混凝土溫度裂縫成因探析及防治

陸艷敏

【摘 要】目前，建筑工程中混凝土施工過程如果不采取科學(xué)合理的控制措施，那么出現(xiàn)混凝土裂縫的現(xiàn)象就不可避免，而導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫的主要因素有多個(gè)方面。本篇文章主要針對混凝土溫度裂縫成因探析以及防治進(jìn)行了全面詳細(xì)的探討，以期為其他工程提供參考。

【關(guān)鍵詞】混凝土；裂縫；措施

混凝土是現(xiàn)代工程所主要使用的建設(shè)材料，混凝土應(yīng)用的范圍較廣，但是混凝土在構(gòu)件上所呈現(xiàn)出的裂縫現(xiàn)象也較為普遍。盡管有時(shí)候在進(jìn)行施工的過程中已經(jīng)采取了一定的措施來對其進(jìn)行控制，但是混凝土裂縫等現(xiàn)象仍然會(huì)出現(xiàn)。在對混凝土成型的原理進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，對混凝土凝固過程中，導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)的主要因素就在于溫度，而加強(qiáng)對溫度的控制，能夠變相的達(dá)到對裂縫進(jìn)行控制的目的。下文主要針對混凝土溫度裂縫的具體成因和防治措施進(jìn)行了探討。

1.裂縫的原因

混凝土在凝固的過程中，促使其出現(xiàn)裂縫的因素較多，但是影響最大的就是混凝土內(nèi)部溫度和濕度所發(fā)生的劇烈變化，同時(shí)還有著混凝土的不均勻性和脆性、原料不合格、模板變形、基礎(chǔ)不均勻、施工工藝較差等多個(gè)方面的因素。

混凝土在施工完成之后的硬化期間，其水泥會(huì)釋放出大量的熱量，也就是水化熱現(xiàn)象，這些因素的存在促使其混凝土構(gòu)件的溫度在不斷的上升，最后導(dǎo)致混凝土的表面出現(xiàn)劇烈不均勻的拉應(yīng)力。而混凝土在硬化的后期的過程中，其構(gòu)件由于受到了混凝土上方其他方面的約束，從而使得混凝土的內(nèi)部同樣也出現(xiàn)了不同程度的拉應(yīng)力。而混凝土在經(jīng)歷了拉應(yīng)力上升和拉應(yīng)力下降之后，結(jié)構(gòu)的表面部分也就出現(xiàn)了裂縫。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)不合理、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。混凝土是一種脆性材料，抗拉強(qiáng)度是抗壓強(qiáng)度的1/10左右，短期加荷時(shí)的極限拉伸變形只有（0.6～1.0）×104， 長期加荷時(shí)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(yùn)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(qiáng)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。

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(gè)階段：

（1）早期：自澆筑混凝土開始至水泥放熱基本結(jié)束。這個(gè)階段的兩個(gè)特征，一是水泥放出大量的水化熱，二是混凝上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。

3.溫度的控制和防止裂縫的措施

（1）新澆筑結(jié)構(gòu)的早期拆模過程，會(huì)在其表面上引起巨大的拉應(yīng)力，從而出現(xiàn)溫度沖擊的現(xiàn)象。而混凝土在進(jìn)行澆筑的初期階段，其水化熱在這一過程中不斷的散發(fā)，混凝土的表面就會(huì)出現(xiàn)巨大的拉應(yīng)力，而在這一過程中，其混凝土表面的溫度通常較高，如果在這個(gè)過程中將其模板完全拆除，那么表面溫度劇烈降低，從而導(dǎo)致溫度梯度的現(xiàn)象出現(xiàn)，其混凝土的表面則會(huì)形成一層附加的拉應(yīng)力，拉應(yīng)力在和水化熱現(xiàn)象所導(dǎo)致的應(yīng)力疊加之后，再加上混凝土表面水分蒸發(fā)過快所出現(xiàn)的干縮，促使混凝土表面所存在的拉應(yīng)力已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超標(biāo)，有引發(fā)大面積裂縫的可能性。但在實(shí)際施工的過程中，如果在將混凝土的模板直接拆除之后，就在其表面覆蓋上一層輕型的保溫材料，就能夠極為有效的避免混凝土表面出現(xiàn)快速干縮等現(xiàn)象，所帶來的裂縫控制效果極為明顯。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?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。

（2）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)面長期暴露。

（3）對混凝土自身的性能進(jìn)行加強(qiáng)，增大其抗裂性能，不斷對其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，能夠最大限度的避免混凝土表面出現(xiàn)干縮現(xiàn)象，尤其是對于混凝土質(zhì)量來說，避免混凝土裂縫的出現(xiàn)，是一根極其重要的因素，尤其是貫穿性裂縫。使用外加劑是減少開裂的措施之一：

1）混凝土中存在大量毛細(xì)孔道，水蒸發(fā)后毛細(xì)管中產(chǎn)生毛細(xì)管張力，使混凝土干縮變形。增大毛細(xì)孔徑可降低毛細(xì)管表面張力，但會(huì)使混凝土強(qiáng)度降低。

2）水灰比是影響混凝土收縮的重要因素，使用減水防裂劑可使混凝土用水量減少25%。

3）水泥用量也是混凝土收縮率的重要因素，摻加減水防裂劑的混凝土在保持混凝土強(qiáng)度的條件下可減少15%的水泥用量，其體積用增加骨料用量來補(bǔ)充。

4）減水防裂劑可以改善水泥漿的稠度，減少混凝土泌水，減少沉縮變形。

5）提高水泥漿與骨料的粘結(jié)力，提高的混凝土抗裂性能。

4.混凝土的早期養(yǎng)護(hù)

根據(jù)調(diào)查結(jié)果來看，混凝土中所出現(xiàn)的常見裂縫，通常都保持著不同的裂縫深度，而這些不同裂縫產(chǎn)生的主要原因基本上都是由于溫度的梯度所導(dǎo)致，并且在寒冷地區(qū)進(jìn)行施工的時(shí)候，如果混凝土遭遇了突然的降溫，那么也同樣有可能會(huì)導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)。所以說，對云混凝土來說，其保溫措施能夠起到極為良好的預(yù)防混凝土裂縫的目的。

從溫度應(yīng)力觀點(diǎn)出發(fā)，保溫應(yīng)達(dá)到下述要求：

（1）防止混凝土內(nèi)外溫度差及混凝土表面梯度，防止表面裂縫。

（2）防止混凝土超冷，應(yīng)該盡量設(shè)法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土使用期的穩(wěn)定溫度。

（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(yǎng)護(hù)，主要目的在于保持適宜的溫濕條件，以達(dá)到兩個(gè)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。一方面使水泥水化作用順利進(jìn)行，以期達(dá)到設(shè)計(jì)的強(qiáng)度和抗裂能力。

5.結(jié)束語

綜上所述，上文對混凝土成型過程中的裂縫關(guān)系進(jìn)行了深入探討，并且對于其中的理論也進(jìn)行了初步的闡述，就目前來說，雖然學(xué)術(shù)界對于混凝土產(chǎn)生裂縫的具體原因和計(jì)算方式都有著一定的差別。但就對于如何對混凝土施工過程中的裂縫進(jìn)行控制的措施還是保持著基本相同的處理意見，并且這類方法在經(jīng)過實(shí)踐之后，也同樣發(fā)現(xiàn)了其自身所具有的良好理論，根據(jù)綜合意見來看，只要在混凝土施工過程中能夠采取有效的預(yù)防措施，那么混凝土裂縫就能夠得到最大限度的控制。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

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