浅谈混凝土的施工温度与裂缝

1、浅谈混凝凝土的施施工温度度与裂缝缝摘要通过过多年的的现场观观察，通通过查阅阅有关混混凝土内内部应力力方面的的专著，对混凝凝土温度度裂缝产产生的原原因、现现场混凝凝土温度度的控制制和预防防裂缝的的措施进进行等进进行阐述述。关键词混混凝土温温度应力力裂缝控制制混凝土在在现代工工程建设设中占有有重要地地位。而而在今天天，混凝凝土的裂裂缝较为为普遍，在桥梁梁工程中中裂缝几几乎无所所不在。尽管我我们在施施工中采采取各种种措施，小心谨谨慎，但但裂缝仍仍然时有有出现。究其原原因，我我们对混混凝土温温度应力力的变化化注意不不够是其其中之一一。在大体积积混凝土土中，温温度应力力及温度度控制具具有重要要意义。这主

2、要要是由于于两方面面的原因因。首先先，在施施工中混混凝土常常常出现现温度裂裂缝，影影响到结结构的整整体性和和耐久性性。其次次，在运运转过程程中，温温度变化化对结构构的应力力状态具具有显著著的不容容忽视的的影响。我们遇遇到的主主要是施施工中的的温度裂裂缝，因因此本文文仅对施施工中混混凝土裂裂缝的成成因和处处理措施施做一探探讨。1 裂缝缝的原因因混凝土中中产生裂裂缝有多多种原因因，主要要是温度度和湿度度的变化化，混凝凝土的脆脆性和不不均匀性性，以及及结构不不合理，原材料料不合格格（如碱碱骨料反反应），模板变变形，基基础不均均匀沉降降等。混凝土硬硬化期间间水泥放放出大量量水化热热，内部部温度不不断上

3、升升，在表表面引起起拉应力力。后期期在降温温过程中中，由于于受到基基础或老老混凝上上的约束束，又会会在混凝凝土内部部出现拉拉应力。气温的的降低也也会在混混凝土表表面引起起很大的的拉应力力。当这这些拉应应力超出出混凝土土的抗裂裂能力时时，即会会出现裂裂缝。许许多混凝凝土的内内部湿度度变化很很小或变变化较慢慢，但表表面湿度度可能变变化较大大或发生生剧烈变变化。如如养护不不周、时时干时湿湿，表面面干缩形形变受到到内部混混凝土的的约束，也往往往导致裂裂缝。混混凝土是是一种脆脆性材料料，抗拉拉强度是是抗压强强度的1110左右右，短期期加荷时时的极限限拉伸变变形只有有（0.61.00）1044，长期加加荷

4、时的的极限位位伸变形形也只有有（1.22.00）1044.由于于原材料料不均匀匀，水灰灰比不稳稳定，及及运输和和浇筑过过程中的的离析现现象，在在同一块块混凝土土中其抗抗拉强度度又是不不均匀的的，存在在着许多多抗拉能能力很低低，易于于出现裂裂缝的薄薄弱部位位。在钢钢筋混凝凝土中，拉应力力主要是是由钢筋筋承担，混凝土土只是承承受压应应力。在在素混凝凝土内或或钢筋混混凝上的的边缘部部位如果果结构内内出现了了拉应力力，则须须依靠混混凝土自自身承担担。一般般设计中中均要求求不出现现拉应力力或者只只出现很很小的拉拉应力。但是在在施工中中混凝土土由最高高温度冷冷却到运运转时期期的稳定定温度，往往在在混凝土土

5、内部引引起相当当大的拉拉应力。有时温温度应力力可超过过其它外外荷载所所引起的的应力，因此掌掌握温度度应力的的变化规规律对于于进行合合理的结结构设计计和施工工极为重重要。2 温度度应力的的分析根据温度度应力的的形成过过程可分分为以下下三个阶阶段：（1）早早期：自自浇筑混混凝土开开始至水水泥放热热基本结结束，一一般约330天。这个阶阶段的两两个特征征，一是是水泥放放出大量量的水化化热，二二是混凝凝上弹性性模量的的急剧变变化。由由于弹性性模量的的变化，这一时时期在混混凝土内内形成残残余应力力。（2）中中期：自自水泥放放热作用用基本结结束时起起至混凝凝土冷却却到稳定定温度时时止，这这个时期期中，温温度

