大体积混凝土裂缝控制技术之温度裂缝
[摘 要] 本文分析了裂缝形成的原因，从选材、设计、施工等方面提出了相应的控制措施，以防裂缝的产生，保证建筑结构性能。
[关键词] 混凝土 大体积 温度裂缝 控制
大体积混凝土裂缝一直是困扰着工程界的难题，因为大体积一旦产生裂缝将直接影响到混凝土结构物的强度、抗渗性以及整体稳定性，轻微的也会影响混凝土结构物的耐久性和美观，因此在工程施工中，如何有效的控制混凝土的裂缝是工程技术人员必须面对的问题，本文就从裂缝产生的原因出发，提出大体积混凝土温度裂缝的控制措施。
一、温度裂缝的形成原因分析
1、大体积混凝土温度裂缝的形成机理
为了搞清楚大体积混凝土为什么产生裂缝，首先要了解温度裂缝形成的机理。大体积混凝土温度裂缝的形成，主要是因为水泥水化产生大量水化热，积聚在混凝土的内部，受外部气温的影响，混凝土中形成了较大的温差，温差使混凝土产生变形，受内部约束及外部约束的影响，混凝土中产生拉应力，当拉应力超过混凝土的抗拉强度后就会形成裂缝。
2、大体积混凝土温度裂缝产生的原因
实践表明，影响混凝土温度裂缝的主要因素有三个：
（1）水泥的水化热。水泥在水化反应过程中产生大量的热量，是大体积混凝土内部温度升高的主要热量来源。大体积混凝土内部水化放热会引起混凝土内部急剧升温，造成较大的内外温差，从而产生温度裂缝。
（2）内外约束条件。当大体积混凝土的内外温度差达到一定的程度时，结构就会受到地基的限制，从而产生内外约束，此时混凝土的弹性模量很小，但徐变和应力松弛却很大，当温度下降时，混凝土表面温度产生的拉应力超过混凝土的抗拉应力时，就会产生裂缝。因此, 降低大体积混凝土的内外温差和改善约束条件, 是防止大体积混凝土产生裂缝的重要措施.
（3）外界气温的变化。混凝土浇筑温度与外界气温有着直接关系，如果外界气温下降，特别是气温骤降，会加大混凝土的温度梯度，致使温度应力增大。此时，混凝土内部产生压应力、表面产生拉应力，当拉应力超过混凝土的抗拉强度时，大体积混凝土的表面就会出现裂缝。
二、大体积混凝土温度裂缝的形式
1、干缩温度裂缝
干缩温度裂缝是大体积混凝土浇筑中最容易出现的，这主要和用水量、环境条件等因素有关，裂缝形式是表面存在细小的、多短方向分布的，裂缝宽度一般只有30mm左右。这种裂缝产生的原因主要是混凝土表面温度、湿度变化快，而内部湿度变化小，在表面产生较大的拉应力引起的。
2、塑性温度裂缝
塑性温度裂缝一般呈中间宽、两端细且长短不一，互不贯通的形式，一般在干热天气和刮大风的条件下出现，因为在日光直射或刮大风时，会带走混凝土中的水分，导致混凝土表面急剧收缩，而此时的混凝土强度有限，最终导致收缩应力大于混凝土的抗拉强度，产生塑性温度裂缝。
3、温度应力裂缝
温度应力裂缝是混凝土外部约束引起的，主要是由于内部温度升高产生了温度拉应力。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 d。这个阶段的特征是：水泥放出大量水化热，混凝土弹性模量急剧变化。
（2）中期。自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止,这期间温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起，并与早期形成的残余应力相叠加。
（3）晚期。温度应力主要是外界气温变化所引起，并与前2 种残余应力相叠加。
三、温度裂缝的控制措施
1、配合比设计
未来保证混凝土具有良好的工作性能，可以尽可能的降低混凝土的单位用水量，并采用低砂率、低坍落度、低水胶比、掺高效减水剂和高性能引气剂，以增加混凝土的抗裂性能。配合比设计过程中，水灰比应≤0.6，砂率控制在0.33-0.37。
2、原材料的选用
（1）选择低热或中热水泥，由于矿物成分及掺合料含量的不同，水泥的水化热差异较大。为了降低水泥的水化热、减小混凝土的体积变形，大体积混凝土一般采用中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥。目前大体积混凝土中采用较多的是矿渣硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，矿渣硅酸盐水泥水化热小，相当于普通水泥的60%，抗侵蚀能力优于普通水泥，但早期强度低；普通硅酸盐水泥水化热较大，但收缩变形小、早期弹性模量高。
（2）选择热学性能较好，含泥量较少的骨料，在大体积混凝土中，能选用石灰岩作为粗骨料热学性能最好。要严格控制骨料级配和含泥量，粗骨料一般选用10～40mm连续级配碎石，含泥量不超过1%；细骨料一般选用细度模数2.8～3.11的中砂，中砂含泥量不超过3%。
（3）掺加拌合料和外加剂，减少水泥用量，在大体积混凝土中掺入一定数量的外加剂和拌合料，能够减少混凝土的用水量和有效地降低混凝土的水化热。粉煤灰具有一定的火山灰活性效应可以使混凝土的强度、密度增加，收缩变形减小，同时混凝土的和易性增强，离析和泌水性变小。
3、大体积混凝土的浇筑与振捣
大体积混凝土不同于普通混凝土浇筑，在施工前必须做好浇筑方案设计，保证每一处混凝土在初凝前都能被上层新混凝土覆盖并振捣密实。大体积混凝土浇筑的方法主要有：
(1) 全面分层：这种方法主要是当第一层浇筑完毕后，在开始第二层混凝土浇筑，这种方案主要适用于浇筑面积不大的地方，因为如果浇筑面积过大，开始第二层浇筑时，第一层可能初凝都完成了。
(2) 分段分层：在混凝土浇筑时，当第一层浇筑到一定距离后，就开始第二层的浇筑，如此向前浇筑其他各层，这种方案适用于单位时间内要求供应的混凝土较少，结构厚度大的工程。
(3) 斜面分层：这种施工方法适用于结构长度远远超过厚度的3倍的情况，混凝土浇筑从浇筑层的下端开始，逐渐上移，在混凝土振捣过程中，保证混凝土振捣密实。
4、混凝土的养护
混凝土养护是大体积混凝土施工中一项重要的工序，养护时需要适当的温度和湿度，以便控制混凝土内外的温差，促进混凝土强度的正常发展以及防止温度裂缝的产生和发展。混凝土浇筑完毕12h内，在混凝土表面覆盖一层塑料薄膜，一层草包可以起到保湿保温的作用，在养护中要注意薄膜的搭接厚度不得小于150mm，草包的搭接长度不得的小于100mm。当养护时间达到设计要求后，就可拆模，拆模后要做好保护工作，防止温度骤降导致表面出现裂缝。
大体积混凝土养护阶段防止温度裂缝的措施主要有:
（1）浇筑后2 h 采用塑料膜对表面覆盖，可有效增加混凝土的表面温度，减小总温差。若在冬季施工需在塑料膜上面加上草垫保温等.
