趙洪巖　顧永志　朱威

摘 要：對(duì)混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因和溫度應(yīng)力進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，分析了混凝土的溫度與裂縫之間的關(guān)系。在建設(shè)過(guò)程中需要結(jié)合多種預(yù)防處理措施，盡可能避免裂縫的產(chǎn)生。

關(guān)鍵字：溫度裂縫；產(chǎn)生；預(yù)防

混凝土作為工程建筑的重要組成部分，在工程中有著舉足輕重的地位，而混凝土裂縫一直是普遍存在的現(xiàn)象，盡管我們采取各種措施，加強(qiáng)控制，但裂縫仍然時(shí)有出現(xiàn)。而溫度裂縫是引起混凝土裂縫的主要原因之一，由于混凝土具有熱脹冷縮的性質(zhì)，當(dāng)外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)溫度發(fā)生變化，混凝土將發(fā)生變形，進(jìn)而產(chǎn)生裂縫。

一、裂縫產(chǎn)生的原因

影響混凝土裂縫的溫度主要有外部溫度和內(nèi)部溫度兩種情況。外部溫度主要是指氣候溫度，氣溫的變化會(huì)在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力；而內(nèi)部溫度是由于混凝土在硬化期間水泥釋放出大量的水化熱，使內(nèi)部溫度不斷上升，從而在表面引起拉應(yīng)力。而后期在降溫過(guò)程中，由于受到基礎(chǔ)或老混凝土的約束，又會(huì)在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時(shí)，即會(huì)出現(xiàn)裂縫。許多混凝土的的內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化。如養(yǎng)護(hù)不周、時(shí)干時(shí)濕，表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束，也往往導(dǎo)致裂縫。

由于溫度產(chǎn)生的裂縫多發(fā)生在混凝土表面或溫差變化較大地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中。溫度裂縫的走向通常無(wú)一定規(guī)律，大面積結(jié)構(gòu)裂縫?？v橫交錯(cuò)；梁板類(lèi)長(zhǎng)度尺寸較大的結(jié)構(gòu)，裂縫多平行于短邊；深入和貫穿性的溫度裂縫一般與短邊方向平行或接近平行，裂縫沿著長(zhǎng)邊分段出現(xiàn)，中間較密。裂縫寬度大小不一，受溫度變化影響較為明顯，冬季較寬，夏季較窄。高溫膨脹引起的混凝土溫度裂縫是通常中間粗兩端細(xì)，而冷縮裂縫的粗細(xì)變化不太明顯。此種裂縫的出現(xiàn)會(huì)引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低混凝土的抗凍融、抗疲勞及抗?jié)B能力等，從而對(duì)混凝土的耐久性和抗壓性造成不良的影響。

混凝土是一種脆性材料，抗拉強(qiáng)度小，抗壓強(qiáng)度高，抗拉強(qiáng)度是抗壓強(qiáng)度的1/10左右，短期加荷時(shí)的極限拉伸變形只有（0.6-1.0）×104，長(zhǎng)期加荷時(shí)的極限位伸變形也只有（1.2-2.0）×104。由于原材料不均勻，水灰比不穩(wěn)定，及運(yùn)輸和澆筑過(guò)程中的離析現(xiàn)象，在同一塊混凝土中其抗拉強(qiáng)度又是不均勻的，存在著許多抗拉能力很低，易于出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。在鋼筋混凝土中，鋼筋主要承受拉應(yīng)力，混凝土只承受壓應(yīng)力。在素混凝土內(nèi)或鋼筋混凝土上的邊緣部位，如果結(jié)構(gòu)內(nèi)出現(xiàn)了拉應(yīng)力，則須依靠混凝土自身承擔(dān)。一般設(shè)計(jì)中均要求不出現(xiàn)拉應(yīng)力或者只出現(xiàn)很小的拉應(yīng)力。但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期的穩(wěn)定溫度，往往在混凝土內(nèi)部引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力。有時(shí)溫度應(yīng)力可超過(guò)其它外荷載所引起的應(yīng)力，因此掌握溫度應(yīng)力的變化規(guī)律對(duì)于進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工極為重要。

