摘要：近年來,隨著鋼筋混凝土結構的復雜化,以及商品混凝土的大量推廣和混凝土強度等級的提高,結構裂縫出現機率大大增加,有些已危及結構的安全性和耐久性,有的地下工程裂滲已影響其使用功能。本文以溫度裂縫為例，從溫度裂縫的成因和分類出發，提出了防治溫度裂縫的幾項措施。

　　關鍵詞：混凝土結構,溫度裂縫,成因

　　引言：混凝土在凝結硬化過程中，由于水泥釋放大量的水化熱，在表面和內部先后出現較大的溫差變化而引起拉應力;外部氣溫驟降也會在混凝土表面引起較大的拉應力，當這些拉應力超出混凝土的抗裂能力時即會出現裂縫。

　　一、溫度裂縫產生的原因

　　1、水泥的水化熱

　　水泥水化過程中所釋放出的熱量，會引起結構物20℃～30℃的升溫，這些熱量聚集在結構物內部，其溫升隨結構物的厚度增加而加大。無論混凝土在溫升階段，還是溫降階段，因內部水化熱不易散失，所以結構物中心溫度總是高于混凝土表面溫度。此外，混凝土內外散熱速度的不同，使得結構物中心混凝土的膨脹速率大于表面，在內部壓應力、表面拉應力作用下，當溫度梯度達到一定程度時，混凝土表面就會產生裂縫。

　　2、氣溫變化影響

　　混凝土施工階段，受外界氣溫變化影響較大，特別是外界溫度下降或驟降，大大增加了混凝土內外部混凝土的溫度梯度，此溫差變形與溫度應力成正比，溫差愈大，溫度應力也愈大，混凝土發生裂縫的幾率就越大。

　　3、混凝土的收縮變形

　　理論上，混凝土凝固過程中約有80%的水分將被蒸發，水分的蒸發過程會引起混凝土體積的收縮，這種收縮變形一旦受到約束條件的限制和影響，就會引起混凝土結構物的開裂。

　　二、溫度應力分析

　　1、根據溫度應力的形成過程可分為以下三個階段：

　　1.1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，二是混凝上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。

　　1.2中期

　　自水泥放熱作用基本結束時起至混凝土冷卻到穩定溫度時止，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，在此期間混凝土的彈性模量變化不大。

　　1.3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、根據溫度應力引起的原因可分為兩類：

　　2.1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的溫度應力。例如，橋梁墩身，結構尺寸相對較大，混凝土冷卻時表面溫度低，內部溫度高，在表面出現拉應力，在中間出現壓應力。

　　2.2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。如箱粱頂扳混凝土和護欄混凝土。

　　這兩種溫度應力往往和混凝土的干縮所引起的應力共同作用。

　　三、實際工程操作中防治溫度裂縫的幾大措施

　　1、設計方面

　　1.1根據實際情況采取合理的結構形式進行分塊、分層和分時段的澆筑形式，應對各分層之間混凝土澆筑的時間提出要求，保證每層表面水化熱的散發，盡量降低約束作用。應根據溫度裂縫的要求分塊設置水平施工縫，并設置合理的連接方式。

　　1.2設計時應選用強度等級在C20～C35的低強度混凝土。由于高強混凝土呈現“脆性”易產生裂縫，而且工程造價較高，所以應避免采用水化熱較高的高強度混凝土。

　　1.3進行結構設計時，應對分布鋼筋進行合理設置，盡量采用小直徑鋼筋、采取密間距布置等對降低混凝土裂縫有較好效果的配筋方式，以減少裂縫出現的程度及概率。

　　2、原材料的選擇方面

　　2.1水泥的選擇

　　水泥的水化熱，直接影響混凝土的溫升。因此在保證建筑物設計強度的前提下，應選用低熱或者中熱的C3S及C3A等水泥，并宜對低礦碴、火山灰質等水泥優先選用。并應按照《水泥水化熱試驗方法(直接法)》等行業標準對所選定的水泥進行水化熱測定。

　　2.2粗、細骨料的選擇

　　a) 為達到設計要求,同時又能發揮水泥的有效作用，應優先選用自然連續級配的粗骨料，因其配制的混凝土所具有的較好的和易性，可有效減少水泥用量，并達到相應的強度。

　　b) 由于采用碎石拌制的混凝土，其強度較高，并具有良好的抗裂性能，所以選擇粗骨料時，宜優先選用碎石。

　　c) 經驗數據表明，當選用中粗砂做細骨料時，可減少混凝土水泥用量，而水泥用量的減少，有利于降低絕熱溫升，所以，宜采用中粗砂做細骨料。

　　d) 粗、細骨料均應對含泥量進行嚴格控制，因為含泥量一旦超標，混凝土的收縮性會大幅度提高，而抗拉強度大大下降，加劇了混凝土的溫度裂縫。

　　3、施工方面

　　3.1控制混凝土的出機溫度

　　為有效降低混凝土的出機溫度，可采取降低石子溫度的方法，如夏日氣溫較高時，為防止太陽熱能的聚集，可在砂、石堆施工現場搭設遮陽設施，或采取向骨料噴射水霧和冷水沖洗骨料等方式降低混凝土的出機溫度。

　　3.2降低澆筑溫度

　　澆筑溫度對混凝土整體溫度的影響較大，施工中首先應對骨料與拌和水的溫度進行控制，其次，混凝土澆筑溫度不宜超過30℃。

　　3.3合理設計澆筑方式

　　施工時，應根據混凝土的初凝時間、供應能力等綜合技術條件確定澆筑方式。通常，應將分層連續澆筑、分段分層踏步式推進澆筑等澆筑方法科學、合理地結合起來。

　　3.4做好溫度測試

　　采用建筑電子測溫儀測溫.兩次澆筑分別設了10個和7個測溫斷面,每個測溫斷面分別在上、中、下及覆蓋層下埋設測溫傳感器,在澆筑混凝土后的5d內,每2h測讀一次溫度,同時監測氣溫.實測結果與理論計算,可看出,理論計算與實測數據很接近,可作為以后制定保溫保濕措施的依據。

　　四、混凝土早期養護

　　實踐證明,混凝土常見的裂縫,大多數是不同深度的表面裂縫,其主要原因是溫度梯度造成寒冷地區的溫度驟降。因此,混凝土的保溫對防止表面早期裂縫尤其重要。從溫度應力觀點出發,保溫應達到下述要求:

　　1、防止混凝土超冷,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定溫度。

　　2、防止混凝土內外溫度差及混凝土表面梯度,防止表面裂縫。

　　3、防止老混凝土過冷,以減少新老混凝土間的約束。混凝土的早期養護,主要目的在于保持適宜的溫濕條件,以達到2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;另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。

　　參考文獻：

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