6、应力力主要是是由于混混凝土的的冷却及及外界气气温变化化所引起起，这些些应力与与早期形形成的残残余应力力相叠加加，在此此期间混混凝上的的弹性模模量变化化不大。（3）晚晚期：混混凝土完完全冷却却以后的的运转时时期。温温度应力力主要是是外界气气温变化化所引起起，这些些应力与与前两种种的残余余应力相相迭加。根据温度度应力引引起的原原因可分分为两类类：（1）自自生应力力：边界界上没有有任何约约束或完完全静止止的结构构，如果果内部温温度是非非线性分分布的，由于结结构本身身互相约约束而出出现的温温度应力力。例如如，桥梁梁墩身，结构尺尺寸相对对较大，混凝土土冷却时时表面温温度低，内部温温度高，在表面面出现拉拉

7、应力，在中间间出现压压应力。（2）约约束应力力：结构构的全部部或部分分边界受受到外界界的约束束，不能能自由变变形而引引起的应应力。如如箱梁顶顶板混凝凝土和护护栏混凝凝土。这两种温温度应力力往往和和混凝土土的干缩缩所引起起的应力力共同作作用。要想根据据已知的的温度准准确分析析出温度度应力的的分布、大小是是一项比比较复杂杂的工作作。在大大多数情情况下，需要依依靠模型型试验或或数值计计算。混混凝土的的徐变使使温度应应力有相相当大的的松驰，计算温温度应力力时，必必须考虑虑徐变的的影响，具体计计算这里里就不再再细述。3 温度度的控制制和防止止裂缝的的措施为了防止止裂缝，减轻温温度应力力可以从从控制温温度

8、和改改善约束束条件两两个方面面着手。控制温度度的措施施如下：（1）采采用改善善骨料级级配，用用干硬性性混凝土土，掺混混合料，加引气气剂或塑塑化剂等等措施以以减少混混凝土中中的水泥泥用量；（2）拌拌合混凝凝土时加加水或用用水将碎碎石冷却却以降低低混凝土土的浇筑筑温度；（3）热热天浇筑筑混凝土土时减少少浇筑厚厚度，利利用浇筑筑层面散散热；（4）在在混凝土土中埋设设水管，通入冷冷水降温温；（5）规规定合理理的拆模模时间，气温骤骤降时进进行表面面保温，以免混混凝土表表面发生生急剧的的温度梯梯度；（6）施施工中长长期暴露露的混凝凝土浇筑筑块表面面或薄壁壁结构，在寒冷冷季节采采取保温温措施；改善约束束条件

9、的的措施是是：（1）合合理地分分缝分块块；（2）避避免基础础过大起起伏；（3）合合理的安安排施工工工序，避免过过大的高高差和侧侧面长期期暴露；此外，改改善混凝凝土的性性能，提提高抗裂裂能力，加强养养护，防防止表面面干缩，特别是是保证混混凝土的的质量对对防止裂裂缝是十十分重要要，应特特别注意意避免产产生贯穿穿裂缝，出现后后要恢复复其结构构的整体体性是十十分困难难的，因因此施工工中应以以预防贯贯穿性裂裂缝的发发生为主主。在混凝土土的施工工中，为为了提高高模板的的周转率率，往往往要求新新浇筑的的混凝土土尽早拆拆模。当当混凝土土温度高高于气温温时应适适当考虑虑拆模时时间，以以免引起起混凝土土表面的的早

10、期裂裂缝。新新浇筑早早期拆模模，在表表面引起起很大的的拉应力力，出现现“温度冲冲击”现象。在混凝凝土浇筑筑初期，由于水水化热的的散发，表面引引起相当当大的拉拉应力，此时表表面温度度亦较气气温为高高，此时时拆除模模板，表表面温度度骤降，必然引引起温度度梯度，从而在在表面附附加一拉拉应力，与水化化热应力力迭加，再加上上混凝土土干缩，表面的的拉应力力达到很很大的数数值，就就有导致致裂缝的的危险，但如果果在拆除除模板后后及时在在表面覆覆盖一轻轻型保温温材料，如泡沫沫海棉等等，对于于防止混混凝土表表面产生生过大的的拉应力力，具有有显著的的效果。加筋对大大体积混混凝土的的温度应应力影响响很小，因为大大体积

11、混混凝土的的含筋率率极低。只是对对一般钢钢筋混凝凝土有影影响。在在温度不不太高及及应力低低于屈服服极限的的条件下下，钢的的各项性性能是稳稳定的，而与应应力状态态、时间间及温度度无关。钢的线线胀系数数与混凝凝土线胀胀系数相相差很小小，在温温度变化化时两者者间只发发生很小小的内应应力。由由于钢的的弹性模模量为混混凝土弹弹性模量量的715倍倍，当内内混凝土土应力达达到抗拉拉强度而而开裂时时，钢筋筋的应力力将不超超过10002200kkgcm22.因因此，在在混凝土土中想要要利用钢钢筋来防防止细小小裂缝的的出现很很困难。但加筋筋后结构构内的裂裂缝一般般就变得得数目多多、间距距小、宽宽度与深深度较小小了

