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【摘要】：混凝土在现代工程建设中占有重要地位。而在今天，混凝土的裂缝较为普遍，究其原因，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具有重要意义。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。我们遇到的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一探讨。
【关键词】：混凝土 温度应力 裂缝 控制
中图分类号：TU398+.5 文献标识码：A
近年来，随着国民经济和建筑技术的发展，建筑规模不断扩大，大型现代化技术设施或构筑物不断增多，而混凝土结构以其材料廉价物美、施工方便、承载力大、可装饰强的特点，日益受到人们的欢迎，于是大体积混凝土逐渐成为构成大型设施或构筑物主体的重要组成部分。所谓大体积混凝土，一般理解为尺寸较大的混凝土，美国混凝土学会给出了大体积混凝土的定义：任何现浇混凝土，其尺寸达到必须解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度的减少开裂影响的，即称为大体积混凝土。这就提出了大体积混凝土开裂的问题，开裂问题是在工程建设中带有一定普遍性的技术问题，裂缝一旦形成，特别是基础贯穿裂缝出现在重要的结构部位，危害极大，它会降低结构的耐久性，削弱构件的承载力，同时会可能危害到建筑物的安全使用。所以如何采取有效措施防止大体积混凝土的开裂，是一个值得关注的问题。下面就针对混凝土温度裂缝产生的原因、预防裂缝产生的措施及混凝土结构件裂缝特点及处理方法等方面进行阐述。
一、 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（如碱骨料反应），模板变形，基础不均匀沉降等。
混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝上的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。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。如养护不周、时干时湿，表面干缩形变受到内部混凝土的约束，也往往导致裂缝。混凝土是一种脆性材料，抗拉强度是抗压强度的1／10左右，短期加荷时的极限拉伸变形只有（0.6～1.0）×104， 长期加荷时的极限位伸变形也只有（1.2～2.0）×104.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，存在着许多抗拉能力很低，易于出现裂缝的薄弱部位。
二、 防止产生裂缝的措施
混凝土的裂缝破坏了结构的整体性、耐久性、防水性、危害严重，必须加以控制，大体积开裂主要是水化热使混凝土温度升高引起的，所以采用适当措施控制混凝土温度升高和温度变化速度，在一定范围内，就可避免出现裂缝。这些措施包含了混凝土施工的全过程，包括选择混凝土组成材料、施工安排、浇筑前后降低混凝土的措施和养护保温等。
1、优选混凝土各种原材料
1.1水泥的选择：理论研究表明大体积混凝土产生裂缝的主要原因就是水泥水化过程中释放了大量的热量。因此在大体积混凝土施工中应尽量使用低热或者中热的矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥，并尽量降低混凝土中的水泥用量，以降低混凝土的温升，提高混凝土硬化后的体积稳定性。为保证减少水泥用量后混凝土的强度和坍落度不受损失，可适度增加活性细掺料替代水泥。
1.2骨料的选择：在选择粗骨料时，可根据施工条件，尽量选用粒径较大、质量优良、级配良好的石子。既可以减少用水量，也可以相应减少水泥用量，还可以减小混凝土的收缩和泌水现象。在选择细骨料时，采用平均粒径较大的中粗砂，从而降低混凝土的干缩，减少水化热量，对混凝土的裂缝控制有重要作用。
