浅谈混凝土的施工温度与裂缝

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1、【摘要】文章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进行等进行了阐述。【关键词】混凝土；温度；裂缝；控制【作者简介】甘直波（1978-），男，广西桂平人，供职于广西水电工程局，研究方向：水利水电工程试验检测。　　　　混凝土浇筑是建设工程中的重要组成部分。保证混凝土的浇筑质量，涉及很多方面，应根据结构、环境状况采取减少水化热的措施，主要是控制混凝土裂缝和强度。而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。究其原因，我们对混凝土温度应力的变化注意不

2、够是其中之一。因此本文仅对由于温度方面引起的施工中混凝土裂缝的成因和处理措施做一探讨。　　一、产生裂缝的原因　　（一）水泥在水化热引起的温度应力和温度变形　　水泥在水化过程中产生了大量的热量，因而使混凝土内部的温度升高，当混凝土内部与表面温差过大时，就会产生温度应力和温度变形。温度应力与温差成正比，温差越大，温度应力越大，当温度应力超过混凝土内外的约束力时，就会产生裂缝。混凝土内部的温度与混凝土的厚度及水泥用量有关，混凝土越厚，水泥用量越大，内部温度越高。防止混凝土出现裂缝的关键是控制混凝土内部与表面的温

3、差。　　（二）内外约束条件的影响　　混凝土在早期温度上升时，产生的膨胀受到约束而形成压应力。当温度下降，则产生较大的拉应力，若超过混凝土的抗拉强度，混凝土将会产生垂直裂缝。另外，混凝土内部由于水泥的水化热而形成中心温度高，热膨胀大，因而在中心区产生压应力，在表面产生拉应力。　　（三）外界气温变化的影响　　大体积混凝土在施工阶段，常受外界气温的影响。混凝土内部温度是由水泥水化热的绝热温度、浇筑温度和散热温度三者的叠加。当气温下降，特别是气温骤降，会大大增加外层混凝土与混凝土内部的温度梯度，产生温差和温度应力

4、，使大体积混凝土产生裂缝。　　（四）混凝土的收缩变形　　混凝土中的80%水分要蒸发，约20%的水分是水泥硬化所必需的。而最初失去的30%自由水分几乎不引起收缩，随着混凝土的陆续干燥而使20%的吸附水逸出，就会出现干燥收缩，而表面干燥收缩快，中心干燥收缩慢。由于表面的干缩受到中心部位混凝土的约束，因而在表面产生拉应力而出现裂缝。　　二、温度应力的分析　　（一）根据温度应力的形成过程可分为三个阶段　　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

5、混凝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，在此期间混凝上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迭加。　　（二）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

6、布的，由于结构本身互相约束而出现的温度应力。例如，大体积混凝土，结构尺寸相对较大较厚，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。　　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

7、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　　（一）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．优化混凝土配合比，选用水化热较低的水泥，以降低水泥水化所产生的热量。严格控制集料的级配及其含泥量，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，从而降低水化热峰值。　　2．拌合混凝土时加冰或用水将粗骨料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

8、。　　5．避免混凝土结构内外温差过大：首先，降低混凝土的入模温度，且不应大于25℃，使混凝土凝固时其内部在较低的温度起升点升温，从而避免混凝土内部温度过高；其次，采取延长拆模时间和外保温等措施，使内外温差在一定范围之内。通过减少混凝土结构内外温差，减少温度裂缝。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（二）改善约束条件的措施是：　　1．合理地分缝分块。　　2．避免基础过大起伏。　　3．合理的安排施