（2）混凝土浇筑后，应在终凝后两小时开始带水养护，养护期14d以上。夏季浇筑大体积混凝土时，可采用积水养护的方法。在混凝土表面上用砖砌成浅水池，然后放入300 mm 深的水，起保护和养护双重作用。
（3）冬季施工时，在结构外露的混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料(如草袋、锯木、湿砂等)。在缓慢的散热过程中，使混凝土获得必要的强度，以控制混凝土的内外温差小于25℃。
四、结语
大体积混凝土由于其特殊的结构特点而较容易产生温度裂缝，而裂缝的形成与选材、施工及养护的质量密不可分。要充分了解裂缝产生的机理，并在合理设计的前提下，做好材料的选择，严格控制施工中浇筑振捣等工序质量，及时采取适合大体积混凝土特点的保湿保温养护工作，温度裂缝是完全可以控制的。
参考文献
【1】邓磊 大体积混凝土裂缝控制技术的探讨 建筑施工 2009
【2】李萍 大体积混凝土的施工降温技术措施 浙江建筑 2009
【3】权国喜 大体积混凝土施工技术浅议 山西建筑 2008 ■
作者：叶兴祥 丁惠芳
摘要：本文结合工程实际，对混凝土裂缝产生的原因、现场混凝土温度的控制和预防裂缝的措施等进行论述，以供参考。
关键词： 混凝土; 温度应力; 裂缝; 控制
1、工程概况
本工程地下室二层，地上主楼四十层，结构体系采用中筒一外框结构体系，中筒为劲性钢骨柱一钢筋混凝土剪力墙，混凝土剪力墙厚400mm-1300mm。外框为22条大直径16mn钢管混凝土柱，钢管柱内浇筑C70-C45混凝土。预留钢筋采取直螺纹套管连接，中筒剪力墙纵向钢筋采用锥螺纹套筒连接。由于是超高层建筑，浇筑的混凝土强度等级又比较高，在混凝土施工过程中更要控制好温度，做好裂缝预防措施。
2、裂缝可能产生的原因
混凝土中产生裂缝有多种原因。主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和骨料不均匀以及结构不合理、原材料缺陷性问题(如碱骨料反应)，模板变形，基础使用过程不均匀沉降等。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原混凝土的约束，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，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l/10左右，短期加荷时的极限拉伸变形只有(0.6-1.0)×l 04，长期加荷时的极限位伸变形也只有(1. 2、2.0)×1 04。由于原材料的不均匀，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不是不均匀的，存在着许多抗拉能力很低，易于出现裂缝的薄弱部位在钢筋砼中，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结构中内出现了拉应力，则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或着只出现很小的拉应力。但在施工中混凝土由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它外荷载所引起的应力，因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。
3、温度应力的分析
3.1根据温度应力的形成过程可分为以下三个阶段：
(l) 、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时起至混凝土冷却到稳定温度时止，这个时期中，温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起，这些应力与早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所引起，这些应力与前两种的残余应力相迭加。
3.2 根据温度应力引起的原因可分为两类：
(l)、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，由于结构本身互相约束而出现的温度应力。例如，桥梁墩身，结构尺寸相对较大，混凝土冷却时表面温度低，内部温度高，在表面出现拉应力，在中间出现压应力。
( 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。如箱梁项板混凝土和护栏混凝土。
这两种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用。
要想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計算。混凝土的徐变使温度应力有相当大的松驰，计算温度应力时，必须考
虑徐变的影响，具体计算这里就不再细述。
4、温度的控制和防止裂缝的措施
为了防止裂缝，减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。
4.1控制温度的措施如下：
(1)采用改善骨料级配，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;
(2)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;
(3)热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热;
(4)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发梯度;
(5)施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，在寒冷季节采取保温措施。
4.2改善约束条件的措施是：
(1)合理地分缝分块;
(2)合理的安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露;此外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加强养护，防止表面干缩。特别是保证混凝土的质量对防止裂缝是十分重要，应特别注意避免产生贯穿裂缝，出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的，因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主，正确的使用减水、防裂外加剂也是减少开裂的有效措施。
在混凝土的施工中，往往要求新浇筑的混凝土尽早拆模，当混凝土温度高于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。新浇筑早期拆模，在表面上引起很大的拉应力，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，此时表面温度亦较气温为高，此时拆除模板，表面温度骤
降，必须引起温度梯度，从而在表面附加一拉应力，与水化热应力迭加，再加上混凝土干缩，表面的拉应力达到很大的数值，就有导致裂缝的危险，但如果在拆除模板后及时在表面覆盖一轻型保温材料，如泡沫、海棉等，对于防止混凝土表面产生过大的拉应力，具有显著的效果。
(3)为保证混凝土工程质量，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。
①混凝土中存在大量毛细孔道，水蒸发后毛细管中产生毛细管张力，使混凝土干缩变形，增大毛细孔径可降低毛细管表面张力，但会使混凝土强度降低。
②水灰比是影响混凝土收缩的重要因素，使用减水防裂剂可使混凝土用水时减少2 5%。
③水泥用量也是混凝土收缩的重要因素，掺减水防裂剂的混凝土在保持混凝土强度的条件下，可减少15%的水泥用量，其体积用增加骨料的用量来补充。
④减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度，减少混凝土泌水，减少收缩变形。
⑤提高水泥浆与骨料的粘结力，提高的混凝土抗裂性能。
⑥混凝土在收缩时受到约束产生拉应力，当拉应力大于混凝土抗拉强度时裂缝就会发生，减水防裂剂可有效的提高混凝土抗拉强度，大幅度提高混凝土的抗裂性能。
⑦掺加外加剂可使混凝土密实性好，可有效地提高混凝土的抗碳化性，减少碳化收缩。
⑧掺加减水防裂剂后混凝土缓凝时间适当，在有效防止水泥迅速水化热基础上，避免因水泥长期不凝而带来的塑性收缩增加。
⑨掺外加剂混凝土和易性好，表面易摸平，形成微膜，减少水分蒸发，减少干燥收缩。许多外加剂都有缓凝、增加和易性改善塑性的功能，我们在工程实践中应多进行这方面的实验对比和研究，比单纯的靠改善外部条件，可能会更加简捷、经济。
5、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。
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溫、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。适宜的温湿度条件是相互关联的。混凝上的保温措施常常也有保湿的效果。
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要求而有余。但由于蒸发等原因常引起水分损失，从而推迟或防碍水泥的水化，表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响。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。
6、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旋，混凝土的裂缝是完全可以避免的。
参考文献
[1]黄家兴.建筑施工裂缝探讨与分析[J].新世纪论丛，2012，(03)
[2] 白宝英.浅谈混凝土施工中的温度裂缝及预防措施[J].太原城市职业技术学院学报，2013，(06)
作者：李晓全
摘 要：大体积混凝土在施工阶段存在着温度裂缝控制问题，控制大体积混凝土由于水泥水化热而产生的温度裂缝是保证大体积混凝土工程质量的关键。作为当今建筑物的主要结构形式，钢筋混凝土的裂缝问题越来越受到关注和重视。本文对混凝土温度裂缝产生的原因、现场混凝土温度的控制和预防裂缝的措施进行等进行阐述。
关键词：混凝土;裂缝控制;温度应力
0.前言
