混凝土施工中溫度裂縫的分析與控制

王小五

（山西一建集團有限公司， 山西 太原 030006）

任何工程的施工中混凝土都為主要的施工材料，采用混凝土進行施工在保障施工質量的前提下能對施工建筑物的安全性和牢固性以及耐久性進行提升， 如果不能對混凝土施工質量進行保障， 也就不能對施工的總質量進行保障。 通過對我國以往的建筑工程施工研究發(fā)現(xiàn)， 施工的過程中多種因素都會造成混凝土裂縫問題的出現(xiàn)， 其中溫度因素是產(chǎn)生裂縫出現(xiàn)的主要原因， 針對這種情況， 為了對混凝土施工質量進行保障， 就要對由于溫度因素而引起的混凝土裂縫問題進行分析， 以此來從問題的分析中制定出合理地解決措施。

1 混凝土裂縫的種類

工程施工過程具有施工環(huán)節(jié)多和施工難度大的特點， 在施工的過程中也會有著多種因素對施工質量產(chǎn)生影響， 混凝土的施工貫穿于整個工程施工過程中，所以在工程進行的過程中裂縫問題較為常見， 當工程施工出現(xiàn)裂縫問題時不但會降低工程的質量， 也會留下較大的安全隱患， 因此不利于施工企業(yè)的長期發(fā)展， 通過對我國以往的混凝土工程施工研究發(fā)現(xiàn)， 其常見的裂縫問題有以下幾種。

第一， 根據(jù)對工程有害程度進行分析可以將混凝土裂縫分為有害裂縫和無害裂縫兩種， 有害裂縫相比于無害裂縫來說對于工程的影響更大， 有害裂縫主要說的是裂縫寬度較大的裂縫， 無害裂縫就是裂縫寬度較小的裂縫， 不論是有害裂縫還是無害裂縫都會對混凝土工程的耐久性和牢固性產(chǎn)生影響。 其次， 對于裂縫的分類也可以從裂縫產(chǎn)生的時間來進行， 通過產(chǎn)生的時間可以將混凝土分為早期裂縫、 中期裂縫和晚期裂縫等幾種。

第二， 根據(jù)裂縫的深度對混凝土裂縫進行分類可以分為表面裂縫和淺層裂縫以及貫穿裂縫， 其中表面裂縫就是指在混凝土表面所產(chǎn)生的裂縫， 該裂縫問題不會對混凝土的質量產(chǎn)生較大影響， 只會對混凝土的表面美觀度產(chǎn)生影響。 淺層裂縫相比于表面裂縫對于混凝土的質量影響較大， 當淺層裂縫問題出現(xiàn)之后得不到有效地治理時， 長時間的發(fā)展下也會變化為深度裂縫。 貫穿裂縫就是所產(chǎn)生的裂縫在混凝土中貫穿，當出現(xiàn)這種裂縫問題時就說明混凝土的內(nèi)部結構發(fā)生了破壞， 不但會造成滲水的問題也不能對工程的耐久性進行保障。

第三， 溫度的不斷變化也會造成混凝土裂縫的出現(xiàn)， 由于溫度變化所產(chǎn)生的混凝土裂縫在初期并不會對工程的質量產(chǎn)生較大的影響， 如果在施工的過程中沒有對已經(jīng)產(chǎn)生的裂縫問題進行補救， 在混凝土裂縫問題嚴重的情況下就會造成滲水的情況出現(xiàn)。

2 混凝土施工中溫度裂縫產(chǎn)生的原因

工程項目中的混凝土施工通常情況下是在露天環(huán)境中進行的， 所以不論是天氣變化還是混凝土自身都可能會造成裂縫問題的出現(xiàn)， 通過對以往的混凝土施工研究發(fā)現(xiàn)， 其混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因主要有以下幾個方面。

