建筑期刊征稿混凝土的溫度裂縫

　　本篇文章是由《基建管理優(yōu)化》發(fā)表的一篇建筑論文，創(chuàng)刊于1989年，立足上海、聯(lián)合華東、面向全國，并擁有全國一流的基建管理研究陣營：10多位國家有關(guān)部委領(lǐng)導任顧問;200多名副教授、高級工程師等以上職稱的專家、學者組成的編輯委員會;100多名教授、研究員等全國著名專家、學者和廳局級以上干部組成的常務(wù)編委會。真是精英薈萃，群芳競艷!

　　摘 要：通過多年的現(xiàn)場觀察，通過查閱有關(guān)混凝土內(nèi)部應(yīng)力方面的專著，對混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因、現(xiàn)場混凝土溫度的控制和預防裂縫的措施等進行了闡述。

　　關(guān)鍵詞：混凝土;溫度應(yīng)力;裂縫控制

　　混凝土在現(xiàn)代工程建設(shè)中占有重要地位。而在今天，混凝土的裂縫較為普遍，在橋梁工程中裂縫幾乎無所不在。盡管我們在施工中采取各種措施，小心謹慎，但裂縫仍然時有出現(xiàn)。究其原因，我們對混凝土溫度應(yīng)力的變化注意不夠是其中之一。

　　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，在運轉(zhuǎn)過程中，溫度變化對結(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，因此本文僅對施工中混凝土裂縫的成因和處理措施做一探討。

　　1 裂縫的產(chǎn)生原因

　　混凝土中產(chǎn)生裂縫有多種原因，主要是溫度和濕度的變化，混凝土的脆性和不均勻性，以及結(jié)構(gòu)不合理，原材料不合格(如堿骨料反應(yīng))，模板變形，基礎(chǔ)不均勻沉降等。

　　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，又會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力。當這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時，即會出現(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)護不周、時干時濕，表面子縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束;也往往導致裂縫。混凝土是一種脆性材料，抗拉強度是抗壓強度的1/10左右，短期加荷時的極限拉伸變形只有(0.6~1.0)×104，長期加荷時的極限位伸變形也只有(1.2~2.0)×104。由于原材料不均勻，水灰比不穩(wěn)定，及運輸和澆筑過程中的離析現(xiàn)象，在同一塊混凝土中其抗拉強度又是不均勻的，存在著許多抗拉能力很低，易于出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。在鋼筋混凝土中，拉應(yīng)力主要是由鋼筋承擔，混凝土只是承受壓應(yīng)力。

　　2 溫度應(yīng)力的分析

　　根據(jù)溫度應(yīng)力的形成過程可分為以下三個階段：(1)早期：自澆筑混凝土開始全水泥放熱基本結(jié)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，二是混凝土彈性模量的急劇變化。出于彈性模量的變化，這一時期在混凝土內(nèi)形成殘余應(yīng)力。(2)晚期：混凝土完全冷卻以后的運轉(zhuǎn)時期。

　　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。根據(jù)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。例如，橋梁墩身，結(jié)構(gòu)尺寸相對較大，混凝土冷卻時表面溫度低，內(nèi)部溫度高，在表面出現(xiàn)拉應(yīng)力，在中間出現(xiàn)壓應(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欄混凝土。

　　3 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方面著手。

　　控制溫度的措施如下：(1)采用改善骨料級配，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)拌合混凝土時加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度;(3)熱天澆筑混凝土時減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱;(4)在混凝上中埋設(shè)水管，通入冷水降溫;(5)規(guī)定合理的拆模時間，氣溫驟降時進行表面保溫，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合理的安排施了工序，避免過大的高差和側(cè)面長期暴露。此外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加強養(yǎng)護，防止表面干縮，特別是保證混凝土的質(zhì)量對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)后要恢復其結(jié)構(gòu)的整體性是十分困難的，因此施廠中應(yīng)以預防貫穿性裂縫的發(fā)生為主。