1.3掺加外加料和外加剂：掺加适量粉煤灰，可减少水泥用量，从而达到降低水化热的目的。但掺量不能大于30%。掺加适量的减水剂，它可有效地增加混凝土的流动性，且能提高水泥水化率，增强混凝土的强度，从而可降低水化热，同时可明显延缓水化热释放速度。
2、设计优化措施：精心设计混凝土配合比；增配构造筋提高抗裂性能：配筋应采用小直徑、小间距；避免结构突变产生应力集中，在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。
3、施工控制措施
3.1控制混凝土入模温度：入模温度的高低，与出机温度密切相关，另外还与运输工具、运距、转运次数、施工气候等有关。
3.2严格控制混凝土的浇筑速度，一次浇注的混凝土不可过高、过厚，以保证混凝土温度均匀上升。保证振捣密实，严格控制振捣时间，移动距离和插入深度，严防漏振及过振。
3.3砼温度控制、监测与养生
3.3.1温度控制、监测：为降低大体积混凝土的水化热，在混凝土的内部通入冷却循环水，采用循环法保温养护，以便加快混凝土内部的热量散发。为能够较准确地测量出砼内部温度，在砼中预埋测温管，用水银温度计测温。上下层温差控制在15~20℃之内。根据各测点的温度，可及时绘制出混凝土内部温度变化曲线，对照混凝土理论计算值，分析存在的问题，有的放矢地采取相应的技术措施。
3.3.2砼养护：砼养护是大体积砼施工中一项十分关键的工作。主要是保持适宜的温度和湿度，以便控制混凝土的内外温差，促进砼强度的正常发展及防止裂缝的产生和发展。从砼浇筑完成到终凝这段时间的养护对砼而言十分重要。混凝土浇筑完毕后，在其顶面及时加以覆盖，要求覆盖严密，并经常检查覆盖保湿效果。其主要作用有二：一是蓄水保温，防止表面水分蒸发和抵抗受太阳辐射与刮风时温度骤变，二是保持内外温差的稳定。
3.3.3健全施工组织管理：在制订技术措施和质量控制措施的同时，还需落实组织指挥系统，逐级进行技术交底，做到层层落实，确保顺利实施。
三、 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，其主要原因是温度梯度造成寒冷地区的温度骤降也容易形成裂缝。因此说混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。混凝土的早期养护，主要目的在于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。
四、混凝土结构件裂缝特点及处理方法
钢筋混凝土结构及结构件无论是现场浇筑或是预制的， 常见裂缝按其结构类型、受力特征、所处环境和使用不同，裂缝的特点和形成的原因也会有较大的差别。为了能便于分析，现就建筑中一些常见的混凝土结构件的裂缝特点、原因和处理方法做一般性介绍。
1、钢筋混凝土梁侧面垂直裂缝和水平裂缝
这种裂缝是在拆模后逐渐产生的，其表现特征是：水纹状龟裂缝，多出现在梁的上下边缘，沿梁的全长呈不均匀分布，裂缝较浅最大至箍紧表面。竖向裂缝：多沿梁长度方向每隔一段则出现一条，其高度严重者会达到整个梁截面高，形状有时中间呈中间宽两头窄，深度不均，一般在20ｍｍ左右，接近主筋部位。产生此类裂缝的原因通常是：水纹裂缝主要是由于模板太干未浇湿，尤其湿使用未浇湿透的木模板，更容易产生此类裂缝；竖向裂缝主要湿混凝土养护浇水太少，特别是拆除模板后，未及时浇湿或因天气炎热，在太阳照射情况下，容易产生类似的裂缝，此类裂缝属于混凝土塑性收缩和干燥裂缝。预防的措施是增加浇水次数并覆盖防曝晒。对水纹和竖向裂缝可以不作处理，对较严重者可用环氧水泥嵌缝修补，如水纹缝比较严重且混凝土强度不高，甚至有剥皮脱落现象，将松疏部分凿除干净后，再用高强水泥砂浆嵌缝抹平。
2、钢筋混凝土梁沿主筋裂缝