随着各种新材料的不断涌现，各种检测手段的不断发展，对大体积混凝土温度裂缝问题的研究也在不断更新变化。相关规范条文的覆盖面还不够完善，很多工程实践中的问题只能依靠经验，还缺乏理论依据。这使得在工程实践中造成大量的人力、物力、财力的浪费，因概念含糊或顾此失彼而導致工程事故的也屡见不鲜。本文即对施工中混凝土裂缝的成因和处理措施做了详细的说明介绍。
1.裂缝成因分析
混凝土中产生裂缝多种多样，主要是有混凝土的脆性和不均匀性，原材料不合格，模板变形，基础不均匀沉降，温度和湿度控制不当等。混凝土的温度变化主要在两方面：一是混凝土硬化期间过程中，水泥会产生大量水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急速上升，形成内外的较大温差，从而造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力;二是混凝土受到寒潮的袭击时，混凝土表面温度急剧下降而产生收缩，表面收缩的混凝土受内部混凝土的约束，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拉强度极限时，混凝士表面就会产生裂缝。 混凝土结构成型后，如没有及时覆盖、养护不周、时干时湿，表面水分快速散失，体积收缩大，而混凝土内部湿度变化小，使其表面干缩形变而受到内部混凝土的约束，也会出现拉应力，引起混凝土表面的收缩，导致裂缝。水灰比不稳定，原材料不均匀以及运输和浇筑过程中的离析现象等因素，通常会使同一块混凝土中的抗拉强度分布不均匀;而且混凝土是一种脆性材料，抗拉强度很小，只是抗压强度的1/10左右，于是，许多抗拉能力很低薄弱部位极易出现裂缝。
在钢筋混凝土中，混凝土只是承受压应，拉应力则主要由钢筋承担力。但素混凝土内或钢筋混凝上的边缘部位如果结构内出现的拉应力只能依靠混凝土来承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力，但以上温度、湿度、原材料等一系列原因均会使混凝土内部引起相当大的拉应力。温度应力在其中占有相当大的比重，因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。
2.温度应力的分析
温度应力可分为自生应力和约束应力：
(1)自生应力：由于结构内部温度非线性分布，使结构本身互相约束而出现的温度应力，其不依靠外界任何约束。例如桥梁墩身，其结构尺寸相对较大，混凝土冷却时表面和内部的温差使得内部与外部热胀冷缩的程度不同，在表面出现拉应力，在中间出现压应力。
(2)约束应力：结构的全部或部分边界受到外界的约束，使其不能自由变形而引起的应力。如箱梁顶板混凝土和护栏混凝土，受到边界的约束，只能沿着特定的方向产生应变。要想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，需要依靠模型试验或数值计算等方法，具体计算这里就不再细述。需要注意的是，在应力维持不变时，混凝土的应变会随时间而增长(即混凝土徐变)，因而温度应力有着相当大的松驰，计算温度应力时，不能忽略徐变的影响，须保证计算结果的正确性。
3.度的控制和防止裂缝的措施
可从控制温度、改善约束条件进行裂缝防止，减轻温度应力：
(1)控制温度
①减少混凝土中的水泥用量，如选用干硬性混凝土，改善骨料级配，掺粉煤灰，加入引气剂或塑化剂等。
②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。
③在混凝土中埋设水管，通入冷水降低混凝土的内部温度。
④热天应减少混凝土的浇筑厚度，利用浇筑层面散热。
⑤规定合理的拆模时间，气温骤降时对施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构应采取保温措施，防止混凝土表面因温度下降收缩而产生拉应力。
(2)改善约束条件
合理的进行分缝分块、安排施工工序，避免过大的起伏、高差和侧面的长期暴露。
此外，还要重视对混凝土性能的改善和养护，提高其抗裂能力，防止表面干缩产生裂缝，特别是要以预防贯穿裂缝的发生为主，因为贯穿裂缝出现后，要恢复工程结构的整体性十分困难。
在混凝土的施工中，往往要求新浇筑的混凝土尽早拆模，以提高模板的周转率;当混凝土温度高于气温时应适当考虑拆模时间，以免发生“温度冲击”现象，引起混凝土表面的早期裂缝。在混凝土浇筑初期，由于水化热的散发会使混凝土内部温度急剧升高，使表面引起相当大的拉应力;此时，表面温度亦较气温为高，拆除模板必会引起表面温度骤降，产生温度梯度是表面收缩，从而在表面附加一拉应力。两个拉应力迭加，再加上湿度变化引起的混凝土干缩，表面的拉应力达到极大，就有导致裂缝的危险。所以，在拆除模板后，应及时在表面覆盖一轻型保温材料(如泡沫海棉等)，避免表面温度骤降，防止混凝土表面产生过大的拉应力而导致裂缝。
使用外加剂(如减水防裂剂)也是保证混凝土工程质量，防止开裂，提高混凝土的耐久性的重要措施之一。许多外加剂都有缓凝、增加和易性、改善塑性的功能，通常能够达到一剂多效，比单纯的靠改善外部条件，可能更加简捷、经济，因此，我们在工程实践中应多进行这方面的实验对比和研究，注重外加剂技术的开发。
4.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，其主要原因是寒冷地区的温度骤降温度梯度造成容易形成裂缝。因此说混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。
从温度应力观点出发，保温应达到下述要求：
(1)防止老混凝土过冷，减少新老混凝土间的约束，减小拉应力。
(2)防止混凝土超冷，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，保证混凝土的质量。
(3)防止混凝土内外温度差及混凝土表面温度梯度，以免造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，使表面发生裂缝。
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：一是使水泥水化作用顺利进行，以期混凝土的强度和抗裂能力满足要求。理论上，新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求而有余;但实际上，水泥的水化常会因为水分蒸发损失等因素而推迟或防碍，尤其是表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响。因此，必须重视混凝土在浇筑后的最初几天的养护工作，保证水泥水化的正常进行。二是合理控制混凝土的温度和湿度变化，防止有害的冷缩和干缩，产生裂缝。保温措施通常有益于湿度的控制;反之适当的湿度条件也有助于温度的控制。
5.结束语
混凝土的施工温度对裂缝的影响主要是由于混凝土表面与内部的温差产生温度梯度，使表面收缩而发生。本文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，并提出了温度的控制与裂缝的预防措施。在具体施工中我们要多观察、多比较、多分析、多总结，积累经验，开发新技术，完善管理工作，将多种预防处理措施结合应用，避免混凝土裂缝是完全可以的。
参考文献
[1]葛超.筏基大体积混凝土温度裂缝控制的研究[D].沈阳建筑大学，2012.
[2]裴立峰.大体积混凝土温度裂缝控制研究[D].辽宁工程技术大学，2013.
[3]蔡润梁.大体积混凝土温度裂缝控制技术研究与实践[D].武汉理工大学，2013.
作者：潘华青
一、大体积混凝土温度裂缝产生的原因
1、混凝土内部和外部的温差过大会产生裂缝。温差裂缝的主要影响因素是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。
大体积混凝土结构一般要求一次性整体浇筑，浇筑后，水泥因水化引起水化热，由于混凝土体积大，聚集在内部的水泥水化热不容易散发，混凝土内部温度将显著升高，而混凝土表面土则散热较快，形成了较大的温度差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，此时，混凝龄期短，抗拉强度很低。当温差产生的表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度，则会在混凝土的表面产生裂缝。
2、 大体积混凝土施工，由于混凝土内部与表面散热速率不一样，在其表面形成较大的温度梯度，从而引起较大的表面拉应力。同时，此时混凝土的龄期很短，抗拉强度很低，温差产生的表面拉应力，超过此时的混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土表面产生表面裂缝。此种裂缝一般产生在混凝土浇筑后的第3天(升温阶段)。混凝土降温阶段，由于逐渐降温而产生收缩，再加上混凝土硬化过程中，由于混凝土内部拌合水的水化和蒸发以及胶质体的胶凝等作用，促使混凝土硬化时收缩。这两种收缩由于受到基底或结构本身的约束，也会产生很大的拉应力，直至出现收缩裂缝。
二、大体积混凝土温度裂缝控制措施：
1、严格控制混凝土原材料的的质量和技术标准，选用低水化热水泥，粗细骨料的含泥量应尽量减少(1～1.5%以下)。
2、细致分析混凝土集料的配比，控制混凝土的水灰比，减少混凝土的坍落度，合理掺加塑化剂和减少剂。
3、采用综合措施，控制混凝土初始温度
如在混凝土体内埋设冷却水管和风管、表面洒水冷却、表面保温材料保护。主要是针对后期而言，对早期因热原因引起的裂缝是无助的。比如表面保温材料保护可以减少内外温差，但不可避免的招致混凝土体内温度T1很高，从受约束而导致贯穿裂缝的角度看，是一个潜在恶化裂缝的条件。因为体内热量迟早是要散发掉的。另外人工控制混凝土温度还需注意的问题是防止“过速冷却”和“超冷”，过速冷却不仅会使混凝土温度梯度过大，而且早期的过速超冷会影响水泥—胶体体系的水化程度和早期强度，更易产生早期热裂缝。超冷会使混凝土温差过大，引起温差裂缝
浇筑时间尽量安排在夜间，最大限度降低混凝土的初凝温度。白天施工时要求在沙、石堆场搭设简易遮阳装置，或用湿麻袋覆盖，必要时向骨料喷冷水。混凝土泵送时，在水平及垂直泵管上加盖草袋，并喷冷水。
4、根据工程特点，可以利用混凝土后期强度，这样可以减少用
2 水量，减少水化热和收缩。
5、加强混凝土的浇灌振捣，提高密实度。
6、混凝土尽可能晚拆模，拆模后混凝土表面温度不应下降15℃以上，混凝土的现场试块强度不低于设计要求。
7、采用两次振捣技术，改善混凝土强度，提高抗裂性。
8、根据具体工程特点，采用UEA补偿收缩混凝土技术。
9、对于高强混凝土，应尽量使用中热微膨胀水泥，掺超细矿粉和膨胀剂，使用高效减水剂。通过试验掺入粉煤灰，掺量15%～50%。
3
一、 施工组织设计编制依据有哪些?
