浅谈混凝土的施工温度与裂缝
2022-06-09
摘 要：通过多年的现场观察，并查阅有关混凝土内部应力方面的专著，对混凝土温度裂缝产生的原因、现场混凝土温度的控制和预防裂缝的措施等进行阐述。
关键字：施工温度裂缝
中图分类号：TV331文献标识码： A
引言
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，但裂缝仍然时有出现。裂缝主要分两类，一类是在施工中混凝土出现的温度裂缝，一类是在使用过程中，温度变化对结构的应力状态产生影响而导致的裂缝。我们遇到的主要是施工中的温度裂缝，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。
一、裂缝的原因
混凝土中产生的裂缝有多种原因，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的水化热，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上的约束，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。当这些拉应力超过混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化或变化较慢，但表面湿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。由于原材料不均匀、水灰比不稳定及运输和浇筑过程的离析现象，在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的，存在着许多抗拉能力很低，易于出现裂缝的薄弱部位。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。在素混凝土内或钢筋混凝土上的边缘部位如果结构出现了拉应力，则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只允许很小的拉应力。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极为重要。
二、温度应力的分析
根据温度应力的形成可以分为以下三个阶段：
（1）早期：自浇筑混凝土开始放热基本结束，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。
（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，由于结构内部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。
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。
控制温度的措施如下：
（1）采取改善骨料级配，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；
关键字：施工温度裂缝
中图分类号：TV331文献标识码： A
引言
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，但裂缝仍然时有出现。裂缝主要分两类，一类是在施工中混凝土出现的温度裂缝，一类是在使用过程中，温度变化对结构的应力状态产生影响而导致的裂缝。我们遇到的主要是施工中的温度裂缝，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。
一、裂缝的原因
混凝土中产生的裂缝有多种原因，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的水化热，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上的约束，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。当这些拉应力超过混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化或变化较慢，但表面湿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。由于原材料不均匀、水灰比不稳定及运输和浇筑过程的离析现象，在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的，存在着许多抗拉能力很低，易于出现裂缝的薄弱部位。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。在素混凝土内或钢筋混凝土上的边缘部位如果结构出现了拉应力，则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只允许很小的拉应力。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极为重要。
二、温度应力的分析
根据温度应力的形成可以分为以下三个阶段：
（1）早期：自浇筑混凝土开始放热基本结束，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。
（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，由于结构内部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。
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。
控制温度的措施如下：
（1）采取改善骨料级配，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；