这种裂缝多在工程交付使用一段时间后出现，在梁下部侧面或底面主筋部位，裂缝随时间的推移会有所发展。其原因是钢筋开始锈蚀形成的氧化铁膨胀造成的，通常称为"先锈后裂"。造成钢筋锈蚀的主要原因是：混凝土保护层太拨；使用了含氯盐；使用环境中腐蚀性气体或液体浸入混凝土；拆模过早。预防的措施：钢筋骨架施工是固定好，主筋下部保护层厚度提取控制准确；外加剂掺用前做适应性分析的试配；对混凝土构件外部条件允许时采用防腐处理；模板拆除必须按照施工规范要求和构件同强度养护试块抗压值来确定。出现的这种裂缝会降低钢筋与混凝土的粘结力，严重者会影响和危及结构的安全使用功能，因此，必须认真采取嵌缝或加固的方法处理。先将缝剔宽再用环氧胶泥嵌补，然后采用补强措施，如外包型钢、外包混凝土套、预应力水平拉杆加固、粘贴钢板加固等。
3、钢筋混凝土梁垂直然后或斜向裂缝
这种裂缝多出现在施工阶段，在使用时也会出现，属于荷载作用的裂缝。垂直裂缝多出现在梁的跨中居多，主要时由于正截面抗裂和抗弯强度不足；而斜向裂缝多发生在梁的两端，因斜截面抗裂和抗剪强度不足。这两种裂缝如果判断是设计造成的，应该是主要截面尺寸选择不当、正截面受拉筋偏小、斜截面横向筋配置少；如果是施工质量控制方面，即混凝土实际强度达不到设计强度、受拉主筋保护层过大移位或少放、横向筋少放、施工荷载过大；如是使用造成的，主要是超负荷过多。
4、钢筋混凝土梁在集中荷载处斜向裂缝
这种裂缝多出现在主次梁结构的体系。特点是在次梁与主梁的交接处，次梁下部两侧出现斜向裂缝，这种裂缝是由于荷载过大产生的。其主要原因：混凝土强度过低、加密筋或吊筋配置不够、吊筋移位。防治措施是按施工图及设计规范要求配置横向筋，施工时确保混凝土质量达到要求，钢筋保护层准确不移位。出现这种裂缝需要加固补强，处理的简单办法是采用粘贴钢板的加固方法。
五、 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，同时在实践中的应用效果也是比较好的，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，结合多种预防处理措施，混凝土的裂缝是完全可以避免的。
参考文献：
[1] 龚召熊：水工混凝土的温控与防裂. 北京：中国水利水电出版社，1999
[2] 戴镇潮：大体积混凝土的防裂. 混凝土，2001，（9）：10
[3] 覃維祖：混凝土的收缩、开裂及其评价与防治.混凝土，2001，（7）：3
[4] 迟陪云：大体积混凝土开裂的起因及防裂措施.混凝土，2001，（12）：31
【关键词】：混凝土 温度应力 裂缝 控制
中图分类号：TU398+.5 文献标识码：A
近年来，随着国民经济和建筑技术的发展，建筑规模不断扩大，大型现代化技术设施或构筑物不断增多，而混凝土结构以其材料廉价物美、施工方便、承载力大、可装饰强的特点，日益受到人们的欢迎，于是大体积混凝土逐渐成为构成大型设施或构筑物主体的重要组成部分。所谓大体积混凝土，一般理解为尺寸较大的混凝土，美国混凝土学会给出了大体积混凝土的定义：任何现浇混凝土，其尺寸达到必须解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度的减少开裂影响的，即称为大体积混凝土。这就提出了大体积混凝土开裂的问题，开裂问题是在工程建设中带有一定普遍性的技术问题，裂缝一旦形成，特别是基础贯穿裂缝出现在重要的结构部位，危害极大，它会降低结构的耐久性，削弱构件的承载力，同时会可能危害到建筑物的安全使用。所以如何采取有效措施防止大体积混凝土的开裂，是一个值得关注的问题。下面就针对混凝土温度裂缝产生的原因、预防裂缝产生的措施及混凝土结构件裂缝特点及处理方法等方面进行阐述。
一、 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（如碱骨料反应），模板变形，基础不均匀沉降等。
