混凝土的施工温度与裂缝控制分析

　　在大体积混凝土中，温度应力与温度控制具有重要意义，这主要是由于两方面的原因。首先，在施工中混凝土常常出现温度裂缝，影响到结构的整体性和耐久性;其次，在运转过程中，温度变化对结构的应力状态具有显著的不容忽视的影响。我们遇到的主要是施工中的温度裂缝，因此本文仅对施工混凝土裂缝的成因和处理措施做一探讨。

　　混凝土中产生裂缝有多种原因，主要是温度与湿度的变化，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、过期结块等)、模板变形、基础不均匀沉降等。

 

　　2.1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。这个阶段有两个特征，一是水泥放出大量的水化热，二是混凝土弹性模量急剧变化。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：自混凝土放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止。在此期间，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，但混凝土上的弹性模量变化不大。

　　3)晚期：混凝土完全冷却稳定以后的运转时期。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叠加。

　　2.2根据温度应力引起的原因可分为两类

　　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。

　　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。

　　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。

　　要想根据已知的温度准确分析出温度应力的分布、大小是一项非常复杂的工作，在大多数情况下，需要依靠模型试验及数值计算才能得出。

 

　　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。

　　控制温度的措施有：改善骨料级配，用干硬性混凝土，掺混合料，加引气剂或塑化剂以减少混凝土中的水泥用量;拌合混凝土时加冷水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度;热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热;在混凝土中埋设水管，通入冷水降温;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梯度;施工中长期暴露的混凝土浇筑表面或薄壁结构，在寒冷季节采取保温措施。

　　改善约束条件的措施有：合理地分缝分块;避免基础过大起伏;合理地安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露;提高抗裂能力，加强养护，防止表面干缩，特别是保证混凝土的质量对防止裂缝十分重要，应特别注意避免产生贯穿裂缝。

　　在混凝土的施工中，为了提高模板的周转率，往往要求新浇筑的混凝土尽早拆模。当混凝土温度明显高于气温时应适当考虑拆模时间，以免引起混凝土表面的早期裂缝。新浇筑混凝土早期拆模，在表面引起很大的拉应力，出现“温度冲击”现象。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，此时表面温度也较气温为高，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，表面的拉应力接近或超过抗拉数值，就有导致裂缝发生的危险，但如果在拆除模板后及时在表面涂抹或覆盖一轻型保温材料，如养护剂、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。

　　因大体积混凝土的含筋率很低，增加钢筋对其温度应力影响很小，但加筋对一般钢筋混凝土是有影响的。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。钢的线涨系数与混凝土线涨系数相差很小，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，钢筋的应力将不超过100~200kg/cm2。因此，在混凝土中想要利用钢筋来防止细小裂缝的出现很困难。但加筋后结构内的裂缝一般就变得数目多、间距小、宽度与深度较小了。而且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。混凝土和钢筋混凝土结构的表面常常会发生细而浅的裂缝，其中大多数属于干缩裂缝。虽然这种裂缝一般都较浅，但它对结构的强度和耐久性仍有一定的影响。

　　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减少开裂的措施之一。许多外加剂都有缓凝、增加和易性、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。

 

　　实践证明，混凝土常见的裂缝，大多是不同深度的表面裂缝，其主要原因是温度梯度造成，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。

　　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。从理论上分析，新浇筑混凝土中水分含量可以完全满足水泥水化的要求且有余。但由于蒸发等原因常引起水分损失，从而推迟或妨碍水泥的水化，表面混凝土最容易而且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。

 

　　以上对混凝土的施工温度与裂缝之间的关系进行了理论与实践上的初步探讨，虽然学术界对于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，混凝土裂缝的发生可以最大程度上得到控制，乃至完全避免出现。