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【摘要】混凝土在现代建设中占有重要地位，随着钢结构等新型材料的不断使用，但混凝土具有无可替代的作用，仍然被广泛使用。混凝土的裂缝较为普遍，尽管在施工过程中采取各种措施，但裂缝时有出现，我们对混凝土温度应力的变化注意不够是其中之一。
在大体积混凝土中，温度应力及温度控制更为重要。这主要是由于两方面的原因：首先，在施工中混凝土常常出现温度裂缝，影响到结构的整体性和耐久性；其次，在运转过程中，温度变化对结构的应力状态具有显著的不容忽视的影响，主要是施工中的温度裂缝，因此，本文仅对施工中混凝土裂缝的成因和处理措施做探讨。
【关键词】混凝土；裂缝；温度应力；控制
1、裂缝产生的原因
混凝土中产生裂缝有多种原因，主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，以及结构不合理，原材料不合格，模板变形，基础不均匀沉降等。
（1）混凝土硬化期间水泥释放大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，又会在混凝土内部出现拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，就会出现裂缝。
（2）许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如果养生不周，时干时湿，表面干缩变形受到内部混凝土的约束，也会出现裂缝。
（3）混凝土是一种脆性材料，抗拉强度是抗压强度的1/10～1/20，且混凝土等级越高，该比值越小，短期加荷时的极限拉伸变形只有（0.6～1.0）×10-4，长期加荷时的极限拉伸变形也只有（1.2～2.0）×10-4。
（4）由于原材料不均匀，水灰比不稳定及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的，抗拉能力很低，容易出现裂缝的薄弱部位。
（5）在钢筋混凝土中，拉应力主要是由钢筋承担，混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝土的边缘部位，如果结构内出现拉应力，则须依靠混凝土自身承担。在施工中混凝土的最高温度冷却到运转时期的稳定温度，往往在混凝土内部引起相当大的拉应力，有时温度应力可超过其他外荷载所引起的应力，因此掌握温度应力的变化规律对于合理的施工极为重要。
2、温度应力的分析
（一）温度应力的形成过程可分为以下三个阶段：
（1）早期：自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约30天。这个阶段的两个特征：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至混凝土冷却稳定温度时止，在这个时期，温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化引起，这些应力与中期形成的残余应力相叠加，在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引起，这些应力与前两种的残余应力相叠加。
（二）温度应力引起的原因可分为两类
（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，由于结构本身相互约束而出现的温度应力。
（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。
这两种温度应力往往和混凝土的干缩引起的应力共同作用，要根据已知的温度准确分析出温度应力的分布、大小是一项比较复杂的工作。在大多数情况下，需要依靠模型试验或数值计算。混凝土的徐变使温度应力有相当大的松弛，计算温度应力时，必须考虑徐变的影响。
3、温度的控制和防止裂缝的措施
（一）为了防止裂缝，减轻温度应力从控制温度和改善约束条件两个方面着手。
①控制温度的措施：
（1）拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度；
（2）采用改善骨料级配，用干硬性混凝土，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；
（3）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；
（4）在混凝土中埋设水管，通入冷水降温；
（5）热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑面散热；
（6）在寒冷季节施工，对长期暴露的混凝土表面或薄壁结构，采取保温措施。
②改善约束条件的措施是：
（1）避免基础过大起伏；
（2）合理分缝分块；
（3）合理安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露。
（二）改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加强养护，防止表面干裂，特别是保证混凝土的质量对防止裂缝是十分重要的，应特别注意避免产生贯穿裂缝，出现裂缝后要恢复其结构的整体性是十分困难的。
（三）在混凝土的施工中，为了提高模板的周转率，往往要求新浇筑的混凝土尽早拆模。当混凝土温度高于外界气温时应适当考虑拆模时间，以免引起混凝土表面的早期裂缝，新浇筑的混凝土早期拆模表面温度高，在表面引起很大的拉应力，出现“温度冲击”现象。在混凝土浇筑初期，由于水化热的散发，表面引起相当大的拉应力，此时表面温度比外界气温高，此时拆模表面温度骤降，必然引起温度梯度，从而在表面产生拉应力，与水化热叠加，再加上混凝土干裂，表面的拉应力达到很大的数值，此时了导致裂缝的危险，如果在拆模后及时覆盖保温材料，对于预防混凝土表面产生的拉应力具有显著的效果。
（四）為了保证混凝土施工质量，防止开裂，提高混凝土的耐久性，正确使用外加剂也是减少开裂的措施之一。许多外加剂都有缓凝、增加和易姓、改善塑性的功能，我们在工程实践中应多进行这方面的实验对比和研究，比单纯的依靠改善外部条件，可能会更加简接、经济。
4、混凝土的早期养护
实践证明，混凝土常见的裂缝，大多数是不同深度的表面裂缝，主要原因是温度梯度造成寒冷地区的温度骤降而形成裂缝。因此混凝土的保温对防止表面裂缝尤其重要。
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，应该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，主要是保持适宜的温湿条件，以达到两个方面的效果：一方面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；一方面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。
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需求。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，在施工中应切实重视起来。
5、结束语