混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝上的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。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。如养护不周、时干时湿，表面干缩形变受到内部混凝土的约束，也往往导致裂缝。混凝土是一种脆性材料，抗拉强度是抗压强度的1／10左右，短期加荷时的极限拉伸变形只有（0.6～1.0）×104， 长期加荷时的极限位伸变形也只有（1.2～2.0）×104.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，存在着许多抗拉能力很低，易于出现裂缝的薄弱部位。
二、 防止产生裂缝的措施
混凝土的裂缝破坏了结构的整体性、耐久性、防水性、危害严重，必须加以控制，大体积开裂主要是水化热使混凝土温度升高引起的，所以采用适当措施控制混凝土温度升高和温度变化速度，在一定范围内，就可避免出现裂缝。这些措施包含了混凝土施工的全过程，包括选择混凝土组成材料、施工安排、浇筑前后降低混凝土的措施和养护保温等。
1、优选混凝土各种原材料
1.1水泥的选择：理论研究表明大体积混凝土产生裂缝的主要原因就是水泥水化过程中释放了大量的热量。因此在大体积混凝土施工中应尽量使用低热或者中热的矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥，并尽量降低混凝土中的水泥用量，以降低混凝土的温升，提高混凝土硬化后的体积稳定性。为保证减少水泥用量后混凝土的强度和坍落度不受损失，可适度增加活性细掺料替代水泥。
1.2骨料的选择：在选择粗骨料时，可根据施工条件，尽量选用粒径较大、质量优良、级配良好的石子。既可以减少用水量，也可以相应减少水泥用量，还可以减小混凝土的收缩和泌水现象。在选择细骨料时，采用平均粒径较大的中粗砂，从而降低混凝土的干缩，减少水化热量，对混凝土的裂缝控制有重要作用。
1.3掺加外加料和外加剂：掺加适量粉煤灰，可减少水泥用量，从而达到降低水化热的目的。但掺量不能大于30%。掺加适量的减水剂，它可有效地增加混凝土的流动性，且能提高水泥水化率，增强混凝土的强度，从而可降低水化热，同时可明显延缓水化热释放速度。
2、设计优化措施：精心设计混凝土配合比；增配构造筋提高抗裂性能：配筋应采用小直徑、小间距；避免结构突变产生应力集中，在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。
3、施工控制措施
3.1控制混凝土入模温度：入模温度的高低，与出机温度密切相关，另外还与运输工具、运距、转运次数、施工气候等有关。
3.2严格控制混凝土的浇筑速度，一次浇注的混凝土不可过高、过厚，以保证混凝土温度均匀上升。保证振捣密实，严格控制振捣时间，移动距离和插入深度，严防漏振及过振。
3.3砼温度控制、监测与养生
3.3.1温度控制、监测：为降低大体积混凝土的水化热，在混凝土的内部通入冷却循环水，采用循环法保温养护，以便加快混凝土内部的热量散发。为能够较准确地测量出砼内部温度，在砼中预埋测温管，用水银温度计测温。上下层温差控制在15~20℃之内。根据各测点的温度，可及时绘制出混凝土内部温度变化曲线，对照混凝土理论计算值，分析存在的问题，有的放矢地采取相应的技术措施。
3.3.2砼养护：砼养护是大体积砼施工中一项十分关键的工作。主要是保持适宜的温度和湿度，以便控制混凝土的内外温差，促进砼强度的正常发展及防止裂缝的产生和发展。从砼浇筑完成到终凝这段时间的养护对砼而言十分重要。混凝土浇筑完毕后，在其顶面及时加以覆盖，要求覆盖严密，并经常检查覆盖保湿效果。其主要作用有二：一是蓄水保温，防止表面水分蒸发和抵抗受太阳辐射与刮风时温度骤变，二是保持内外温差的稳定。
3.3.3健全施工组织管理：在制订技术措施和质量控制措施的同时，还需落实组织指挥系统，逐级进行技术交底，做到层层落实，确保顺利实施。
三、 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，其主要原因是温度梯度造成寒冷地区的温度骤降也容易形成裂缝。因此说混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。混凝土的早期养护，主要目的在于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。