第一， 水泥水化熱。 在混凝土的施工過程中多數(shù)的施工環(huán)節(jié)都會進行混凝土的澆筑工作， 其澆筑工作進行的面積也較大， 澆筑的過程中混凝土自身會發(fā)生水化熱反應， 前期的澆筑工作進行時由于混凝土的彈性和強度還相對較低， 所以在水化熱的反映中就會出現(xiàn)裂縫問題。 澆筑完成之后混凝土的彈性和抗伸拉性也會提升， 如果這種情況下混凝土自身的抗伸拉性如果還是不能與溫度應力進行抵抗也會造成裂縫問題的出現(xiàn)。

第二， 施工環(huán)境溫度的影響。 在混凝土的施工過程中施工環(huán)境溫度對施工質量有著極為重要的影響，不論是日照還是驟降溫度都會造成混凝土溫度裂縫的出現(xiàn)。 在混凝土的施工過程中一天之中的光照始終處于變化的過程中， 其中不論是太陽的照射角度還是溫度和風速都會產(chǎn)生變化， 在一些施工面積較大的混凝土施工中， 當混凝土施工受到的光照不均勻時就會由于混凝土自身溫度不同而從熱脹冷縮的問題中導致裂縫的出現(xiàn)。

驟降溫度影響簡單來說就是在混凝土的施工過程中由于溫度變化過快而導致的裂縫問題出現(xiàn)， 在混凝土的施工過程中當在混凝土沒有干透的情況下施工環(huán)境突然變冷， 就會導致混凝土的表面溫度急速下降，而在混凝土凝固的過程中其混凝土的內(nèi)部會產(chǎn)生較大的熱能， 這時就會導致混凝土的內(nèi)部溫度和外部溫度之間的差距過大而導致裂縫的出現(xiàn)。 其次， 在晝夜溫度變化較大的地區(qū)進行混凝土的施工也會造成混凝土溫度裂縫的出現(xiàn)， 混凝土在凝固的過程中由于表面的溫度與空氣直接接觸所以凝固的速度較快， 而混凝土的內(nèi)部溫度由于不直接與空氣進行接觸所以凝固較慢， 而在夜晚時間天氣逐漸變冷的情況下混凝土的表面溫度也會逐漸的下降， 這時也會由于混凝土內(nèi)部和外部溫度過大而造成溫度裂縫的出現(xiàn)。

第三， 混凝土收縮變形產(chǎn)生的影響， 在混凝土施工完成之后凝固的過程中當混凝土自身所具備的水分較多， 那么在凝固過程中水分的揮發(fā)工作中就會導致混凝土自身產(chǎn)生收縮變形的情況， 混凝土收縮和變形的情況下當氣候條件較為干燥就會由于混凝土自身內(nèi)部水分蒸發(fā)過猛而導致收縮變形情況加劇造成溫度裂縫的出現(xiàn)， 這種情況所造成的溫度裂縫具有較強的不規(guī)則性。

第四， 混凝土養(yǎng)護工作力度不足。 要想對混凝土施工質量進行保障除了從施工技術提升和施工管理工作合理進行中來實現(xiàn)也要做好混凝土的養(yǎng)護工作， 這是由于在混凝土施工完成之后到混凝土完全凝固要經(jīng)過一段時間， 在養(yǎng)護工作的進行中如果沒有在混凝土的表面進行薄膜的覆蓋就會在外界溫度的影響下造成溫度裂縫的出現(xiàn)， 這種情況所導致的溫度裂縫問題形成有兩個方面原因， 一是沒有做好混凝土的保溫處理而使得內(nèi)外部溫差過大而產(chǎn)生熱脹冷縮情況造成溫度裂縫出現(xiàn)， 另一種是在寒冷和大風的天氣下混凝土自身的水分流失過快而造成的裂縫出現(xiàn)。