1、 设计图纸，水文地勘报告;
2、 现行国家行业施工规范、规程、验收标准;
3、 国家法律法规及其他要求;
4、 工程承包合同，
5、 本公司管理体系文件。
二、 砼冬季施工措施：
1、冬期施工砼对原材料的要求
(1)、水泥优先选用硅酸盐水泥、普通硅酸水泥，应注意其中掺合材料对砼抗 冻、抗渗等性能的影响，水泥标号不应低于425•号，砼的水泥最小用量不应少于300kg/m3，水灰比不应大于0.6。•掺用防冻剂的砼，严禁使用高铅水泥。
(2)、砼所用骨料必须清洁，不得含有冰雪等冻结物及易冻裂的矿物质。在掺用含有钾、钠离子防冻剂的砼中，骨料中不得混有活性材料，以免发生碱--骨料反应。
(3)、在冬季浇筑的砼工程，根据施工方法，合理选用各种外加剂,应注意含氯盐外加剂对钢筋的锈蚀作用，宜使用无氯盐防冻剂，对非承重结构的砼使用氯盐外加剂中应有氯盐阻锈剂这类的保护措施。氯盐掺量不得超过水泥重量的1%，•素砼中氯盐掺量不得大于水泥重量的3%。外加剂的种类、用途见附表。
(4)、拌合水，一般饮用的自来水及洁净的天然水都可作为拌制砼用
4 水，但污水、工业废水、ph值小的酸性水、硫酸盐含量(按so4)超过水重约1%的水，不得用于混凝土中。为了减少冻害，应将配合比中的用水量降低至最低限度.办法是：控制塌落度，加入减水剂，优先选用高效减水剂。
2、砼的搅拌
冬期砼搅拌应制定合理的投料顺序，•使砼获得良好的和易性和使拌合物湿度均匀，有利于强度发展。
其投料顺序一般先投入骨料和粉状外加剂，干拌均匀再投入加热的水，等搅拌一定时间后,水温降至40℃左右时投入水泥，拌合均匀.注意搅拌时要绝对避免水泥遇到过热出现假凝现象。 砼的搅拌时间应比常温延长50%并符合有关规定。
3、砼搅制好后，应及时运到浇灌地点，在运输过程中，要注意防止砼热量散失、表层冻结、砼离析、水泥砂浆流失、坍落度变化等现象。在运输距离长，倒运次数多的情况下，•加强运输工具的保温覆盖。保证砼入模温度10℃左右，最少不低于5℃。当通过热工计算，砼的入模温度达不到5℃以上时应对搅拌水及骨料加热，加热温度见表。水泥种类拌合水骨料
标号小于525#的普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥 80℃60℃
标号小于525#的硅酸盐水泥，普通硅酸盐水泥 60℃40℃
砼在浇灌前，应清除模板和钢筋的冰雪和污垢，装运拌合物用的容器应有保温措施，浇灌过程中发生冻结现象时，必须在浇筑前进行加热拌合，保证砼的入模温度不低于15℃。
4、热水源、砂、石加热，现场有可利用的蒸汽设施，可优先采用;没有热水源时工地可安装1-2t立式热水锅炉供热水，煤用量可参考200kg/1t锅炉.h进行估算。也可使用电热器，砂、•石加热可用砂浆中有关说明。
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摘 要:主要阐述泵送混凝土施工中温度裂缝存在的原因,提出应完善工程设计,并对使用的水泥、砂石料等加强检验,保证原材料的质量,加强施工过程控制,从而提高泵送混凝土的施工质量。
关键词:泵送混凝土,温度裂缝,控制措施
中图分类号: TU755. 7 文献标识码:A
随着建筑技术的不断发展,泵送混凝土在工程施工中得到普及,广泛使用于现浇梁、板、柱、墙等各种现浇混凝土构件中。但是,泵送混凝土因骨料级配的限制,胶凝材料的大量使用,以及具有的高坍落度、高流动性、高水泥用量的原因,在水泥硬化中易产生泌水现象,并产生大量的水化热,造成温度裂缝普遍存在,在一定程度上影响结构的抗渗性和耐久性,应当引起足够的重视。为此,现对温度裂缝产生的原因及如何有效控制裂缝的出现和发展进行探讨。
1 泵送混凝土施工中温度裂缝产生的原因
泵送混凝土浇筑后,在硬化过程中,水泥因水化而产生大量的水化热,聚积在混凝土内部不易散发,导致内部温度急剧上升,而混凝土表面散热较快,使得混凝土结构内外出现较大的温差,这些温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同,使混凝土表面产生一定的拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时,混凝土表面就会产生裂缝,在混凝土的施工中当温差变化较大或者是混凝土受到寒潮的袭击等,会导致混凝土表面温度急剧下降而产生收缩,表面收缩的混凝土受内部混凝土的约束,将产生很大的拉应力而产生裂缝。同时,商品混凝土具有较大的收缩性,在共同应力的作用下,将会产生大量的温度收缩裂缝,虽然这种裂缝通常只在混凝土表面较浅的范围内产生,但是如不加控制,将很快发展,形成贯穿裂缝,会引起钢筋的锈蚀、混凝土的碳化,降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等,严重的将形成质量病害,影响建筑的结构安全和合理的使用寿命。
2 影响因素和控制措施
对使用泵送混凝土的工程,应充分考虑温度裂缝问题,在工程设计中,应对易产生温度裂缝的部位采取构造加强措施。施工中应从拌制混凝土使用的水泥、砂石料、掺合料、水灰比等方面进行重点控制,并在施工中加强过程控制,以保证钢筋混凝土工程质量。主要应做好以下几方面的工作。
2. 1 完善工程设计
从设计角度看,现行设计规范侧重于按强度考虑,未充分按温差和泵送混凝土收缩特性等多种因素作综合考虑,配筋量因而达不到要求。在工程设计中,应充分按温差和混凝土收缩特性等多种因素作综合考虑,对易产生温度裂缝的房屋四周阳角、现浇板的中部、地下室及屋面板等配筋薄弱处,应设置一定数量的构造钢筋进行加强。如负筋不采用分离式切断,改为沿房间全长配置,并且适当加密加粗。对于超过45 m 的现浇梁板宜设置伸缩缝或后浇带。对不宜设置伸缩缝的建筑,可在混凝土中掺加一定量的混凝土微膨胀剂,以减少温度变化导致的收缩裂缝,如UEA微膨胀剂系列产品等。如在该市某栋综合楼施工中,施工方在图纸会审中提出,在温度裂缝常产生的部位应进行构造配筋,并增设一处后浇带。设计部门采纳后,进行相应变更,施工中基本未发现温度产生的病害裂缝,效果显著。
2. 2 泵送混凝土原材料及配合比的选用
1) 尽量选用低热或中热水泥,合理确定水泥用量。引起大体积钢筋混凝土裂缝的主要原因是水泥水化热的大量积聚,使混凝土出现早期升温和后期降温,产生内部和表面的温差。减少温差的措施是选用中热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥,在掺加泵送剂或粉煤灰时,也可选用矿渣硅酸盐水泥。同时,可充分利用混凝土后期强度,以减少水泥用量;或改善骨料级配,掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量,降低水化热。所使用的水泥应符合GB 17521999 硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥质量标准的有关规定。
2) 掺加优质掺合料。在泵送混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的高性能混凝土外加剂,可改善混凝土拌合物的流动性、保水性,降低水化热,推迟热峰的出现时间。泵送混凝土中掺入一定数量高效优质的粉煤灰后,不但能代替部分水泥,而且可改善混凝土拌合物的流动性、粘聚性和保水性,从而改善了可泵性。特别重要的效果是掺加原状或磨细粉煤灰后,可以降低混凝土中水泥水化热,减少绝热条件下的温度升高。泵送混凝土使用的各种掺合料应符合GB 8076 混凝土外加剂及GB 50119混凝土外加剂应用技术规范的相应质量标准的要求,优先选用高效粉煤灰、高品质的外加剂,以保证混凝土的各种性能符合要求。
3) 严格控制水灰比。泵送混凝土为了保证具有相应的泵送性,要求有较大的流动性。在浇捣完毕后,现浇板面易出现泌水现象,易产生混凝土表面温度裂缝。在使用泵送混凝土时,宜选用低坍落度混凝土,即在保证混凝土的泵送性的前提下,越小越好,以减少混凝土表面的温度裂缝的产生。
