山東省二炮青州士官學(xué)校 趙洪巖

混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生與預(yù)防

山東省二炮青州士官學(xué)校 趙洪巖

一、溫度裂縫產(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?；炷镣獠繙囟戎饕笟夂驕囟龋瑲鉁氐淖兓瘯?huì)在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力?；炷羶?nèi)部溫度前后差別很大：前期內(nèi)部溫度升高是由于混凝土硬化期間水泥釋放出大量的水化熱而造成的。內(nèi)部溫度的不斷上升會(huì)在混凝土表面引起拉應(yīng)力；在后期降溫過(guò)程中，由于受基礎(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。溫度裂縫多發(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)裂縫常縱橫交錯(cuò)；在梁板類長(zhǎng)度尺寸較大的結(jié)構(gòu)中，溫度裂縫多平行于短邊；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裂縫通常是中間粗兩端細(xì)，而冷縮裂縫的粗細(xì)變化則不太明顯。溫度裂縫的出現(xiàn)會(huì)引起鋼筋的銹蝕和混凝土的碳化，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產(chǎn)生不良影響。

混凝土是一種脆性材料，抗拉強(qiáng)度小，抗壓強(qiáng)度高，其抗拉強(qiáng)度是抗壓強(qiáng)度的1/10左右。由于原材料不均勻、水灰比不穩(wěn)定及運(yùn)輸和澆筑過(guò)程中存在離析現(xiàn)象等原因，因而同一塊混凝土中的抗拉強(qiáng)度也是不均勻的，存在許多抗拉能力低、易出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼筋主要承受拉應(yīng)力，混凝土只承受壓應(yīng)力。而在素混凝土內(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)。因此，一般設(shè)計(jì)中均要求混凝土中不出現(xiàn)拉應(yīng)力或者只出現(xiàn)很小的拉應(yīng)力。但在施工中，混凝土由最高溫度冷卻到運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期的穩(wěn)定溫度時(shí)，其內(nèi)部往往存在相當(dāng)大的拉應(yīng)力，有時(shí)這種溫度應(yīng)力甚至?xí)^(guò)其他外荷載所引起的應(yīng)力。因此，掌握溫度應(yīng)力的變化規(guī)律對(duì)于進(jìn)行合理的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工極為重要。

二、溫度應(yīng)力分析

1.溫度應(yīng)力的形成。溫度應(yīng)力的形成過(guò)程可分為以下三個(gè)階段：

（1）早期。即從在開(kāi)始澆筑到水泥放熱基本結(jié)束。此期水泥會(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，最終導(dǎo)致混凝土內(nèi)部形成殘余應(yīng)力。

（2）中期。中期自水泥放熱作用基本結(jié)束起，至混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時(shí)為止。溫度應(yīng)力主要是因混凝土的冷卻及外界氣溫變化所引起，這些應(yīng)力會(huì)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。

（3）晚期?；炷镣耆鋮s以后，溫度應(yīng)力主要由外界氣溫變化所引起，這些應(yīng)力與前兩種的殘余應(yīng)力相疊加。

2.溫度應(yīng)力的分類。溫度應(yīng)力可分為兩類：

（1）自生應(yīng)力。自生應(yīng)力是指邊界上沒(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。

（2）約束應(yīng)力。約束應(yīng)力是指結(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。

因此，施工中要根據(jù)已知的溫度，盡量準(zhǔn)確地分析出溫度應(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.溫度控制措施。工程措施中常見(jiàn)的溫度控制措施有：

（1）改善混凝土配方。可采用改善骨料級(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）拌和混凝土?xí)r加水冷卻。拌和混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻，以降低混凝土的澆筑溫度。

（3）夏季散熱。熱天澆筑混凝土?xí)r，要減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱。

（4）通水降溫。在混凝土中埋設(shè)水管，通入冷水降溫。

（5）合理拆模。規(guī)定合理的拆模時(shí)間，氣溫驟降時(shí)要進(jìn)行表面保溫，以免形成溫度梯度。

（6）冬季保溫。寒冷季節(jié)，對(duì)于施工中長(zhǎng)期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu)，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)谋卮胧?/p>

2.養(yǎng)護(hù)措施?；炷翝仓瓿珊螅瑧?yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，避免溫度裂縫的形成。常用的養(yǎng)護(hù)措施有：

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

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

（3）夏季養(yǎng)護(hù)。在高溫和大風(fēng)天氣，要設(shè)置遮陽(yáng)和擋風(fēng)設(shè)施，并及時(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、安排好施工工序等，也是保證混凝土工程質(zhì)量，提高混凝土耐久性、減少混凝土裂縫的必要措施。