淺析水泥混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因及預防措施

　　關鍵詞： 水泥混凝土,溫度裂縫,原因,預防

　　前言

　　長期以來，水泥混凝土工程的裂縫較為普遍，究其原因，主要涉及到混凝土的原材料、 配合比、施工工藝及所處的環(huán)境因素等。水泥混凝土因所處環(huán)境中溫度的變化，造成應力的變化，從而產(chǎn)生破壞性裂縫，這是裂縫產(chǎn)生的重要原因。在施工中混凝土常常出現(xiàn)的溫度裂縫，破壞了結構的整體性和耐久性，對工程質量具有顯著的不容忽視的影響。

　　1 裂縫的原因

　　混凝土中產(chǎn)生裂縫有多種原因，主要是溫度和濕度的變化、混凝土的脆性和不均勻性、 結構不合理、 原材料不合格、 模板變形以及基礎不均勻沉降等。

　　混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱，內部溫度不斷上升，在表面引起拉應力。后期在降溫過程中，由于受到基礎或老混凝上的約束，又會在混凝土內部出現(xiàn)拉應力。氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應力。當這些拉應力超出混凝土的抗裂能力時，即會出現(xiàn)裂縫。許多混凝土的內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)護不及時、時干時濕，表面干縮形變受到內部混凝土的約束，也往往因干縮導致裂縫。混凝土是一種脆性材料，抗拉強度是抗壓強度的1/10左右，短期加荷時的極限拉伸變形只有(0.6～1.0) ×10-4，長期加荷時的極限位伸變形也只有(1.2～2.0)×10-4。由于原材料不均勻，水灰比不穩(wěn)定，及運輸和澆筑過程中的離析現(xiàn)象，造成同一塊混凝土中其抗拉強度是不均勻的，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，拉應力主要是由鋼筋承擔，混凝土只是承受壓應力。在素混凝土內或鋼筋混凝上的邊緣部位如果結構內出現(xiàn)了拉應力，則須依靠混凝土自身承擔。一般設計中均要求不出現(xiàn)拉應力或者只出現(xiàn)很小的拉應力。但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到穩(wěn)定溫度，往往在混凝土內部引起相當大的拉應力，有時溫度應力可超過其它外荷載所引起的應力。因此掌握溫度應力的變化規(guī)律對于進行合理的結構設計和施工極為重要。

　　2 溫度應力的分析

　　2.1 根據(jù)溫度應力的形成過程可分為三個階段。

　　早期自澆筑混凝土開始至水泥放熱基本結束，一般約30天。這個階段的兩個特征，一是水泥放出大量的水化熱，二是混凝土彈性模量的急劇變化。由于彈性模量的變化，這一時期在混凝土內形成殘余應力。

　　中期：自水泥放熱作用基本結束時起至混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時止，這個時期中，溫度應力主要是由于混凝土的冷卻及外界氣溫變化所引起， 這些應力與早期形成的殘余應力相疊加，在此期間混凝上的彈性模量變化不大。

　　晚期：混凝土完全冷卻以后的運轉時期。溫度應力主要是外界氣溫變化所引起，這些應力與前兩種的殘余應力相迭加。

　　2.2 根據(jù)溫度應力引起的原因可分為兩類，這兩類溫度應力往往和混凝土的干縮所引起的應力共同作用。自生應力：邊界上沒有任何約束或完全靜止的結構，如果內部溫度是非線性分布的，由于結構本身互相約束而出現(xiàn)的溫度應力。約束應力：結構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力。如箱梁頂板混凝土和護欄混凝土。

　　3 溫度的控制和防止裂縫的措施

　　為了防止裂縫，減輕溫度應力可以從控制溫度和改善約束條件兩個方面著手。

　　3.1 控制溫度的措施

　　采用改善骨料級配，用干硬性混凝土，添加外加劑，如引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量;在已經(jīng)澆注完成的混凝土表面鋪設水管，養(yǎng)生的同時進行降溫處理;熱天澆筑混凝土時用水冷卻碎石，避開日最高溫度時段以降低混凝土的澆筑溫度;施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結構，在寒冷季節(jié)采取保溫措施;規(guī)定合理的拆模時間，氣溫驟降時進行表面保溫，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度變化。

　　3.2 改善約束條件的措施

　　合理地設置伸縮縫及沉降縫;避免基礎開挖過大;合理的安排施工工序，避免過大的高差和側面長期暴露。改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加強養(yǎng)護，防止表面干縮，特別是保證混凝土的質量對防止裂縫是十分重要。應特別注意避免產(chǎn)生通縫，出現(xiàn)后要恢復其結構的整體性是十分困難的。

　　當混凝土溫度高于氣溫時應適當考慮拆模時間，以免引起混凝土表面的早期裂縫。當拆模過早，會在表面引起很大的拉應力，出現(xiàn)“溫度沖擊” 現(xiàn)象。但如果在拆除模板后及時在表面覆蓋一層輕型保溫材料，如草簾海棉等，對于防止混凝土表面產(chǎn)生過大的拉應力，具有顯著的效果。

　　加筋對大體積混凝土的溫度應力影響很小，因為大體積混凝土的含筋率極低。只是對一般鋼筋混凝土有影響。在溫度不太高及應力低于屈服極限的條件下，鋼的各項性能是穩(wěn)定的，而與應力狀態(tài)、時間及溫度無關。在混凝土中想要利用鋼筋來防止細小裂縫的出現(xiàn)很困難。但加筋后結構內的裂縫一般就變得數(shù)目多、間距小、寬度與深度較小了。而且如果鋼筋的直徑細而間距密時，對提高混凝土抗裂性的效果較好�；炷�土和鋼筋混凝土結構的表面常常會發(fā)生細而淺的裂縫，其中大多數(shù)屬于干縮裂縫。雖然這種裂縫一般都較淺，但它對結構的強度和耐久性仍有一定的影響。

　　為保證混凝土工程質量，防止開裂，提高混凝土的耐久性，正確使用外加劑也是減少開裂的重要措施之一。

　　4加強混凝土的早期養(yǎng)護

　　混凝土的早期養(yǎng)護，主要目的在于保持適宜的溫濕條件，以達到兩個方面的效果，一方面使混凝土免受不利溫、濕度變形的侵襲，防止有害的冷縮和干縮。一方面使水泥水化作用順利進行，以期達到設計的強度和抗裂能力。應該盡量設法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土使用期的穩(wěn)定溫度。適宜的溫、濕度條件是相互關聯(lián)的�；炷�上的保溫措施常常也有保濕的效果。新澆混凝土中所含水分完全可以滿足水泥水化的要求而有余。但由于蒸發(fā)等原因常引起水分損失，從而推遲或減緩水泥的水化，表面混凝土最容易而且直接受到這種不利影響。因此混凝土澆筑后的最初幾天是養(yǎng)護的關鍵時期，在施工中應切實重視起來。

　　5結束語

　　總而言之，在我國工程建筑當中，混凝土是最為常見的建筑材料。不過最為常見的材料也最容易出現(xiàn)問題，往往在混凝土澆筑完之后，可能會出現(xiàn)的一些裂縫問題，不過大部分裂縫還是對建筑的穩(wěn)定性和結構支撐性有一定影響的。所以在具體施工中要靠我們多觀察、多比較，出現(xiàn)問題后多分析、多總結，結合多種預防處理措施，混凝土的裂縫是完全可以避免的。

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