4) 选用高质量的砂石料。水洗砂的质量应符合J GJ 52292 普通混凝土用砂质量标准及检验方法的相应标准,宜选用中砂或粗砂,含泥量应严格进行抽查,含泥量不得大于3 % ,泥块含量不得大于1 % ,以保证砂的质量。石子的质量应符合J GJ 53292 普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法的相应标准,选用级配合理的材料,严格控制含泥量不得大于1 % ,泥块不得大于0. 5 % ,以保证石子的质量。
5) 合理确定泵送混凝土的配合比。泵送混凝土的配合比决定了混凝土的强度、抗渗性、和易性、坍落度、水泥用量、水化热大小、初凝和终凝时间以及混凝土收缩率等性能指标。在施工中根据结构的不同部位、不同特点和设计要求,结合气候条件及施工现场的生产管理状况,提出相应的技术参数,由相关实验室进行试配,确定详细合理的泵送混凝土配合比。在满足混凝土泵送的前提下,优先选用5 mm～40 mm 石子级配,采用低坍落度,以减少混凝土温度和收缩产生的裂缝。
2. 3 加强施工过程控制措施
1) 加强对钢筋工程质量的管理。在施工中应严格按照设计及有关规范施工,加强对钢筋工程的质量管理,确保钢筋工程施工质量。应合理和科学地安排好各工种交叉作业时间,并在楼梯、通道等频繁和必须的通行处应搭设(或铺设) 临时的简易通道,以供必要的施工人员通行,减少对钢筋的踏踩损坏。
2) 加强对楼面上层钢筋网的保护。楼面板的上层钢筋一般较细较软,同时离楼层模板的高度较大,无法受到模板的依托保护;受到人员踩踏后就立即弯曲、变形、下坠;在施工中对楼面上层钢筋必须设置钢筋小撑马,并安排足够数量的钢筋工,在混凝土浇筑前及浇筑中及时进行整修,以保证上部钢筋的位置正确。
3) 施工现场应严格检查泵送混凝土的坍落度,检查随车出料单,以保证混凝土熟料的半成品质量,不符合要求的混凝土不得使用。
4) 严格控制浇筑流程。合理安排施工工序,分层、分块浇筑,以利于散热,减小约束。对已浇筑的混凝土,在终凝前进行二次振动,可排除混凝土因泌水,在石子、水平钢筋下部形成的空隙和水分,提高粘结力和抗拉强度,并减少内部裂缝与气孔,提高抗裂性。二次振动完成后,仔细进行板面找平,排除板面多余的水分。若发现局部有漏振及过振情况时,及时返工进行处理。
5) 注重浇筑完毕后养护。混凝土养护主要是保持适当的温度和湿度条件。保温能减少混凝土表面的热扩散,降低混凝土表层的温差,防止表面裂缝。混凝土浇筑后,及时用湿润的草帘、麻片等覆盖,并注意洒水养护,延长养护时间,保证混凝土表面缓慢冷却。在高温季节泵送时,宜及时用湿草袋覆盖混凝土,尤其在中午阳光直射时,宜加强覆盖养护,以避免表面快速硬化后,产生混凝土表面温度和收缩裂缝。在寒冷季节,混凝土表面应设草帘覆盖保温措施,以防止寒潮袭击。
3 结语
温度裂缝的存在是泵送混凝土施工中不可避免的普遍现象,应充分认识到裂缝的出现对建筑物的危害性。在工程设计中采取构造加强措施,并在施工中采取有效的措施和合理的施工过程控制方法,来预防裂缝的出现和发展,以保证泵送混凝土浇筑质量,满足建筑结构的安全、耐久性等要求。
参考文献:
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[2] GB 5001022002 ,混凝土结构设计规范[ S] .
[3] GB 5020422002 ,混凝土结构工程施工质量验收规范[ S] .
原作者： 张博
来 源： 《山西建筑》第33卷第16期2007年6月
目前目前高速公路的施工中常涉及到大体积混凝土施工。它主要的特点就是体积大，一般实体最小尺寸大于或等于1m。由于它的表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部温升比较快，使混凝土内外形成较大温差，从而产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。所以必须从根本上分析它，来保证施工的质量。大体积混凝土施工阶段所产生的温度裂缝，一方面是混凝土内部因素：由于内外温差而产生的;另一方面是混凝土的外部因素：结构的外部约束和混凝土各质点间的约束，阻止混凝土收缩变形，混凝土抗压强度较大，但抗拉强度却很小，所以温度应力一旦超过混凝土能承受的抗拉强度时，即会出现裂缝，对结构的耐久性有所影响，因此必须予以重视和加以控制, 大体积混凝土产生温度裂缝的机理
大体积混凝土产生温度裂缝，是混凝土随着温度变化而发生膨胀或收缩的结果。一方面是混凝土由于内外温差而产生应力和应变，另一方面是结构物的外部约束和混凝土各质点间的约束，应阻止这种应变。一旦温度应力超过混凝土所能承受的抗拉强度时，即会出现裂缝。现将产生裂缝的主要原因分述如下：
产生裂缝的主要原因有以下几方面：
1、水泥水化热
水泥在水化过程中要释放出一定的热量，而大体积混凝土结构 1 断面较厚，表面系数相对较小，所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去，以至于越积越高，使内外温差增大。单位时间混凝土释放的水泥水化热，与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关，并随混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热，实际上内部的最高温度，多数发生在浇筑后的最初3-5天。
2、外界气温变化
大体积混凝土在施工阶段，它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降，会大大增加内外层混凝土温差，这对大体积混凝土是极为不水泥水化热。
温度应力是由于温差引起温度变形造成的;温差愈大，温度应力也愈大。同时，在高温条件下，大体积混凝土不易散热，混凝土内部的最高温度一般可达60-65℃，并且有较长的延续时间。因此，应采取温度控制措施，防止混凝土内外温差引起的温度应力。
3、混凝土的收缩
混凝土中约20%的水分是水泥硬化所必须的，而约80%的水分要蒸发。多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩。混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。如果混凝土收缩后，再处于水饱和状态，还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化，这对混凝土是很不利的。
4、约束条件与温度裂缝的关系
大体积混凝土由于受到温度变化会产生变形，而这种变形又受到自身和外界的约束，便产生了应力，这就是温度变化引起的应力状态。而当应力超过某一数值时，便引起裂缝。
通过对大体积混凝土产生裂缝的机理分析，在施工过程中主要从降低水泥水化热、通水散热、混凝土养护、严格控制拆模时间等几方面做好混凝土温度控制工作，确保内外温差控制在25℃以内，尽量降低混凝土内部温度的升降速率。从而提高混凝土的抗渗、抗裂、抗侵蚀的性能。由于承台承重较大，决不允许出现有害裂纹，施工时温度裂缝的控制是保证承台施工质量的关键。因此防止大体积混凝土产生温度裂缝要采取以下的措施：
1、选用合适的原材料和合适的砼配合比
水泥选用水化热低、凝结时间长，能有效地降低混凝土内绝热温升，达到低水化热品种的水泥效果，掺加适量的粉煤灰和EC-4型缓凝高效减水剂，以改变混凝土流变特性及降低水泥水化热; 混凝土的粗集料选用粒径较大、级配良好的石子配制的混凝土，和易性较好，抗压强度较高，同时可以减少用水量及水泥用量，从而使水泥水化热减少，降低混凝土绝热温升。细骨料采用选用平均粒径较大的中、粗砂拌制的混凝土比采用细砂拌制的混凝土可减少用水量10%左右，同时相应减少水泥用量，使水泥水化热减少，降低混凝土绝热温升，并可减少混凝土收缩。含泥量小于2%， 3 细度模数控制在2.5左右;水为饮用水。
2、浇注过程中的控制
a、控制混凝土的入模温度和环境温度，使用的水泥既要新鲜又必须经过一段时间的冷却，不宜使用新出窑的水泥，向拌合用水内加破碎冰块，从而降低混凝土的拌合温度。
b、混凝土采用分层连续灌注，一次成型，分层厚度宜为30cm左右，分层间隔灌注时间不得超过试验所确定的混凝土初凝时间，以防出现施工冷缝;
c、混凝土振捣深度对于大面积分层浇注混凝土，如果下层混凝土已进入初凝或即将初凝，则振捣棒振捣时不宜插入下层，以达下层表面为宜，如下层混凝土未达初凝可插入下层5cm，保证下层在初凝前再进行一次振捣，使混凝土具有良好的密实度，防止漏振，也不能过振，确保质量良好;
