可以发送水泥浆的稠度，减少混凝土泌水，减少沉缩变形。（3）提高水泥浆与骨料的粘结力，提高混凝土抗裂性能。（4）混凝土在收缩时受到约束产生拉应力，当拉应力大于混凝土抗拉强度时裂缝就会产生。减水防裂剂可有效的提高的混凝土抗拉强度，大幅提高混凝土的抗裂性能。（5）掺加外加剂可使混凝土密实性好，可有效地提高混凝土的抗碳化性，减少碳化收缩。（6）掺外加剂混凝土和易性好，表面易摸平，形成微膜，减少水分蒸发，减少干燥收缩。

四、混凝土的早期养护

实践证明，混凝土常见的裂缝，大多数是不同尝试的表面裂缝，其主要原因是温度造成寒冷地区的温度骤降也容易形成裂缝。因此说混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。从温度应力观点出发，保温应达到下述要求：（1）防止混凝土内外温度差及混凝土表面，防止表面裂缝；（2）防止混凝土超冷，应该尽量设法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）防止混凝土过冷，以减少新老混凝土间的约束。

混凝土的早期养护，主要目的在于保持适宜的温湿条件以达到两个方面的效果，一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭，防止有害的冷缩和干缩。一方面使水泥水化作用顺利进行，以期达到设计的强度和抗裂能力。

适宜的温湿度条件是相互关联的。混凝土的保温措施常常也有保湿的效果人。从理论上分析，混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求而有余。但由于蒸发等原因常引起水分损失，从而推迟或防碍水泥的水化，表面混凝土最容易直接受到这种不利影响。因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期，在施工中应切实重视起来。

五、结语

以上对混凝土的施工温度与裂缝之间的关系进行了理论和实践上的初步探讨，虽然学术界对混凝土裂缝的成因和计算方法有不同的理论，但对于具体的预防和改善措施意见还是比较统一，同时在实践中应用效果也是比较好的，具体施工要靠我们多观察，出现问题后多分析、多总结，结合多预防处理措施，混凝土的裂缝是完全可以避免的。

作者简介：张家华，桂林新城建设监理有限公司，工程师。