混凝土的施工温度与裂缝

混凝土的温度与裂缝 摘 要 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。 关键词 混凝土 温度 裂缝 措施 在土建工程中，混凝土的裂缝非常普遍。尽管在施工中采取各种措施，但裂缝仍然出现。 其原因，主要对混凝土温度应力的变化未引起足够的重视。 在大体积混凝土中，温度应力及温度控制是关键。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性。 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，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。在降温 过程中，由于受到老混凝上的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。当这些拉应力超出混凝 土的抗裂能力时，即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，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。混凝土是一种脆性，抗拉强度是抗压强度的 1／10左右，短期 加荷时的极限拉伸变形只有（0.6～1.0）×104， 长期加荷时的极限位伸变形也只有（1.0～ 2.0）×104.由于原材料不均匀，水灰比不稳定，及运输和浇筑过程中的离析现象，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 混凝上的边缘部位如果结构内出现了拉应力，则须依靠混凝土自身承担。一般混凝土均要求 不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到稳定温度， 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其它外荷载所引起的应力，因 此温度应力的变化规律对于进行合理的施工极为重要。 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， PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 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。 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。例如，地下室基础，结构尺寸相对较大，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。 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。 3 、温度的控制和防止裂缝的措施 为了防止裂缝，减轻温度应力可从控制温度和改善约束条件两个方面着手。 （1）采用改善骨料级配，用干硬性混凝土，掺混合料，掺外加剂等措施以减少混凝土中的 水泥用量和使混凝土水化过程减慢。 （2）分层浇筑，利用浇筑层面散热； （3）在混凝土中埋设水管，通入冷水降温； （4）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差； 改善约束条件的措施是： （1）合理地对混凝土分缝、分块施工； （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是十分重要，应特别注意避免产生贯穿裂缝，出现后要恢复其结构的整 体性是十分困难的，因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。 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。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，此时表面温度亦较气温为高，此时拆 除模板，表面温度骤降，必然引起温度差，从而在表面附加一拉应力，与水化热应力迭加， 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，在拆除模板后及 时在表面覆盖一层轻型保温材料，对于防止混凝土表面产生过大的拉应力，具有显著的效果。 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 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。例如使用减水防裂剂、缓凝剂等。 4 混凝土的早期养护 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度的侵袭，防止有害的冷缩和干缩。一方面使水泥水化作用顺利进行， 达到抗裂能力。 从理论上分析，新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求而有余。但由于 蒸发等原因常引起水分损失，从而推迟或防碍水泥的水化，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。 5 、结论 以上对混凝土的施工温度与裂缝之间的关系进行了初步探讨。在广西防城港大海粮油 5 ×10000T大豆储仓整板基础混凝土施工实践中，有针对性地进行了预测预控，应用效果是 比较好的。具体施工中要靠多观察、多比较，出现问后多分析、多总结，结合多种预防处 理措施，混凝土的裂缝是完全可以避免的。 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com