3、大体积混凝土养护时的温度控制
大体积混凝土的养护，不仅要满足强度增长的需要，还应通过人工的温度控制，防止因温度变形引起混凝土的开裂。 人工的温度控制有两种方法：一种是采用内部降温法来降低混凝土内外温差，可在混凝土内部埋设冷却水管和测温点，通过冷却水循环，
降低混凝土内部温度，减小内表温差，控制混凝土内外温差小于25℃，通过测温点测量，掌握内部各测点温度变化，以便及时 4 调整冷却水的流量，控制温差;另外一种是保温法：是在结构物外露的混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料(如草袋、锯木、湿砂、泡沫塑料等)，在缓慢的散热过程中，使混凝土获得必要的强度，以控制混凝土的内外温差小于20℃。由于在混凝土浇筑过程中，福州地区雨季来临，气温较低，使混凝土内外温差加大，因此采取了保温法的措施：在构件表面覆盖麻袋和土工布以保持混凝土内外温差不大于20℃。
控制温度裂缝应根据工程的具体情况选择施工措施：可以控制大体积混凝土水泥用量，选用低水化热水泥，掺加合适的外加剂，优化混凝土配合比，完善浇注工艺，以及加强养护工作和温度检测工作等。
面对应用日益广泛的大体积混凝土工程，我们必须不断总结经验，完善技术措施，从而使大体积混凝土施工走上成熟和规范化的道路。
大体积混凝土温度裂缝
摘要：介绍了大体积混凝土概念的界定，从温度应力和内外约束两个方面浅析了大体积混凝土温度裂缝产生的机理，总结了混凝土开裂的三种方式。根据裂缝产生的机理，结合工程实践从设计和施工角度总结出大体积混凝土温度裂缝的控制措施。
关键词：大体积混凝土;温度裂缝;温差
在全球各地的土木工程中，混凝土是最重要的建筑材料，其强度高、耐久性好，广泛用于各类建筑物、构筑物。随着人类科技的不断进步，建筑技术的不断发展，各种新型结构相继涌现，使得大体积混凝土结构应用越来越广泛。但大体积混凝土自身导热性能较差，混凝土内部水化热量难以散发，而表面散热快，中心温度和表面温度的差异造成混凝土开裂。
混凝土的温度裂缝问题是一个相当普遍的质量问题，不仅影响建筑物的外观，更会危及建筑的正常使用及结构的耐久性。特别是随着建设规模的日趋增大，大体积混凝土结构日益增多，工程裂缝控制技术难度更高。很多研究学者对如何避免大体积混凝土开裂进行了研究，大部分学者提出采用埋设冷却水管的温控措施，或者使用微膨胀混凝土。但是这些方法不仅造价高，而且也不完全可靠。大体积混凝土温度裂缝的控制从设计、材料、施工等多方面入手，采用综合治理措施更为有效。
1 大体积混凝土概念的界定
对大体积混凝土概念的界定问题，在工程界有一个逐步认识的过程。在研究初期主要是定量判别法，根据混凝土的厚度和温差来区别，采用0.8-1m和25℃作为区分的界限。
《JGJ55-2000 普通混凝土配合比设计规程》 采用定量和定性相结合的解释，其定义为：混凝土结构物实体最小尺寸等于或大于1m，或预计会因水泥水化热引起混凝土内外温差过大而导致裂缝的混凝土 。
美国混凝土协会(ACI 116R—00) 的解释是：“任意体量的混凝土，当其尺寸大到必须采取预防措施控制由于水泥水化热和体积变化以最大限度减少裂缝时，均可称为大体积混凝土”(concrete, mass-any volume of concrete with dimensions large enough to require that measures be taken to cope with generation of heat from hydration of the cement and attendant volume change , to minimize cracking)。
而日本建筑学会标准(JASS5) 的解释为：“结构断面最小厚度在80cm以上，同时水化热引起混凝土内部的最高温度与外界气温之差预计超过25℃的混凝土，称为大体积混凝土” 。
参考以上列出的解释，笔者认为大体积混凝土这个术语中的“大”在某种意义上属于约定俗成的说法;因为《JGJ55-2000 普通混凝土配合比设计规程》和美国混凝土协会(ACI 116R—00) 的解释中提到的因水泥水化热和体积变化引起混凝土裂缝，并没有对体积做出定量要求，而包含了体积不大但因预计水泥水化热和收缩会引起混凝土裂缝时需要采取预防措施来控制裂缝的混凝土结构。 2 2.1 大体积混凝土温度裂缝产生机理浅析 温度应力
超大体积混凝土由于水泥水化时会放出大量的水化热，而混凝土自身体积较厚，混凝土表面和内部的散热条件不同，混凝土表面由于直接和空气接触，散热条件好，热量可向大气中散发，表面温度上升较少;而混凝土内部自身导热性能差，水化热积聚在混凝土内部不易散发，温度会上升较多，这样就形成外低内高的温差。由于外部约束和内部约束的存在，使混凝土不能自由变形，于是就会在混凝土内部产生温度应力，这种由于温度变化产生的变形受到约束而产生的应力称为温度应力。由此可见：产生温度应力必须具备两个必要条件是温差和约束。温差越大，产生的温度应力越大，混凝土越容易开裂。当超大体积混凝土被完全嵌固时，它受到的约束最大，此时温度应力会达到最大值，当约束减小时，所产生的温度应力也随之减小，开裂的概率也随之降低。
2.2 约束
超大体积混凝土受到的约束一般分为内约束和外约束两种。 2.2.1 内约束引起温度裂缝的机理
一个物体或一个构件本身各质点之间的相互约束作用称为“内约束”。大体积混凝土在水泥水化时，会形成外低内高的温差，这种温差会使大体积混凝土内部温度分布不均匀，会引起质点发生的变形不一致，从而产生内约束。大体积混凝土中心由于温度较高，所产生的热膨胀也较表面大，因而在混凝土中心产生压应力，而表面则产生拉应力。当表面拉应力超过混凝土的抗拉强度时，就会在大体积混凝土的外表面产生裂缝，这种裂缝比较分散、裂缝宽度小、深度也很小，俗称“表面裂缝”。它一般发生在浇筑后的温度上升阶段，是由于混凝土体积发生膨胀所形成的。表面裂缝的形状见图1所示。
图1 表面裂缝
2.2.2 外约束引起的温度裂缝的机理
一个物体的变形受到其它物体的阻碍，一个结构的变形受到另一个结构的阻碍，这种结构与结构之间，物体与物体之间，物体与构件之间，基础与地基之间的相互牵制作用称作“外约束”。大体积混凝土浇筑后数日(一般不少于5 d)，水泥水化热基本上释放完毕，由于环境温度较低，这时大体积混凝土就会从最高温度开始逐渐降温，降温的结果会引起混凝土的收缩，同时混凝土中多余水分也随之蒸发，这样就会引起混凝土体积出现不同程度的收缩。而地基、其它结构往往会对大体积混凝土进行约束，让其不能自由变形，在这种外部约束的作用下，混凝土的内外温差就会产生温度应力。这种温度应力一般是拉应力，当该温度应力超过混凝土的抗拉强度时，就会从约束面开始向上出现开裂，从而形成温度裂缝。若温度应力足够大，裂缝会连续产生，甚至会贯穿整个截面。贯穿裂缝会严重影响结构的性能，它会破坏结构的整体性、耐久性、防水性，给结构带来重大的损伤，直接影响到工程结构安全。贯穿裂缝一般发生在混凝土的温度下降阶段，且外部约束较大，裂缝一般与约束面成直角关系。如约束体为桩基、岩体、以及老混凝土结构面时，约束力会更大，产生的温度应力也会更大。但只有在温差(最高温度与最终稳定温度差)25℃以上，才会出现这种裂缝。此外，不同的约束体会导致不同的贯穿裂缝，且其发生部位和裂缝的多少也会不一样。若产生贯穿裂缝，后期养护不到位，还会加剧裂缝发展。外部约束应力形成裂缝的情况如图2所示。
图2 部约束应力所形成的裂缝
虽然引起大体积混凝土开裂的原因很多，但是按照裂缝深度的不同，一般可将裂缝分为：贯穿裂缝、深层裂缝和表面裂缝。在这三种裂缝中，贯穿裂缝的危害最大，它贯穿了结构面，破坏了结构的整体稳定性，大大降低结构的安全使用性能。深层裂缝的危害其次，并没完全切断结构面，除地基或受既有建筑混凝土影响外，不会发展成贯穿裂缝，则对结构的影响不太大。表面裂缝的危害性一般较小，除特种结构(如：有防辐射要求的探伤室、有防水要求的堤坝等)外，表面裂缝可以通过抹灰等方式处理。
图3 大体积混凝士结构裂缝类型示意图
3 大体积混凝土温度裂缝的控制