二、應(yīng)力分析

根據(jù)溫度應(yīng)力的形成過(guò)程可分為以下三個(gè)階段：早期：混凝土在開(kāi)始澆筑到水泥放熱基本結(jié)束，水泥會(huì)釋放出大量的水化熱，從而使混凝土彈性模量發(fā)生急劇變化。由于彈性模量的變化，在混凝土內(nèi)就形成了殘余應(yīng)力；中期：自水泥放熱作用基本結(jié)束時(shí)起至混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時(shí)止，溫度應(yīng)力主要是由于混凝土的冷卻及外界氣溫變化所引起，這些應(yīng)力與早期形成的殘余應(yīng)力相疊加，在此期間混凝土的彈性模量變化不大；晚期：混凝土完全冷卻以后，溫度應(yīng)力主要是外界氣溫變化所引起，這些應(yīng)力與前兩種的殘余應(yīng)力相迭加。

根據(jù)溫度應(yīng)力引起的原因可分為兩類(lèi)：自生應(yīng)力：邊界上沒(méi)有任何約束或完全靜止的結(jié)構(gòu)，如果內(nèi)部溫度是非線性分布的：由于結(jié)構(gòu)本身互相約束而出現(xiàn)的溫度應(yīng)力；約束應(yīng)力：結(jié)構(gòu)的全部或部分邊界受到外界的約束，不能自由變形而引起的應(yīng)力；由于以上溫度應(yīng)力的作用從而使混凝土產(chǎn)生裂縫。因此，我們要根據(jù)已知的溫度盡量準(zhǔn)確分析出溫度應(yīng)力的分布、大小，采取有效措施進(jìn)行控制，減少溫度應(yīng)力引起的裂縫，保證混凝士的耐久性和抗壓強(qiáng)度。

三、預(yù)防措施

1.溫度控制的措施

（1）采用改善骨料級(jí)配，用干硬性混凝土，摻混合料，加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量；

（2）拌合混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度；

（3）熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；

（4）在混凝土中埋設(shè)水管，通人冷水降溫；

（5）規(guī)定合理的拆模時(shí)間，氣溫驟降時(shí)進(jìn)行表面保溫，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度；

（6）施工中長(zhǎng)期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu)，在寒冷季節(jié)采取保溫措施；

2. 養(yǎng)護(hù)的措施

（1）加強(qiáng)混凝土早期養(yǎng)護(hù)，混凝土澆筑后，及時(shí)用濕潤(rùn)的草簾、麻片等覆蓋，并注意灑水養(yǎng)護(hù)，適當(dāng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間，保證混凝土表面緩慢冷卻。

（2）冬季施工時(shí)要適當(dāng)延長(zhǎng)混凝土保溫覆蓋時(shí)問(wèn)，并涂刷養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)。

（3）高溫和大風(fēng)天氣要設(shè)置遮陽(yáng)和擋風(fēng)設(shè)施，及時(shí)覆蓋和灑水保濕。

此外，合理地分縫分塊、避免基礎(chǔ)過(guò)大起伏，并安排好施工工序，避免過(guò)大的高差和側(cè)面長(zhǎng)期暴露。也是保證混凝土工程質(zhì)量，提高混凝土的耐久性，減少混凝土開(kāi)裂的必要措施之一。

四、結(jié)論

雖然我們對(duì)于混凝土裂縫的成因有不同的理解，但對(duì)于具體的預(yù)防和改善措施意見(jiàn)還是比較統(tǒng)一，同時(shí)在實(shí)踐中的應(yīng)用效果也是比較好的，在日后的工程建設(shè)中，要靠我們多觀察、多比較，出現(xiàn)問(wèn)題后多分析、多總結(jié)，結(jié)合多種預(yù)防處理措施，混凝土的裂縫是完全可以避免的。