混凝土施工中温度裂缝的分析与控制探讨

混凝土施工中温度裂缝的分析与控制探讨李新1深圳市天地（集团）股份有限公司远东混凝土分公司，广东深圳518040范世强2深圳市天地（集团）股份有限公司远东混凝土分公司，广东深圳518040【摘要】：在混凝土施工中会受到很多的因素而导致出现一些裂缝，本文主要针对温度原因产生的裂缝进行分析。温度裂缝在混凝土施工的初期并不会体现出来，但随着建设后时间的推移，一旦混凝土建筑中出现问题就会越来越严重，甚至会引发安全事故，引起了建筑行业的广泛重视和关注。本文从温度裂缝产生的原因进行了深入的分析，从而提出了针对于问题提出了控制措施。【关键词】：混凝土施工；温度裂缝；控制随着城市化进程不断加快，城市建筑也越来越多，混凝土施工也就随之增多，且工程量较大，工期较长。虽然在混凝土施工中会采取各种各样的措施提高工程的质量，但是由于混凝土建筑会受到温差和温度的影响，温度裂缝的问题依然经常出现，所以，混凝土中对于温度裂缝的控制起到了至关重要的作用。一、温度裂缝产生的原因温度裂缝的问题主要可以总结为外因和内因两个方面，其中外因主要是由于在工程建筑的过程中受到温度的在短时间急剧变化导致的。内因主要是是因为混凝土因为自身发热造成内外温度不均匀所导致。其次由于温度引起的湿度差也对混凝土早期裂缝的生成产生一定的推动作用。这三个方面都较为集中的出现在大体积混凝土的浇筑作业上，下面对温度裂缝产生的原因进行具体的分析。（一）受到温度的直接影响因为混凝土施工的施工环境在室外，经常会受到一些自然环境因素的影响，在广东地区主要表现在秋冬或者春夏的交替季节中，此时间段不但昼夜温差较大，昼夜的湿度差也较大。多发生表面温度裂缝。究其产生原因是由于混凝土结构，特别是大体积混凝土基础浇筑后，在硬化期间放出大量水化热，内部温度不断上升，使混凝土表面和内部温差很大。当温度产生非均匀的降温时（如施工中注意不够，过早拆除模板；冬季施工，过早除掉保温层，或受到寒潮袭击），将导致混凝土表面急剧的温度变化而产生较大的降温收缩，此时表面胺到内部混凝土的约束，将产生很大的拉应力（内部降温慢，受自约束而产生压应力），而混凝土早期抗拉强度和弹性模量很低，因而出现裂缝（这种裂缝又称为内约束裂缝）。但这种温差仅在表面处较大，离开表面就很快减弱。因此，裂缝只在接近表面较浅的范围出现，表面层以下结构仍保持完整。（二）热胀冷缩后受外应力的影响当混凝土结构降温差较大，受到外界的约束极易产生深进的和贯穿的腐蚀性裂缝。当大体积混凝土基础、墙体浇灌在坚硬地基（特别是岩石地基）或厚大的老混凝土垫层上时，没有采取隔离层等放松约束的措施，如果混凝土浇灌时温度很高，加上水泥水化热的混凝土冷却收缩，全部或部分地受到地基、混凝土垫层或其他外部结构的约束，裂缝将出现在混凝土浇筑后2-3个月或更长时间出现，裂缝生成较深，有时是贯穿性的，将破坏结构的整体性。基础工程长期不回填，受风吹日晒或寒潮袭击作用；框架结构的梁、墙板、基础梁，由于与刚度较大的柱、基础连接，或预制构件浇筑在台座伸缩缝处，因温度变形受到约束，降温时也常出现这类裂缝。采用蒸汽养护的预制构件，混凝土降温制度控制不严，降温过速，或养生窑坑急剧揭盖，使混凝土表面剧烈降温，而受到肋部或胎模的约束，常导致构件表面或肋部出现裂缝。。（三）受到其它因素的影响因为混凝土建筑工程是一项工期长且工作量较大的工程，在整个建设的过程中也就存在着很多的不确定因素和误差影响着混凝土施工的质量。混凝土表面的空气中由于受到温度的变化经常会产生一定的雾气，从而增加了空气中的湿度，因为混凝土塑形收缩裂缝产生的实质原因主要是由于混凝土因为各种原因造成混凝土含水率出现内外不均的梯度差，含水率的梯度差又产生了混凝土的收缩差。在不同部位的收缩率不同的情况下，混凝土表面和内部产生收缩拉应力。当该拉应力超过混凝土抗拉强度时，就会在混凝土内部产生裂缝。