论混凝土施工温度与裂缝的控制

丁 超

河南省第一建筑工程集团有限责任公司（450014）

在现代工程建设中,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。

1 裂缝的原因

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，由于受到基础或老混凝土的约束，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。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。许多混凝土的内部温度变化很小或变化较慢,但表面温度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、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。

2 温度应力的分析

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叠加。

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、大小是一项比较复杂的工作。在大多情况下,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弛,计算温度应力时，必须考虑徐变的影响。

3 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。

控制温度的措施如下:1）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；2）掺和混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度；3）热天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梯度；6）施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，在寒冷季节采取保温措施。

改善约束条件的措施有:1）合理的分缝分块；2）合理的安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露。

此外，改善混凝土的性能，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通裂缝。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。在混凝土浇筑初期，由于水化热的散发，表面引起相当大的应力，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。

许多外加剂都有缓凝、增加和易性、改善塑性的功能，正确使用外加剂也是减少开裂的措施之一。

4 混凝土的早期养护

混凝土常见的裂缝，多数是不同程度的表面裂缝,主要是温度梯度造成的。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温度梯度，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。混凝土的早期养护，主要目的在于保持适宜的温湿条件，以达到两方面的效果，一方面使混凝土免受不利温、湿度的侵袭，防止有害的冷缩和干缩;另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。

5 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，具体施工中要结合多种处理措施，多观察、多比较，出现问题后多分析、多总结。