摘要：通過對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)觀察與分析，以及查閱有關(guān)混凝土內(nèi)部應(yīng)力方面的專著，對(duì)混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因、現(xiàn)場(chǎng)混凝土溫度的控制和預(yù)防裂縫的措施進(jìn)行等進(jìn)行探討。
　　關(guān)鍵詞：混凝土，裂縫，溫度
　　一、綜述
　　隨著我國(guó)改革開放和現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷深入，我國(guó)的建設(shè)規(guī)模正日益增大，如何保證建筑工程質(zhì)量也日益受到各級(jí)政府和社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。在眾多的工程質(zhì)量問題中，混凝土裂縫現(xiàn)象則更為突出，在橋梁工程中裂縫幾乎無所不在。
　　在大體積混凝土中，溫度應(yīng)力及溫度控制具有重要意義。這主要是由于兩方面的原因。首先，在施工中混凝土常常出現(xiàn)溫度裂縫，影響到結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性。其次，在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，溫度變化對(duì)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)具有顯著的不容忽視的影響。我們遇到的主要是施工中的溫度裂縫，因此本文僅對(duì)施工中混凝土裂縫的成因和處理措施進(jìn)行探討。
　　二、混凝土裂縫成因
　　混凝土中產(chǎn)生裂縫有多種原因，工程實(shí)際中除了荷載作用造成的的裂縫外，更多的是混凝土收縮、混凝土的脆性和不均勻性、溫度和濕度的變化、結(jié)構(gòu)不合理、原材料不合格、模板變形以及基礎(chǔ)不均勻沉降等導(dǎo)致開裂。
　　混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過程中，由于受到基礎(chǔ)或老混凝上的約束，又會(huì)在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。氣溫的降低也會(huì)在混凝土表面引起很大的拉應(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。許多混凝土的內(nèi)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(hù)不周、時(shí)干時(shí)濕，表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束，也往往導(dǎo)致裂縫。
　　在鋼筋混凝土中，拉應(yīng)力主要是由鋼筋承擔(dān)，混凝土只是承受壓應(yīng)力。在素混凝土內(nèi)或鋼筋混凝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)。一般設(shè)計(jì)中均要求不出現(xiàn)拉應(yīng)力或者只出現(xiàn)很小的拉應(yīng)力。但是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，往往在混凝土內(nèi)部引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力。有時(shí)溫度應(yīng)力可超過其它外荷載所引起的應(yīng)力，因此掌握溫度應(yīng)力的變化規(guī)律對(duì)于進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工極為重要。
　　三、溫度應(yīng)力的分析
　　按溫度應(yīng)力的形成過程可分為以下三個(gè)階段：
　　（1）早期：自澆筑混凝土開始至水泥放熱基本結(jié)束，一般約30天。這個(gè)階段的兩個(gè)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(shí)期在混凝土內(nèi)形成殘余應(yīng)力。
　　（2）中期：自水泥放熱作用基本結(jié)束時(shí)起至混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時(shí)止，這個(gè)時(shí)期中，溫度應(yīng)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(yīng)力與早期形成的殘余應(yīng)力相疊加，在此期間混凝上的彈性模量變化不大。
　　（3）晚期：混凝土完全冷卻以后的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期。溫度應(yīng)力主要是外界氣溫變化所引起，這些應(yīng)力與前兩種的殘余應(yīng)力相迭加。
　　按溫度應(yīng)力引起的原因可分為兩類：
　　（1）自生應(yīng)力：邊界上沒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：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。如箱梁頂板混凝土和護(hù)欄混凝土。
　　這兩種溫度應(yīng)力往往和混凝土的干縮所引起的應(yīng)力共同作用。混凝土的徐變使溫度應(yīng)力有相當(dāng)大的松馳，計(jì)算溫度應(yīng)力時(shí)，必須考慮徐變的影響。
　　大體積混凝土在溫度應(yīng)力作用下的兩種不利情況：
　　（1）產(chǎn)生表面裂縫