二、混凝土温度的检测和控制表面裂缝与内部裂缝叠加起来，就可能贯穿结构的整个截面，造成严重危害。所以在施工及养护阶段应严格控制温升，对于强度要求较高的混凝土，水泥用量相对较多，水化热大，温升速率也较大，一般可达35℃左右，加上初始温度可使混凝土内部最高温度达到70～80℃，一般混凝土的热膨胀系数为10×10-6/℃，当温度下降20～25℃时造成的冷收缩量为2～2.5×10-4，而混凝土的极限拉伸值只有1～1.5×10-4，因而冷收缩常引起混凝土的开裂。对混凝土浇筑过程中混凝土内外部温度的变化的监控能较有利于指导混凝土的浇筑和养护，从而减少因温湿度变化而引起的混凝土裂缝。大体积混凝土浇注块体温度监测点布置，以真实地反映出混凝土块体里外温差、降温速度及环境温度为原则，一般可按下列方式布置：1、温度监测点的布置范围以所选混凝土的浇注块体平面图对称轴的半条轴线为测温区（对长方体可取较短的对称轴线），在测温区内温度测点呈平面布置；2、在测温区内，温度监测的位置与数量可根据混凝土浇注块体内温度场的分布情况及温控的要求确定；3、保温养护效果及环境温度监测点数量应根据具体需要确定；4、混凝土浇注块体的外表温度，应以混凝土外表以内50～200mm处的温度为准；5、混凝土浇注块体底表面的温度，应以混凝土浇注块体底表面以上50～200mm处的温度为准。在浇注混凝土之前，每一测温点分上、中、下分三处埋设测温线（测温线由插头、导线和温度传感器组成）分别测各部位的温度，其中上、下部传感器距混凝土表面50～200mm。测温线的埋设方法见下图：观测时期与观测频率温度监测是在混凝土成型后即混凝土养护期间监测混凝土内外温度变化情况，以确保混凝土养护期保温、保湿的目的实现，控制混凝土的内外温度差在25℃范围内，以保证混凝土不出现裂缝，尤其是不出现贯穿性的裂缝，保证混凝土的质量。测温工作在混凝土成型后即开始，约连续观测5～7天，即混凝土温度变化处于平稳阶段时结束。观测频率以能反映出并控制混凝土的温度变化，即混凝土降温速度，混凝土内外温差为原则，一般情况是每昼夜不少于两次。按施工指导手册规定的观测频率为基础，0～4天内每两小时观测一次，4～7天内每4小时观测一次。实例此图为XXXX大厦-7.8米筏板基础其中一点的测温曲线，该工程筏板基础长×宽×厚=20米×20米×1.5米，混凝土强度等级C35P8，采用商品混凝土泵送入模。养护措施在混凝土表面依次覆盖塑料薄膜、草垫、塑料彩条布，再在其上用塑料彩条布搭棚（四周封闭），2013年2月25日23：00开始浇注，入模温度为23.8℃，环境温度14～19℃。该点在2月28日15：00达到最高温68℃，浇注后约40小时达到最高温度，持续9小时后开始缓慢降温，从图中横坐标42～123区间的降温速度为0.12℃/h，内外平均温差在横坐标132（3月4日9：00）前约5℃，其后，即3月4日9：00因施工原因拆除塑料薄膜、草垫、彩条布，混凝土表面温度迅速下降，内外温差增大，最高温差24.6℃。该大体积混凝土施工属冬季施工，环境温度低，用彩条布搭棚可提高环境温度，对混凝土保温非常有利。从曲线可看出塑料薄膜+草垫+彩条布，再加上彩条布搭棚的养护措施使内外温差、降温速度得到有效的控制。但应延长养护时间。三、混凝土的早期养护的意义根据混凝土的相关理论分析可以知道，在新浇筑的混凝土中水分的含量能够充分满足水泥的水化过程的需要，但是经常会受到蒸发的作用，会导致混凝土中水分减少，从而影响了混凝土正常的水化过程，所以，在混凝土施工的初期，对混凝土的养护作用显得尤为重要。混凝土的早期养护最主要的目的就是保证混凝土在一个适度和温度变化的环境下也能够使混凝土不受到温度和湿度的影响，防止混凝土出现变形。同时，混凝土的早期养护能够有效的在混凝土水化的过程中保证混凝土的持久性和混凝土的强度。大体积混凝土的养护特别重要，达到保温降低温差和保湿的目的。