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摘要：当前混凝土在现代工程建设广泛使用，这也导致混凝土的裂缝较为普遍，在桥梁工程中裂缝几乎无所不在。尽管在施工中采取各种措施，但裂缝仍然时有出现。究其原因，主要是对混凝土温度应力的变化注意不够。基于此，本文对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措施进行等进行阐述。
关键词：混凝土；施工温度；裂缝
引言：在混凝土施工中，温度控制对施工有着重要意义。其主要原因有二，首先，混凝土施工中常出现裂缝，会直接影响到混凝土的结构和耐久性；其次，在混凝土结构运输过程中，温度的变化对结构的影响也是不可忽视的。
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，原材料不合格，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。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝上的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。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。混凝土是一种脆性材料，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（1.2―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。因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。
2、温度应力的分析
2.1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。
2.2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，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。
2.3晚期
混凝土完全冷却以后的运转时期。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：
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，桥梁墩身，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。
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。如箱梁顶板混凝土和护栏混凝土。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。
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3、混凝土的施工温度与裂缝防治措施
3.1温度控制
首先可以合理改善骨料级配，采用加塑化剂、引气剂或干硬性混凝土掺混合料的方法来减少混凝土中水泥的用量。其次，拌和混凝土时加水或利用水来给粗料、骨料冷却进而能够降低混凝土浇筑时的温度。再者就是，在天气较热时，浇筑混凝土时应该采用分层或者分段分层的方式进行浇筑混凝土，使其能够较好的散热，减少混凝土的形变。除此之外，在混凝土中铺设水管，进而通入冷水以达到降温的目的；对于气温骤降时进行表面保温处理，防止混凝土表面发生较大的温度梯度，进而减少了温度裂缝的产生；对于施工过程中长期暴露的混凝土浇筑块在寒冷的冬季采取保温措施。
3.2避免干缩裂缝
在混凝土施工中，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。新浇筑早期拆模，在表面引起很大的拉应力，出现“温度冲击”现象。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高，此时拆除模板，表面温度骤降，必然引起温度梯度，从而在表面附加一拉应力，与水化热应力叠加，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，但如果在拆除模板后及时在表面覆盖一轻型保温材料，如泡沫海绵等，对于防止混凝土表面产生过大的拉应力，具有显著的效果。加筋对大体积混凝土的温度应力影响很小，因为大体积混凝土的含筋率极低。只是对一般钢筋混凝土有影响。在温度不太高及应力低于屈服极限的条件下，钢筋的各项性能是稳定的，而与应力状态、时间及温度无关。钢筋的线胀系数与混凝土线胀系数相差很小，在温度变化时两者间只发生很小的内应力。由于钢筋的弹性模量为混凝土弹性模量的7～15倍，当混凝土内应力达到抗拉强度而开裂时，钢筋的应力将不超过100～200kg/cm2，因此，在混凝土中想要利用钢筋来防止细小裂缝的出现很困难。但加筋后结构内的裂缝一般就变得数目多、间距小、宽度与深度较小了。而且如果钢筋的直径细而间距短时，对提高混凝土抗裂性的效果较好。混凝土和钢筋混凝土结构的表面常常会发生细而浅的裂缝，其中大多数属于干缩裂缝。虽然这种裂缝一般都较浅，但它对结构的强度和耐久性仍有一定的影响。
3.3掺入外加剂
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。木质素磺酸钙属阴离子表面活性剂，对于水泥颗粒的分散效果较好，还能降低水的张力，而引起加气作用。因此，如果在水泥中混入0.25%的木钙减水剂（即木质素磺酸钙），其混凝土的和易性能有明显的改善，还能较少约10%左右的拌合水，节约 l0％左右的水泥，以此而降低水化热。防裂剂可有效地提高的混凝土抗拉强度，大幅提高混凝土的抗裂性能；加外加剂可使混凝土密实性好，可有效地提高混凝土的抗碳化性，减少碳化收缩。
3.4加强混凝土的养护
实践证明，混凝土常见的裂缝，大多数是不同深度的表面裂缝，其主要原因是温度梯度造成，寒冷地区的温度骤降也容易形成裂缝。因此混凝土的保温对防治表面早期裂缝尤其重要。
从温度应力观点出发，保温应达到下述要求：防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度，防止表面裂缝；防止混凝土超冷，应该尽量使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度；防止老混凝土过冷，以减少新老混凝土间的约束。
结束语
综上所述，在混凝土施工过程中要充分重视温度控制问题，落实相应的温度控制措施，将浇筑温度和内表温度控制在允许范围内，就能减少或杜绝大体积混凝土裂缝产生，保证混凝土的质量标准。
参考文献
[1]张爱想.浅谈混凝土的施工温度与裂缝[J].城市建设理论研究，2015
[2]刘毅.张伟强.探讨混凝土的施工温度与裂缝问题[J].城市建设理论研究，2014
[3]薛志峰.关于混凝土的施工温度与裂缝问题研究[J].时代报告，2012
论文作者:张小鹏
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/6
标签：混凝土论文; 应力论文; 裂缝论文; 温度论文; 表面论文; 弹性模量论文; 水化论文; 《建筑学研究前沿》2018年第8期论文;