四、混凝土结构件裂缝特点及处理方法
钢筋混凝土结构及结构件无论是现场浇筑或是预制的， 常见裂缝按其结构类型、受力特征、所处环境和使用不同，裂缝的特点和形成的原因也会有较大的差别。为了能便于分析，现就建筑中一些常见的混凝土结构件的裂缝特点、原因和处理方法做一般性介绍。
1、钢筋混凝土梁侧面垂直裂缝和水平裂缝
这种裂缝是在拆模后逐渐产生的，其表现特征是：水纹状龟裂缝，多出现在梁的上下边缘，沿梁的全长呈不均匀分布，裂缝较浅最大至箍紧表面。竖向裂缝：多沿梁长度方向每隔一段则出现一条，其高度严重者会达到整个梁截面高，形状有时中间呈中间宽两头窄，深度不均，一般在20ｍｍ左右，接近主筋部位。产生此类裂缝的原因通常是：水纹裂缝主要是由于模板太干未浇湿，尤其湿使用未浇湿透的木模板，更容易产生此类裂缝；竖向裂缝主要湿混凝土养护浇水太少，特别是拆除模板后，未及时浇湿或因天气炎热，在太阳照射情况下，容易产生类似的裂缝，此类裂缝属于混凝土塑性收缩和干燥裂缝。预防的措施是增加浇水次数并覆盖防曝晒。对水纹和竖向裂缝可以不作处理，对较严重者可用环氧水泥嵌缝修补，如水纹缝比较严重且混凝土强度不高，甚至有剥皮脱落现象，将松疏部分凿除干净后，再用高强水泥砂浆嵌缝抹平。
2、钢筋混凝土梁沿主筋裂缝
这种裂缝多在工程交付使用一段时间后出现，在梁下部侧面或底面主筋部位，裂缝随时间的推移会有所发展。其原因是钢筋开始锈蚀形成的氧化铁膨胀造成的，通常称为"先锈后裂"。造成钢筋锈蚀的主要原因是：混凝土保护层太拨；使用了含氯盐；使用环境中腐蚀性气体或液体浸入混凝土；拆模过早。预防的措施：钢筋骨架施工是固定好，主筋下部保护层厚度提取控制准确；外加剂掺用前做适应性分析的试配；对混凝土构件外部条件允许时采用防腐处理；模板拆除必须按照施工规范要求和构件同强度养护试块抗压值来确定。出现的这种裂缝会降低钢筋与混凝土的粘结力，严重者会影响和危及结构的安全使用功能，因此，必须认真采取嵌缝或加固的方法处理。先将缝剔宽再用环氧胶泥嵌补，然后采用补强措施，如外包型钢、外包混凝土套、预应力水平拉杆加固、粘贴钢板加固等。
3、钢筋混凝土梁垂直然后或斜向裂缝
这种裂缝多出现在施工阶段，在使用时也会出现，属于荷载作用的裂缝。垂直裂缝多出现在梁的跨中居多，主要时由于正截面抗裂和抗弯强度不足；而斜向裂缝多发生在梁的两端，因斜截面抗裂和抗剪强度不足。这两种裂缝如果判断是设计造成的，应该是主要截面尺寸选择不当、正截面受拉筋偏小、斜截面横向筋配置少；如果是施工质量控制方面，即混凝土实际强度达不到设计强度、受拉主筋保护层过大移位或少放、横向筋少放、施工荷载过大；如是使用造成的，主要是超负荷过多。
4、钢筋混凝土梁在集中荷载处斜向裂缝
这种裂缝多出现在主次梁结构的体系。特点是在次梁与主梁的交接处，次梁下部两侧出现斜向裂缝，这种裂缝是由于荷载过大产生的。其主要原因：混凝土强度过低、加密筋或吊筋配置不够、吊筋移位。防治措施是按施工图及设计规范要求配置横向筋，施工时确保混凝土质量达到要求，钢筋保护层准确不移位。出现这种裂缝需要加固补强，处理的简单办法是采用粘贴钢板的加固方法。
五、 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，同时在实践中的应用效果也是比较好的，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，结合多种预防处理措施，混凝土的裂缝是完全可以避免的。
参考文献：
[1] 龚召熊：水工混凝土的温控与防裂. 北京：中国水利水电出版社，1999
[2] 戴镇潮：大体积混凝土的防裂. 混凝土，2001，（9）：10
[3] 覃維祖：混凝土的收缩、开裂及其评价与防治.混凝土，2001，（7）：3
[4] 迟陪云：大体积混凝土开裂的起因及防裂措施.混凝土，2001，（12）：31