保温是为了减少混凝土水化热的散失，减小混凝土的温度梯度，防止产生表面裂缝，并充分发挥混凝土的潜力和材料的松弛特性，使混凝土的平均总温差所产生的拉应力小于混凝土抗拉强度，防止混凝土产生贯穿裂缝。保湿的作用是使尚在强度发展阶段的混凝土，不因表面脱水而产生干缩裂缝，并使水泥的水化顺利进行，提高混凝土的极限拉伸强度。也有预埋水管，从一端灌入冷水，排除混凝土内部的热量，降低温度差。四、温度裂缝的控制探讨1、合理的配合比设计尽量选用低热或中热水泥（如矿渣水泥、粉煤灰水泥）配制混凝土；或混凝土中掺适量粉煤灰；或利用混凝土的后期强度，降低水泥用量，以减少水化热量。选用良好级配的骨料，并严格控制砂、石子含泥量，降低水灰比，加强振捣，以提高混凝土的密实性和抗拉强度，在混凝土中掺加缓凝剂，减缓浇筑速度，以利于散热，或掺木钙、减水剂，以改善和易性，减少水泥用量。2、浇筑过程中的温度控制在混凝土建筑的建设过程中，为了防止裂缝的发生，应该对混凝土建筑进行温度的控制，首先，在配置的过程中应该选择硬性混凝土和掺混和料，同时要加注一些塑化剂，从而在一定程度上减少了水泥的用量，使得混凝土更少受到温度的影响而出现不同程度的裂缝。其次，在搅拌混凝土的过程中，应该随时的对混凝土浇筑进行降温，主要通过向其中加注一些水或者碎石的方式进行降温，同时在浇筑的过程中也要减少混凝土的浇筑厚度，这样才能确保混凝土的浇筑面的散热效果。再次，在混凝土中埋设一些循环冷水的水管对混凝土的内部进行一定的降温，从而控制混凝土和室外温差较大的情况。最后，在冬季施工的过程中，最关键的就是要对混凝土的表面结构进行相应的保温措施，防治因为温差过大在早起就出现一定的裂缝，从而影响了混凝土建筑的质量。3、对混凝土进行拆模时间的判断现阶段的混凝土施工中，由于建筑工程中为了提高模板的周转率就经常性的要求新浇筑的混凝土尽早拆模。在混凝土的温度高于室外的气温时，对于拆模的时间应该进行慎重的考虑，从而从最开始时间内避免出现温度裂缝的问题。因为在混凝土浇筑的初期，混凝土的温度较气温来说相对较高，如果拆除模板，就会使混凝土的表面温度骤降，从而因为温度的变化导致裂缝的出现，在这种环境下一旦拆除模板就要保证给混凝土建筑进行适当的保温，从而最大程度上避免温度裂缝的产生。4、混凝土建筑中加筋大体积的混凝土最为显著的特点就是含筋率较低，在温度条件变化不大的情况下，钢筋的性能是十分稳定的。在混凝土建筑中进行加筋，能够使混凝土建筑中的裂缝数量增多，间距较小，也使裂缝的宽度和深度减少，同时，如果钢筋的直径细小间距较小的时候，可以有效的提高钢筋混凝土的抗裂效果。5、适当进行外加剂的添加为了保证混凝土建筑的质量，防止混凝土出现裂缝的情况，提高混凝土的耐久性和持久度，加强混凝土建筑对温度的适应力，这时就可以适当的在混凝土建筑中添加一些外加剂，这也是有效减少温度裂缝的有效措施之一。【总结】：综上所述，在混凝土建筑的过程中，严格控制混凝土浇筑的温度，并对混凝土的拆模时间进行判断，同时也可以在混凝土建筑中进行加筋，最后，也可以在混凝土中添加适当的外加剂来增加混凝土建筑对温度的适应力，从而保证混凝土建筑的质量，减少因为时间久而出现的裂缝问题，保证了混凝土建筑工程的质量。混凝土施工过程中由于经常性的会受到一些客观因素的影响而出现裂缝，从而影响了混凝土建筑的质量，所以在混凝土建筑工程中对温度进行有效的控制能够在一定程度上减少温度裂缝现象的发生，有效的保证了混凝土建筑的质量，在一定程度上保证了人民生命安全和财产安全。【参考文献】：[1]周志学.基于承台基础大体积混凝土施工过程中的温度裂缝监控措施分析探讨[J].广东建材,2010,26(4):64-67.[2]刘伟辉.地下室底板大体积混凝土施工过程中的裂缝控制措施分析探讨[J].四川建材,2010,36(2):99-101.[3]冯经纬.大体积混凝土施工裂缝控制技术及措施在地下室底板施工中的应用与探讨[J].江西建材,2014,(6):75-76.