浅谈混凝土的温度裂缝与防治措施 宋珂 混凝土在市政工程桥梁及地下构筑 物的建设中占有重要地位。在大体积混 凝土中，温度应力及温度控制具有十分 种裂缝对结构承受荷载的影响较小，但对 耐久性损害大。 土本身温度达到２５℃～２６℃时混凝土内 便会产生大致在１ＯＭＰａ左右的拉应 １＿２按产生的机理分类 力），混凝土是一种脆性材料，抗拉强 重要的意义，这主要是体现在以下两方 混凝土裂缝按产生的机理分基本类 度是抗压强度的１门０左右，当表面收缩 面。首先，在施工中混凝土常常出现温 型有：塑性收缩裂缝、沉降收缩裂缝、 的混凝土受内部混凝土的约束将产生很 度裂缝，影响到结构的整体性和耐久 温度变化引起的裂缝、干燥收缩裂缝、 大的拉应力，当拉应力超过混凝土的抗 性。其次，在运转过程中，温度变化对 碳化收缩裂缝、化学反应裂缝、沉降裂 拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂 结构的应力状态具有显著的不容忽视的 缝、受冻裂缝、徐变裂缝、凝缩裂缝、 缝。由于原材料不均匀，水灰比不稳 影响，而经常遇到的主要是施工中的温 人为裂缝等等。 定，及运输和浇筑过程中的离析现象， 度裂缝。本文对施工中混凝土裂缝的成 ２裂缝形成的原因 在同一块混凝土中其抗拉强度又不均 因及其处理措施探讨如下： ２．１温度应力的变化规律 匀，存在着许多抗拉能力很低、易于出 １裂缝的种类 混凝土是粗骨料、细骨料、水泥、 现裂缝的薄弱部位。在钢筋混凝土中， １．１按产生的原因分类 水和气体组成的非均质性堆聚材料。混 拉应力主要是由钢筋承担，混凝土只是 混凝土裂缝按产生的原因可分为两 凝土浇筑后，在硬化过程中，水泥水化 承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝 种类型：由荷载产生的应力引起的裂缝 产生大量水化热，由于混凝土的体积较 土的边缘部位如果结构内出现了拉应 由变形变化引起的裂缝。 大，大量水化热聚集在混凝土内部而不 力，则须依靠混凝土自身承担。一般设 荷载变化引起的裂缝，包括施工和 易散发，导致内部温度急剧上升，而混 计中均要求不出现拉应力或者只出现很 使用阶段的动载和静载所引起的。变形变 凝土表面散热较快，这样就形成内外的 小的拉应力。但是在施工中混凝土由最 化引起的裂缝包括温度变化、不均匀下 较大温差，造成内部与外部热胀冷缩的 高温度冷却到运转时期的稳定温度，往 沉、受冻、钢材锈蚀、化学反应膨胀等引 程度不同，形成温度梯度，使混凝土表 往在混凝土内部引起相当大的拉应力。 起的，当裂缝出现后内应力得到释放，这 面产生一定的拉应力（实践证明当混凝 有时温度应力可超过其他外荷载所引起 并应有专职电工值班。 筒体上部顶升高度超过标高３７ｍ抗摆架 起重工、信号工、卷扬机操作人员应固 ４通风排烟安全措施 时，在钢平台上靠近简体外壁均匀设置 定，保证指挥统一，协调有序。 １）专人对作业场所进行监控，将 ４个止晃导向轮，顶轮紧贴简体外壁随 ４）在顶升过程中，应派人巡视各 有害气体及易燃、易爆气体控制在国家 筒体上升而滚动，通过转动止晃导向轮 层平台上止晃点，防止加固圈预留部位 环境保护规定的范围。同时为职工配备 后部的螺栓丝杆调节止晃导向轮的前后 与止晃点碰撞，导致简体倾斜。 防治有毒、有害气体的特殊劳动保护用 伸缩，从而实现校正或筒体顶升过 ５）现场各种起重机械，应由专人 品。 程中出现的倾斜。 负责，其他人员不得私自开动空压机、 ２）为了排除钢内筒与底座之间焊 ６顶升施工安全措施及注意事项 卷扬机、电动葫芦、阀门等。 接过程中产生的烟气，防止焊接人员发 １）在顶升之前，首先向打开空压 ６）在钢筒内部有人操作时，必须 生中毒，在钢内筒与气顶底座之间布置 机的储气罐内储气，当储气罐气压达到 保证两台风机正常运转，空气流通。 两条通风管道，通风管道一头与风机相 Ｏ．５～Ｏｌ７ＭＰａ时，方可对钢筒进行进气 结论：在钢内筒施工中必须事先做 连，另一头通进钢内筒与气顶底座之 阀操作，在充气阶段要保证储气罐内有 好安全预案，并对施工人员进行专业技 间，通过风机将密闭空间内产生的焊接 不低于０ ３ＭＰａ的气压。 术培训及安全知识交底，对施工过程中 烟气排出去，使新鲜空气补充进来。 ２）阀门操作人员应由专人负责， 的每一道环节进行严格的把关，针对各 ５纠偏止晃安全措施 在顶升及稳压过程中不得离开操作台， 个环节中不安全因素制定相应的预控措 在钢烟囱首节过标高３７ｍ抗摆架之 在组拼焊接过程中，应对管道、阀门、 施，才能确保施工安全和提高工程质 前，简体因重心较低，头重脚轻，为避 仪表进行检查，发现异常情况应及时处 量。图 免发生竖向垂直度偏斜，解决措施是： 理。 作者单位：河南省第二建设集团有 在操作平台与标高６３ｍ抗摆架之间，布 ３）起重工在钢内筒到达每层平台 限公司 置四根导向钢丝绳，下方用倒链拉紧使 前，应在平台上进行起重指挥，防止内 ［收稿日期：２０１１—０３—２４］ 钢内筒沿导向钢丝绳垂直向上运动。当 筒与平台碰撞：每一作业班组施工时， 的应力。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。 