12、。而而且如果果钢筋的的直径细细而间距距密时，对提高高混凝土土抗裂性性的效果果较好。混凝土土和钢筋筋混凝土土结构的的表面常常常会发发生细而而浅的裂裂缝，其其中大多多数属于于干缩裂裂缝。虽虽然这种种裂缝一一般都较较浅，但但它对结结构的强强度和耐耐久性仍仍有一定定的影响响。为保证混混凝土工工程质量量，防止止开裂，提高混混凝土的的耐久性性，正确确使用外外加剂也也是减少少开裂的的措施之之一。例例如使用用减水防防裂剂，笔者在在实践中中总结出出其主要要作用为为：（1）混混凝土中中存在大大量毛细细孔道，水蒸发发后毛细细管中产产生毛细细管张力力，使混混凝土干干缩变形形。增大大毛细孔孔径可降降低毛细细管表面面张力

13、，但会使使混凝土土强度降降低。这这个表面面张力理理论早在在六十年年代就已已被国际际上所确确认。（2）水水灰比是是影响混混凝土收收缩的重重要因素素，使用用减水防防裂剂可可使混凝凝土用水水量减少少25。（3）水水泥用量量也是混混凝土收收缩率的的重要因因素，掺掺加减水水防裂剂剂的混凝凝土在保保持混凝凝土强度度的条件件下可减减少155的水水泥用量量，其体体积用增增加骨料料用量来来补充。（4）减减水防裂裂剂可以以改善水水泥浆的的稠度，减少混混凝土泌泌水，减减少沉缩缩变形。（5）提提高水泥泥浆与骨骨料的粘粘结力，提高的的混凝土土抗裂性性能。（6）混混凝土在在收缩时时受到约约束产生生拉应力力，当拉拉应力大大

14、于混凝凝土抗拉拉强度时时裂缝就就会产生生。减水水防裂剂剂可有效效的提高高的混凝凝土抗拉拉强度，大幅提提高混凝凝土的抗抗裂性能能。（7）掺掺加外加加剂可使使混凝土土密实性性好，可可有效地地提高混混凝土的的抗碳化化性，减减少碳化化收缩。（8）掺掺减水防防裂剂后后混凝土土缓凝时时间适当当，在有有效防止止水泥迅迅速水化化放热基基础上，避免因因水泥长长期不凝凝而带来来的塑性性收缩增增加。（9）掺掺外加剂剂混凝土土和易性性好，表表面易摸摸平，形形成微膜膜，减少少水分蒸蒸发，减减少干燥燥收缩.许多外加加剂都有有缓凝、增加和和易性、改善塑塑性的功功能，我我们在工工程实践践中应多多进行这这方面的的实验对对比和研

15、研究，比比单纯的的靠改善善外部条条件，可可能会更更加简捷捷、经济济。4 混凝凝土的早早期养护护实践证明明，混凝凝土常见见的裂缝缝，大多多数是不不同深度度的表面面裂缝，其主要要原因是是温度梯梯度造成成寒冷地地区的温温度骤降降也容易易形成裂裂缝。因因此说混混凝土的的保温对对防止表表面早期期裂缝尤尤其重要要。从温度应应力观点点出发，保温应应达到下下述要求求：1）防止止混凝土土内外温温度差及及混凝土土表面梯梯度，防防止表面面裂缝。2）防止止混凝土土超冷，应该尽尽量设法法使混凝凝土的施施工期最最低温度度不低于于混凝土土使用期期的稳定定温度。3）防止止老混凝凝土过冷冷，以减减少新老老混凝土土间的约约束。混

16、凝土的的早期养养护，主主要目的的在于保保持适宜宜的温湿湿条件，以达到到两个方方面的效效果，一一方面使使混凝土土免受不不利温、湿度变变形的侵侵袭，防防止有害害的冷缩缩和干缩缩。一方方面使水水泥水化化作用顺顺利进行行，以期期达到设设计的强强度和抗抗裂能力力。适宜的温温湿度条条件是相相互关联联的。混混凝上的的保温措措施常常常也有保保湿的效效果。从理论上上分析，新浇混混凝土中中所含水水分完全全可以满满足水泥泥水化的的要求而而有余。但由于于蒸发等等原因常常引起水水分损失失，从而而推迟或或防碍水水泥的水水化，表表面混凝凝土最容容易而且且直接受受到这种种不利影影响。因因此混凝凝土浇筑筑后的最最初几天天是养护护的关键键时期，在施工工中应切切