　　大體積混凝土澆注后一段時(shí)間，內(nèi)部水化熱不易散失，外部混凝土散熱較快，水化熱溫升隨壁（板）厚度增加而加大，混凝土內(nèi)外形成一定的溫度梯度。無論溫升階段或溫降階段，混凝土中心溫度總是高于混凝土表面溫度。根據(jù)熱脹冷縮原理，中心部分混凝土膨脹速率要比表面混凝土大。因此，混凝土中心與表面各質(zhì)點(diǎn)間的內(nèi)約束以及來自地基及其他外部邊界約束的共同作用，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)溫度梯度大到一定程度時(shí)，表面拉應(yīng)力超過混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土表面產(chǎn)生裂縫。在升溫階段，混凝土未充分硬化，彈性模量小，徐變影響較大。因此拉應(yīng)力較小，只引起混凝土表面裂縫。
　　（2）產(chǎn)生貫穿裂縫
　　隨著水泥水化反應(yīng)的結(jié)束及混凝土的不斷散熱，大體積混凝土由升溫階段過渡到降溫階段。溫度降低，混凝土體積收縮。由于混凝土內(nèi)部熱量是通過表面向外散發(fā)，降溫階段混凝土中心部分與表面部分的冷縮程度不同，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生較大的內(nèi)約束，同時(shí)地基與邊界條件也對(duì)收縮的混凝土產(chǎn)生較大外約束。內(nèi)外約束的作用，使收縮的混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力，隨混凝土的齡期增長(zhǎng)，抗拉強(qiáng)度增大。彈性模量增高，徐變影響減小。因此降溫收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力較大，易在混凝土中心部位形成較高拉應(yīng)力區(qū)，若此時(shí)的混凝土拉應(yīng)力大于混凝土此齡期的抗拉強(qiáng)度，則大體積混凝土產(chǎn)生貫穿裂縫。
　　大體積混凝土從澆筑到達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度為止，混凝土的抗拉強(qiáng)度與引起混凝土開裂的溫度應(yīng)力是以時(shí)間為自變量的函數(shù)。當(dāng)溫度應(yīng)力大于混凝土此齡期的抗拉強(qiáng)度，則混凝土產(chǎn)生裂縫，裂縫出現(xiàn)在受拉混凝土處。
　　如果通過合理措施控制混凝土拉應(yīng)力一直小于混凝土該齡期抗拉強(qiáng)度，就能保證混凝土不會(huì)產(chǎn)生溫度裂縫。
　　四、溫度的控制和防止裂縫的措施
　　為了防止裂縫，減輕溫度應(yīng)力可以從控制溫度和改善約束條件兩個(gè)方面著手。控制溫度的措施如下：
　　（1）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）拌合混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度；
　　（3）熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；
　　（4）在混凝土中埋設(shè)水管，通入冷水降溫；
　　（5）規(guī)定合理的拆模時(shí)間，氣溫驟降時(shí)進(jìn)行表面保溫，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度；
　　（6）施工中長(zhǎng)期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu)，在寒冷季節(jié)采取保溫措施；
　　改善約束條件的措施是：
　　（1）合理地分縫分塊；
　　（2）避免基礎(chǔ)過大起伏；
　　（3）合理的安排施工工序，避免過大的高差和側(cè)面長(zhǎng)期暴露；
　　此外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，防止表面干縮，特別是保證混凝土的質(zhì)量對(duì)防止裂縫是十分重要，應(yīng)特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫，出現(xiàn)后要恢復(fù)其結(jié)構(gòu)的整體性是十分困難的，因此施工中應(yīng)以預(yù)防貫穿性裂縫的發(fā)生為主。
　　為保證混凝土工程質(zhì)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措施之一。
　　許多外加劑都有緩凝、增加和易性、改善塑性的功能，我們?cè)诠こ虒?shí)踐中應(yīng)多進(jìn)行這方面的實(shí)驗(yàn)對(duì)比和研究，比單純的靠改善外部條件，可能會(huì)更加簡(jiǎn)捷、經(jīng)濟(jì)。
　　五、結(jié)束語(yǔ)
　　以上對(duì)混凝土的施工溫度與裂縫之間的關(guān)系進(jìn)行了理論和實(shí)踐上的初步探討，雖然學(xué)術(shù)界對(duì)于混凝土裂縫的成因和計(jì)算方法有不同的理論，但對(duì)于具體的預(yù)防和改善措施意見還是比較統(tǒng)一，同時(shí)在實(shí)踐中的應(yīng)用效果也是比較好的，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(jié)，結(jié)合多種預(yù)防處理措施，混凝土的裂縫是完全可以避免的。
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　參考文獻(xiàn)：
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