3 溫度應力分析

溫度應力可以分為兩種類型， 第一種是自身應力， 第二種是約束應力， 自身應力簡單來說就是內(nèi)部溫度變化分為非線性的分布， 所以在各個構件的互相約束過程中就會導致自身的結構變形而造成溫度應力的出現(xiàn)， 約束應力就是混凝土的施工過程中， 外界因素對內(nèi)部結構產(chǎn)生影響使得結構不能自由變形而產(chǎn)生的應力。 根據(jù)對混凝土施工過程研究發(fā)現(xiàn)， 其溫度應力所產(chǎn)生的主要過程主要由下所示。

第一， 早期階段。 早期階段就是混凝土的澆筑環(huán)節(jié)， 在混凝土澆筑完成之后其自身所發(fā)生的反應通常會持續(xù)一個月左右， 混凝土中的水泥材料在凝固的過程中會持續(xù)地放熱， 水泥放熱的過程中會產(chǎn)生較大的水化熱來提升混凝土自身的彈性模量， 該過程中就會在混凝土的內(nèi)部產(chǎn)生殘余應力。

第二， 中期階段。 中期階段就是混凝土澆筑完成之后至其內(nèi)部水化熱反應到平穩(wěn)的過程， 這個階段中的溫度應力產(chǎn)生主要是來自于混凝自身的變化和外界的溫度變化。 第三個階段為晚期階段， 該階段所產(chǎn)生的溫度應力主要也是由于外界環(huán)境所導致。

混凝土工程施工中的主要構件有墻、 柱、 梁和板、 在溫度應力的影響下使得墻和柱等構件發(fā)生變形時， 由于該部位結構具有較強的靈活性， 所以不會給工程的總體質量帶來較大的影響， 而當梁和板在溫度應力的作用下發(fā)生結構變形時就會在內(nèi)部構件受到束縛和壓迫的過程中由于內(nèi)部壓力過大而造成變形和裂縫情況出現(xiàn)。

4 混凝土施工中溫度裂縫的預防控制

4.1 合理選用施工原材料

混凝土施工中溫度裂縫的出現(xiàn)與使用的原材料質量也有著直接的聯(lián)系， 因此為了對施工中的溫度裂縫問題進行有效控制， 就要合理地對施工原材料進行選用， 根據(jù)研究可知水泥和骨料為混凝土材料中使用的主要原材料， 為了保障原材料的質量， 在對水泥材料進行選擇時應該優(yōu)先選擇使用低熱礦渣水泥和中熱硅酸鹽水泥， 這兩種水泥具有較強的抗裂性能和強度，應用在混凝土的施工中不但能夠保證混凝土的施工質量， 也能有效地避免溫度裂縫的出現(xiàn)。 混凝土施工過程中， 溫度裂縫出現(xiàn)的主要原因之一是由于水化熱原因造成， 而低熱礦渣水泥和中熱硅酸鹽水泥具有的水化熱較低， 這種水化熱較低的性質雖然能夠避免溫度裂縫的出現(xiàn)， 但在施工的過程中也會造成析水現(xiàn)象的出現(xiàn)。 析水現(xiàn)象會對工程的總體質量產(chǎn)生嚴重的影響， 面對這種情況為了避免溫度裂縫出現(xiàn)， 就要在低熱礦渣水泥使用的過程中適當?shù)奶砑臃勖夯一蛘邏A水劑等材料。

對骨料材料進行選擇時， 通常都是使用細骨料或者粗骨料兩種， 細骨料主要指的是中砂， 粗骨料指的是碎石， 細骨料相比于粗骨料來說起到的作用更多。為了保證混凝土施工的質量， 在對骨料進行選擇時不論是細骨料的選擇還是粗骨料的選擇， 其最低粒徑和最大徑粒都要在標準的要求之內(nèi)。

4.2 合理選擇和配比混凝土原材料

配比和拌和過程也是對混凝土質量產(chǎn)生影響的重要環(huán)節(jié)， 為了減少混凝土施工過程中溫度裂縫的出現(xiàn)， 就要做好混凝土的配比工作。 在配比工作進行之前應該對混凝土制造的現(xiàn)場進行清理， 確保混凝土施工現(xiàn)場和需求相符之后才能進行后續(xù)的工作。 當對原材料配合比確定完成之后， 也要對混凝土的強度等級以及和易性等要求進行分析， 這樣才能通過分析結果來合理地對水灰比中的水泥用量進行控制。 混凝土配比的過程中除了要用到水泥和骨料也要用到石子， 在石子的選擇時應該要保障石子具有較好的級配度。