以上对混凝土的施工温度与裂缝之间的关系进行了理论和实践上的初步探讨，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，具体施工中要靠我们多观察，多比较，出现问题后多分析，多总结，结合预防处理措施，混凝土的裂缝是完全可以避免和减轻的。
在大体积混凝土中，温度应力及温度控制更为重要。这主要是由于两方面的原因：首先，在施工中混凝土常常出现温度裂缝，影响到结构的整体性和耐久性；其次，在运转过程中，温度变化对结构的应力状态具有显著的不容忽视的影响，主要是施工中的温度裂缝，因此，本文仅对施工中混凝土裂缝的成因和处理措施做探讨。
【关键词】混凝土；裂缝；温度应力；控制
1、裂缝产生的原因
混凝土中产生裂缝有多种原因，主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，以及结构不合理，原材料不合格，模板变形，基础不均匀沉降等。
（1）混凝土硬化期间水泥释放大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，又会在混凝土内部出现拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，就会出现裂缝。
（2）许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如果养生不周，时干时湿，表面干缩变形受到内部混凝土的约束，也会出现裂缝。
（3）混凝土是一种脆性材料，抗拉强度是抗压强度的1/10～1/20，且混凝土等级越高，该比值越小，短期加荷时的极限拉伸变形只有（0.6～1.0）×10-4，长期加荷时的极限拉伸变形也只有（1.2～2.0）×10-4。
（4）由于原材料不均匀，水灰比不稳定及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的，抗拉能力很低，容易出现裂缝的薄弱部位。
（5）在钢筋混凝土中，拉应力主要是由钢筋承担，混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝土的边缘部位，如果结构内出现拉应力，则须依靠混凝土自身承担。在施工中混凝土的最高温度冷却到运转时期的稳定温度，往往在混凝土内部引起相当大的拉应力，有时温度应力可超过其他外荷载所引起的应力，因此掌握温度应力的变化规律对于合理的施工极为重要。
2、温度应力的分析
（一）温度应力的形成过程可分为以下三个阶段：
（1）早期：自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约30天。这个阶段的两个特征：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至混凝土冷却稳定温度时止，在这个时期，温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化引起，这些应力与中期形成的残余应力相叠加，在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引起，这些应力与前两种的残余应力相叠加。
（二）温度应力引起的原因可分为两类
（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，由于结构本身相互约束而出现的温度应力。
（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。
这两种温度应力往往和混凝土的干缩引起的应力共同作用，要根据已知的温度准确分析出温度应力的分布、大小是一项比较复杂的工作。在大多数情况下，需要依靠模型试验或数值计算。混凝土的徐变使温度应力有相当大的松弛，计算温度应力时，必须考虑徐变的影响。
3、温度的控制和防止裂缝的措施
（一）为了防止裂缝，减轻温度应力从控制温度和改善约束条件两个方面着手。
①控制温度的措施：
（1）拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度；
（2）采用改善骨料级配，用干硬性混凝土，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；
（3）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；
（4）在混凝土中埋设水管，通入冷水降温；
（5）热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑面散热；
（6）在寒冷季节施工，对长期暴露的混凝土表面或薄壁结构，采取保温措施。
②改善约束条件的措施是：
（1）避免基础过大起伏；
（2）合理分缝分块；
（3）合理安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露。
（二）改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加强养护，防止表面干裂，特别是保证混凝土的质量对防止裂缝是十分重要的，应特别注意避免产生贯穿裂缝，出现裂缝后要恢复其结构的整体性是十分困难的。
（三）在混凝土的施工中，为了提高模板的周转率，往往要求新浇筑的混凝土尽早拆模。当混凝土温度高于外界气温时应适当考虑拆模时间，以免引起混凝土表面的早期裂缝，新浇筑的混凝土早期拆模表面温度高，在表面引起很大的拉应力，出现“温度冲击”现象。在混凝土浇筑初期，由于水化热的散发，表面引起相当大的拉应力，此时表面温度比外界气温高，此时拆模表面温度骤降，必然引起温度梯度，从而在表面产生拉应力，与水化热叠加，再加上混凝土干裂，表面的拉应力达到很大的数值，此时了导致裂缝的危险，如果在拆模后及时覆盖保温材料，对于预防混凝土表面产生的拉应力具有显著的效果。
（四）為了保证混凝土施工质量，防止开裂，提高混凝土的耐久性，正确使用外加剂也是减少开裂的措施之一。许多外加剂都有缓凝、增加和易姓、改善塑性的功能，我们在工程实践中应多进行这方面的实验对比和研究，比单纯的依靠改善外部条件，可能会更加简接、经济。
4、混凝土的早期养护
实践证明，混凝土常见的裂缝，大多数是不同深度的表面裂缝，主要原因是温度梯度造成寒冷地区的温度骤降而形成裂缝。因此混凝土的保温对防止表面裂缝尤其重要。
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，应该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，主要是保持适宜的温湿条件，以达到两个方面的效果：一方面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；一方面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。
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需求。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，在施工中应切实重视起来。
5、结束语
以上对混凝土的施工温度与裂缝之间的关系进行了理论和实践上的初步探讨，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，具体施工中要靠我们多观察，多比较，出现问题后多分析，多总结，结合预防处理措施，混凝土的裂缝是完全可以避免和减轻的。