水降温。 备混凝土时，应优先采用预拌混凝土， 其质量应符合相关规定。对品质、种类 相同的混凝土，原则上要在同一预拌混 凝土厂订货。如在两家或两家以上的预 ５）规定合理的拆模时间，气温骤 降时进行表面保温，以免混凝土表面发 生急剧的温度梯度。 ２＿２温度应力的形成过程 温度应力的形成过程可分为以下 ６）施工中长期暴露的混凝土浇筑 块表面或薄壁结构，在寒冷季节采取保 温措施。 拌混凝土厂订货时，应保证各预拌混凝 土厂所用主要材料及配合比相同，制备 工艺条件基本相同。 ３ｌ２．３混凝土的早期养护 ３个阶段： １）早期。自浇筑混凝土开始至水 泥放热基本结束，一般约３０ｄ。这个阶 ３＿２控制混凝土裂缝的措施 段的特征一是水泥放出大量的水化热， 二是混凝土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）中期。自水泥放热作用基本结 束时开始至混凝土冷却到稳定温度时为 止。这个时期中，温度应力主要是由于 混凝土的冷却以及外界气温的变化而引 起，这些应力与早期所形成的残余应力 相叠加。此期间混凝土的弹性模量变化 不大。 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２种的残余应 力相叠加。 ２．３温度应力形成原因 温度应力形成的原因可分为两类： １）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。 ２）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 以上两种温度应力往往与混凝土的 干缩所引起的应力共同作用。 ３温度的控制和防止裂缝的措施 ３．１控制温度的措施 １）采用改善骨料级配，用千硬性 混凝土，掺混合料，加引气剂或塑化剂 等措施以减少混凝土中的水泥用量。 ２）拌合混凝土时对水或用水将碎 石冷却以降低混凝土的浇筑温度。 ３）热天浇筑混凝土时应减少浇筑 厚度，利用浇筑层面散热。 ４）在混凝土中埋设水管，通入冷 ３ｌ２．１设计方面的控制措施 １）设计时选择合适的混凝土强度 等级及水泥品种，尽量首先考虑矿渣水 泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥，使用中 热水泥或低热水泥。 ２）设计时要重点考虑建筑中易产 生裂缝的部位，尽量避免结构形状突变 防止产生应力集中，在结构转角和洞口 处增设构造钢筋。 ３）设计时合理控制构件的尺寸。 墙板和楼板厚度的增加，外墙延长米的 增长，混凝土浇筑面积的增大都将增大 裂缝出现的可能性。因此，在满足设计 要求的前提下减小构件尺寸。 ３ｌ２＿２施工方面的控制措施 １）根据混凝土流动性大的特点， 施工采用“分层定点、一个度、薄层浇 筑、循序推进、一次到顶”的斜面浇注 方法，以缩小混凝土暴露面积及加大浇 筑速度（要求每小时供应量满足需要） 以利缩小浇筑时间。 ２）合理选择混凝土的浇筑和捣实 方法，在浇筑柱、梁、板等相互连接的 不同深度构件时，如果不能在高度差处 设置施工缝，则宜分层浇筑，比如先浇 筑到梁底面，待沉降稍稳定后再往上浇 筑，其时间的间隔一般不小于２小时， 防止在构件的连接部位出现裂缝。 ３）按照设计要求严格控制混凝土配 比。混凝土的配比是保证混凝土强度极限 的最优的组分的比例。其中水和泥的用量 影响着混凝土的干缩变量。施工中严格控 制混凝土配比，可以有效地控制混凝土的 干缩变量，防止裂缝的产生。 ４）严格按施工规范要求合理把握 拆模时间。拆模时间对混凝土裂缝的产 生有重要影响。拆模时如发现表面微裂 缝、蜂窝、麻面、露筋，要及时补抹水 泥浆。杜绝过早拆模和过早上荷载。 ５）严格控制混凝土的制备。在制 混凝土的保温对防止表面早期裂缝 尤其重要。从温度应力观点出发，保温 应达到下述要求： １）防止混凝土内外温度差及混凝 土表面梯度，防止表面裂缝。 ２）防止混凝土超冷，应尽量设法 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。 ３）防止老混凝土过冷，以减少新 老混凝土间的约束。 混凝土的早期养护，其主要目的在 于保持适宜的温湿条件，从而达到两个方 面的效果，一方面是使混凝土免受不利 温、湿度变形的侵袭，防止有害的冷缩和 干缩；另一方面是使水泥水化作用顺利进 行，以期达到设计的强度和抗裂能力。 适宜的温、湿度条件是相互关联 的。混凝土的保温措施常常也有保湿的 效果。 从理论上分析，新浇混凝土中所含 水分完全可以满足水泥水化的要求而有 余。但由于蒸发等原因常引起水分损 失，从而推迟或妨碍水泥的水化，表面 混凝土最容易而且直接受到这种不利影 响。因此，混凝土浇筑后的最初几天是 养护的关键时期。 ４结束语 虽然学术界对于混凝土裂缝的成因 和计算方法有不同的理论，但对于具体 的预防和改善措施意见还是比较统一。 同时在实践中的应用效果也是比较好 的，具体施工中要靠施工人员多观察、 多比较，出现问题后多分析、多总结， 结合多种预防处理措施，混凝土的裂缝 是可以避免的。图 作者单位：郑州市市政工程总公司 ［收稿日期：２Ｏｌｌ—Ｏ３—２１】