拌和工作進行的過程中不論是溫度還是速度都會對配比的質量產(chǎn)生影響， 工作進行的過程中為了避免溫度影響對混凝土質量進行降低， 在攪拌的過程中應該將水溫控制在合理的范圍之內(nèi)， 水溫的控制對于混凝土水化熱的控制有著極為重要的作用， 攪拌工作進行時， 一般情況下使用的水溫最低是在四攝氏度左右， 最高在13℃左右。

混凝土原材料中的骨料具有一定的吸水性， 如果在攪拌的過程中所使用的骨料吸收率較大， 那么就會從提升混凝土干縮性中引發(fā)裂縫問題的出現(xiàn)， 針對這種情況可以采用水泥漿來進行控制， 這樣能夠有效的對混凝土的干縮性進行降低， 采用水泥漿進行控制工作時雖然有著一定的作用， 但由于該方式主要是使用在混凝土骨料較大的情況下， 所以也具有一定的局限性。

攪拌工作進行的過程中也要適當?shù)倪M行澆搗， 為了減少混凝土的空隙率， 在澆搗工作進行的過程中要加大混凝土的澆搗力度， 這樣才能從減少混凝土內(nèi)部空隙率中對混凝土的抗裂性和強度進行提升。

4.3 澆筑過程的控制

通過對混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因研究可以得知， 在混凝土施工過程中其溫度的變化是造成溫度裂縫出現(xiàn)的重要原因之一， 因此為了避免混凝土施工過程中溫度裂縫的出現(xiàn)， 應該在工程建設時對建筑的溫度進行嚴格控制。 澆筑工作進行的過程中， 當澆筑的面積較大或澆筑厚度較高時就不能保證混凝土進行有效地散熱， 要避免這種情況造成的裂縫問題在工作之前應該對澆筑工作的面積和厚度進行分析， 保障澆筑面積和厚度在合理的范圍之內(nèi)后再進行澆筑工作。 澆筑完成之后， 為了避免混凝土出現(xiàn)內(nèi)外部溫差過大而造成裂縫問題出現(xiàn)， 應該在混凝土內(nèi)進行循環(huán)冷水水管的埋設， 以此通過冷水水管來對混凝土內(nèi)部溫度進行降低。

4.4 優(yōu)化拆模時間

在當前的建筑工程施工中， 為了提升施工材料的利用率， 一般都會將模板拆除的時間進行提升， 這樣才能確保模板具有更高的周轉率。 如果在模板拆除的過程中混凝土溫度相比于室外氣溫較高時， 那么相應的工作人員應該對拆模的時間進行延長， 這是由于在溫差較大的情況下進行模板的拆除會使得混凝土表面的溫度驟降而造成內(nèi)外部溫差過大的情況出現(xiàn)， 當溫差過大時就會產(chǎn)生溫度裂縫， 因此為了避免拆模施工中混凝土溫度裂縫的出現(xiàn)， 就要根據(jù)工作的實際氣候情況對拆模時間進行確定或者在模板拆除之后對混凝土工程進行合理地保溫處理， 以此避免混凝土表面溫度驟降而引起熱脹冷縮問題造成裂縫出現(xiàn)。