混凝土开裂不但会使结构承载能力相应的下降，改变结构的受力状态，而且会影响到结构外表的美观，影响结构的正常使用。例如：若大坝开裂则会使水渗漏，若探伤室开裂则会使射线泄露，严重影响到结构的使用功能。因此，我们一定要采取有效措施控制大体积混凝土的开裂。王铁梦教授从1955年起就开始研究分析多种结构裂缝，并在此基础上，提出了“抗”、“放”的原则。许多学者在“抗”、“放”原则的基础上又提出了多种抗裂措施。在实际工程中，应结合工程特点灵活运用“抗”、“放”、“抗放”结合的原则控制裂缝的开裂。在实际工程的设计和施工中，就可以通过分析混凝土开裂的不同原因来采取具体的防裂措施。例如：开裂原因与结构设计和受力荷载有关时，应当结合概念设计、平面布置、受力加固等原则和方法考虑控制混凝土开裂的措施。控制大体积混凝土开裂的措施与一般混凝土相比，除了上述措施之外，由于大体积混凝土的固有特性(主要是混凝土中的温度应力和温差)，还有一些其他的抗裂措施。下面重点分析在设计和施工中，控制大体积混凝土开裂的措施。
大体积混凝土裂缝控制措施可分为两类，一类是：设计措施：设计控制措施可以分为以下几点：①合理布置平面、立面;可以避免体型突变，保证各种系数达到规范要求(安全系数应当适当提高);②合理留设施工缝;施工缝位置应优先选在在受力较薄弱、剪力较小的结构上，例如：探伤室大体积施工时，其墙体的施工缝可以留在板底和墙体之间;③合理配置钢筋;一般大体积混凝土的配筋率较小，适当提高配筋率可以改善应力分布情况，增强混凝土的抗拉应力，抵抗温度应力的影响，降低裂缝产生的可能性。
控制大体积混凝土开裂的另一类措施是：施工措施，这是控制大体积混凝土裂缝的关键。其施工措施可分为以下几个方面：
(1)合理的混凝土配合比设计;配合比设计包括选材和比例控制，在选材时，水化热是造成大体积混凝土开裂的主要原因。配合比设计时，可以在保证混凝土结构强度的条件下，降低水泥的使用量，选用较低水化热的水泥(如粉煤灰硅酸盐水泥)，或者在混凝土中添加适当的粉煤灰、矿粉等，减少水化热的产生量。避免选用早强水泥、含氯化物、含铝酸钙等影响大体积混凝土结构使用的水泥。掺加适当的添加剂如：减水剂(在同等强度条件下，减水剂可以降低水灰比，在保证水泥用量不变时，节约用水;在保证用水量不变时，节省水泥。)、微膨胀剂(微膨胀剂可以减少混凝土的体积收缩，减小混凝土的收缩应力。)。为防止混凝土开裂，要严格控制骨料级配、含泥量，严禁使用海砂。在进行配合比设计时，一定要经过多次试验，经过试验合格后，方可用于施工;经检验配合比不合格或强度不够的混凝土，严禁用于工程施工。
(2)施工工艺的选择;施工工艺包含搅拌、输送、浇筑等几个过程，为保证混凝土有良好和易性和加工性能，一定要做好搅拌和输送工作。另外，需要注意：搅拌站或商品混凝土供应站应当建在实际工程附近。搅拌前可先用冷水冲刷骨料，降低建筑温度;搅拌时应该投料次序准确，不得一次性全加，按照配合比设计原则分清先后次序，一般情况下应先投水泥搅拌;搅拌时间合理，不得发产生分层、离析现象。运输时应当迅速，运输方式、运输路径应当便捷，保证运输车辆的运行，防止堵塞和交通拥挤，尽量减少周转次数和输送时间，避免离析(一旦发生，应进行二次搅拌)现象。浇筑前应进行技术交底，确定浇筑方案，做好准备工作;浇筑时供料及时，不能有离析，振捣密实，增强混凝土密实度，大体积混凝土还应当采用振捣棒振捣，并在混凝土初凝前进行二次振捣;妥善处理泌水;浇筑完成后，应及时采取合理措施，进行养护。
(3)采取合适的温控方案;温控方案包括两种：保温法和降温法。降温法指在混凝土内部埋设冷水管，这种方法多用于水利、交通结构。保温法一种是在混凝土表面采用保温材料覆盖，这种方法适用于我国南方气温在15℃以上的季节，寒冷地区不太适用;另一种是表面蓄水保温，表面蓄水保温可以控制表面龟裂，保证工程质量。在采用温控方案时一定要结合结构所在的地理环境和结构的组成形式。在混凝土结构设计时应当采取合理措施，避免结构形式和受力荷载所造成的混凝土开裂：施工时应当保证每个施工工序、施工措施都严格按照施工技术方案进行，并做好预警方案，一旦施工过程中出现问题即可立即实施备案，防止问题继续发展。
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【摘 要】经过多年的施工理论，现场察看，查阅有关混凝土内部应力方面的专著，剖析了混凝土温度裂痕产生的缘由，对混凝土温度的控制和预防裂痕停止总结。
【关键词】混凝土;温度应力;裂痕;控制
Concretes construction temperature and crack control experience
Zheng Yongyong Lu Lihua Li Wei
【Abstract】Through many year construction practices, the spot inspection, the consult related concretes internal stress aspect’s monograph, has analyzed the reason which the concretes temperature crack produces, carries on the summary to the concretes temperature’s control and the prevention crack.
【Key words】Concretes; Temperature stress; Crack; Control
混凝土的裂痕较为普遍，在建筑工程中裂痕简直无所不在。虽然我们在施工中采取各种措施，当心慎重，但裂痕依然时有呈现。究其缘由，阐明我们对混凝土温度应力变化的认识还不够，控制其规律和控制才能缺乏。
施工中混凝土常常呈现温度裂痕，影响到构造的整体性和耐久性，在大致积混凝土施工中，温度应力控制对裂痕的开展具有重要意义。温度变化对构造的应力状态具有显著的不容无视的影响。我们遇到的主要是施工中的温度裂痕，因而本文仅对施工中混凝土裂痕的成因和处置措施谈一些领会。
1. 裂痕的缘由
混凝土中产生裂痕有多种缘由，主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不平均性，以及构造不合理，原资料不合格(如碱骨料反响)，模板变形，根底不平均沉降等。
混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不时上升，在外表上惹起拉应力。后期在降温过程中，由于遭到根底或老混凝上的约束，又会在混凝土内部呈现拉应力。气温的降低也会在混凝土外表惹起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂才能时，即会呈现裂痕。
许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但外表湿度可能变化较大或发作猛烈变化。如养护不周、时干时湿，外表干缩形变遭到内部混凝土的约束，也常常招致裂痕。混凝土是一种脆性资料，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要(0.6～1.0)×104，长期加荷时的极限拉伸变形也只要(1.2～2.0)×104。由于原资料不平均，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也会产生不平均现象，存在着抗拉才能较低，易于呈现裂痕的单薄部位。在钢筋混凝土构造中，拉应力主要是由钢筋承当，混凝土只是接受压应力，则大多依托混凝土承当。但普通工程设计中请求不呈现拉应力或者只呈现很小的拉应力只要预应力混凝土构造，普通钢筋混凝土构造普遍都存在拉应力，设计也允许带裂痕工作，但对裂痕的宽度的请求。在混凝土施工中当由最高温度冷却到运转时期的稳定温度，常常在混凝土内部惹起相当大的拉应力，有时温度应力可能会超越其它外荷载所惹起的应力，因而控制温度应力的变化规律，关于控制施工过程中的裂痕开展极为重要。
2. 温度应力的剖析
依据温度应力的构成过程可分为以下三个阶段：
(1)早期：自浇筑混凝土开端至水泥放热根本完毕，普通约30天。这个阶段的两个特征，一是水泥放出大量的水化热，二是混凝土上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部构成剩余应力。