4.5 改善約束條件

溫度應力也是造成溫度裂縫出現(xiàn)的重要因素， 因此在混凝土施工過程中， 為了避免溫度應力而造成溫度裂縫的出現(xiàn)， 相關的工作人員在施工的過程中要合理應用分縫措施來對溫度應力進行降低。 在分縫措施開展的過程中還要將澆筑工作來分層進行， 這樣能夠從減少混凝土約束中實現(xiàn)混凝土的快速散熱。 如果在分縫措施進行之前已經(jīng)完成了混凝土澆筑施工， 這種情況下為了避免溫度應力造成裂縫的情況， 應該在終凝階段進行二次振搗， 二次振搗工作的主要目的就是對混凝土中的空隙和水分進行排出， 這樣能夠對混凝土的凝聚力和抗伸拉性進行提升。 除此之外在混凝土施工的早期階段， 也要對混凝土的溫度環(huán)境和濕度進行控制， 這樣能從避免冷縮變化和干縮變化中減少裂縫產(chǎn)生。

4.6 合理應用添加劑

對混凝土溫度裂縫進行控制除了從施工過程中進行， 也可以通過對一些添加劑的使用來提升混凝土自身的抗伸拉性以及耐久性， 當混凝土自身具有較強的抗伸拉性和耐久性時， 就能對開裂和裂縫的問題進行緩解。 添加劑的使用中可以使用減水防裂劑， 減水防裂劑的主要作用是對骨料和水泥漿之間的粘結力進行提升， 進而使得所配制出的混凝土具有較高的抗裂性。 對混凝土收縮產(chǎn)生較大影響的為水灰比， 通過對減水防裂劑的使用也能對混凝土中的水分進行有效地減少， 因此能避免干縮變化而造成的裂縫出現(xiàn)。

除了對減水防裂劑進行使用也可以使用一些其他的外加劑， 通過對外加劑的合理使用能夠對混凝土的和易性進行提升， 一些特殊的外加劑也能在混凝土表面形成一層薄膜， 進而使得水分蒸發(fā)和干燥收縮等問題進行有效降低。 雖然外加劑的使用能夠有效地對溫度裂縫問題進行避免， 但要保障使用具有較好的效果也要對添加劑的劑量進行合理地控制。

5 混凝土施工中溫度裂縫的后期養(yǎng)護

混凝土保溫保濕工作是從降低混凝土內(nèi)外部溫差工作中對溫度裂縫問題進行避免， 當混凝土的施工是在冬季進行時， 應該在澆筑工作完成之后采用相關的設備做好保溫工作， 以此來對混凝土內(nèi)外溫差進行降低。 進行混凝土二次抹光時， 需要對覆蓋物進行揭開， 當二次抹光工作完成之后要再次進行覆蓋。 通常情況下養(yǎng)護工作一般是在14d 左右， 只有保證了充足的養(yǎng)護時間， 才能對控制混凝土裂縫具有強大的幫助。

為了避免混凝土施工過程中出現(xiàn)起伏過大的問題， 應該確保混凝土劃塊分縫具有合理性， 這就要求了相應工作人員在施工的過程中， 應該按照合理的施工順序進行混凝土的調度和控制。 模板拆除工作是造成裂縫出現(xiàn)最為重要的環(huán)節(jié)， 為了避免模板拆除后混凝土裂縫的出現(xiàn)， 在工作完成之后， 要注意對混凝土表面溫度進行保溫工作。 養(yǎng)護工作進行的過程中， 如果遇到下雨天氣， 為了避免雨水對混凝土表面的漿料進行沖刷， 應該在混凝土表面覆蓋一層塑料膜。

6 結語

綜上所述， 混凝土作為工程施工中的主要施工材料對施工的質量有著重要的影響， 通過對我國以往的工程施工研究分析發(fā)現(xiàn)在施工的過程中有多種因素會對混凝土產(chǎn)生影響而造成溫度裂縫的出現(xiàn)， 當混凝土出現(xiàn)溫度裂縫問題時就會對自身的耐久性和牢固性進行降低， 針對這種情況為了避免溫度裂縫的出現(xiàn)， 可以從對施工原材料進行合理選擇、 對配比工作進行合理提升、 對澆筑過程進行合理控制以及對拆模時間進行合理優(yōu)化等方式中來實現(xiàn)。