(2)中期：自水泥放热作用根本完毕时起至混凝土冷却到稳定温度时止，这个时期中，温度应力主要是由于混凝土的冷却剂及外界气温变化所惹起，这些应力与早期构成的剩余应力相叠加，在此期间混凝土的弹性模质变化不大。
(3)晚期：混凝土完整冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所惹起，这些应力与前二种的剩余应力相叠加。
依据温度应力惹起的缘由可分为两类：
(1)自生应力：边境上没有任何约束的构造，假如内部温度是非线性散布的，由于构造自身相互约束而呈现的温度应力。例如，桥梁墩身，构造尺寸相对较大，混凝土冷却时外表温度低，内部温度高，在外表呈现拉应力，在中间呈现压应力。
(2)约束应力：构造的全部或局部边境遭到外界的约束，不能自在变形惹起的应力。如箱梁顶板混凝土和护栏混凝土。
这两种温度应力常常和混凝土的干缩所惹起的应力共同作用。要想依据已知的温度精确剖析出温度应力的散布、大小是一项比拟复杂的工作。在大多数状况下，需求依托模型实验或数值计算。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，必需思索徐变的影响。
3. 温度的控制和避免裂痕的措施
为了避免裂痕，减少温度应力，可从控制温度和改善约束条件两个方面着手。
控制温度的措施如下：
(1)采用改善骨料级配，用于硬性混凝土，掺混合料，加惹起剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量;
(2)拌合混凝土时加水或冷水将碎石冷却以降低混凝土的初始浇筑温度;
(3)浇筑混凝土时减少浇筑厚度，应用浇筑层面散热;
(4)在混凝土中埋设水管，通入冷水降温。
(5)规则合理的拆模时间，气温骤降时停止外表保温，以免混凝土外表发作急剧的温度变化;
(6)施工中长期暴露的混凝土外表或薄壁构造，在冰冷时节采取保温措施;
改善约束条件的措施如下：
(1)合理地分缝分块;
(2)防止根底过大起伏;
(3)合理的布置施工工序，防止过大的高差和侧面长期暴露;
此外，改善混凝土的性能，减少水灰比，掺入抗裂纤维等措施，进步抗裂才能，增强养护，避免外表干缩，对避免裂痕是非常重要，应特别留意防止产生贯串裂痕，形成对其构造的整体性危害。
在混凝土的施工中，为了进步模板的周转率，常常请求新浇筑的混凝土尽早拆模。应恰当思索拆模时间，以免惹起混凝土外表的早期裂痕。新浇筑早期拆模，在外表惹起很大的拉应力，呈现“温度冲击”现象。在混凝土浇筑初期，由于水化热的分发，外表惹起相当大的拉应力，此时外表温度亦较气温为高，此时撤除模板，外表温度骤降，必然惹起温度梯度，从而在外表产生附加拉应力，与水化热应力叠加，再加上混凝土干缩，外表的拉应力会到达很大的数值，就有招致裂痕的风险，但假如在撤除模板后及时在外表掩盖保温资料，关于避免混凝土外表产生过大的拉应力，具有显著的效果。
加筋对大致积混凝土的温度应力影响很小，由于大致积混凝土的含筋率极低。在温度不太高及应力低于屈从极限的条件下，钢筋的各项性能是稳定的，而与应力状态、时间及温度无关。钢筋的线胀系数与混凝土线胀系数相差很小，在温度变化使两者间只发作很小的内应力。由于钢筋的弹性模量是混凝土弹性模量的7～15倍，当内混凝土应力到达抗拉强度而开裂时，钢筋的应力将不超越100～200kg/cm2。因而，在混凝土中想要应用钢筋来避免细小裂痕的呈现很艰难。但加筋后构造内的裂痕普通就变得数目多、间距小，且宽度与深度也小了。而且假如钢筋的直径细而间距密时，对进步混凝土抗裂性的效果较好。混凝土和钢筋混凝土构造的外表常常会发作细而浅的裂痕。固然这种裂痕普通都较浅，但它对构造的强度和耐久性有一定的影响。
为保证混凝土工程质量，避免开裂，进步混凝土的耐久性，这确运用外加剂也是减少开裂的措施之一。例如运用减水防裂剂，在理论中总结出其主要作用为：
(1)混凝土中存在大量毛细孔道，水蒸发后毛细管中产生毛细管张力，是混凝土干缩变形。增大毛细孔经可降低毛细管外表张力，但会使混凝土强度降低。这个外表张力理论早在六十年代就已被国际上所确认。
(2)水灰比是影响混凝土收缩的重要要素，运用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25%。
(3)水泥用量也是混凝土收缩率的重要要素，掺加减水防裂剂的混凝土在坚持混凝土强度的条件下可减少15%的水泥用量，其体积用增加骨料用量来补充。
(4)减水防裂剂能够改善水泥浆的稠度，减少混凝土泌水，减少沉缩变形。
(5)进步水泥浆与骨料的粘结力，进步混凝土抗裂性能。
(6)混凝土在收缩时遭到约束力产生拉应力，当拉应力大于混凝土抗拉强度时裂痕就会产生。减水防裂剂可有效的进步混凝土抗拉强度，大幅度进步混凝土的抗裂性能。
(7)掺加外加剂可使混凝土密实性好，可有效的进步混凝土的抗碳化性，减少碳化收缩。
(8)掺减水防裂剂后混凝土缓凝时间恰当，在有效避免水泥疾速水化防热根底上，防止因水泥长期不凝而带来的塑性收缩增加。
(9)掺外加剂混凝土和易性好，外表易抹平，构成水膜，可减少水分蒸发，减少枯燥收缩。许多外加剂都有缓凝、增加和易性、改善塑性的功用，我们在工程理论中应多停止这方面的实验比照和研讨，比单纯的靠改善外部条件，可能会愈加简捷、经济。
4. 混凝土的早期养护
理论证明，混凝土常见的裂痕，大多数是不同深度的外表裂痕，其主要缘由是温度梯度形成，或是温度骤降构成裂痕。因而，混凝土的保温对避免外表早期裂痕特别重要。
从温度应力观念动身，保温应到达下述请求：
(1)避免混凝土内外温度差及混凝土外表梯度，避免外表裂痕。
(2)避免混凝土超冷，应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土运用期的稳定温度。
(3)避免曾经浇筑的混凝土过冷，以减少新老混凝土之间的约束。
混凝土的早期养护，主要目的在于坚持适合的温湿条件，已到达两个方面的效果，一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭，避免有害的冷缩和干缩，一方面使水泥水化作用顺利停止，以到达设计的强度和抗裂才能。
适合的温湿度条件是互相关联的，混凝土的保温措施常常也有保湿的效果。
从理论上剖析，新浇混凝土中所含水分完整能够满足水泥水化的请求而有余。但由于蒸发等缘由常惹起水分损失，从而推延或阻碍水泥的水化，外表混凝土最容易而且直承受到这种不利影响，因而混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期，在施工中应实在应注重起来。
5. 完毕语
以上是对混凝土的施工温度与裂痕之间的关系停止了理论和理论上的初步认识和领会，固然学术界关于混凝土裂痕的成因和计算办法有不同的理论，但关于详细的预防和改善措施意见还是比拟统一，同时在理论中的应用效果也是比拟好的，详细施工中要靠我们多察看、多比拟，呈现问题后多剖析、多总结，分离多种预防处置措施，混凝土的裂痕是完整能够控制的。
浅谈建筑混凝土结构裂缝的修补设计与方法
论文关键词：混凝土结构 裂缝 修补设计 修补方法
论文摘要：混凝土结构被广泛应用于多种工程，解决开裂问题是决定混凝土结构是否能够满足使用需求和耐久性的关键。
0 引言
混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成的非均质脆性材料。由于混凝土施工、本身变形和约束等一系列问题，使混凝土裂缝成了土木、水利、桥梁、隧道等工程中最常见的工程病害。轻者使内部的钢筋等材料产生腐蚀，降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性等，严重的将威胁到人民的生命、财产。出现混凝土裂缝的原因从微观上看，混凝土是由水泥、砂、石、空气、水组成的多相结合体，由于混凝土的组成材料、微观构造以及所收外界影响的不同，混凝土裂缝产生的原因也有很多种。
1 混凝土结构的裂缝依其形成可分为以下三类
1.1 静止裂缝 系指形态、尺寸和数量均已稳定不再发展的裂缝。修补时，仅需依裂缝粗细选择修补材料和方法，而与其它因素无关。
1.2 活动裂缝 系指其宽度不能保持稳定，易随着结构构件的受力、变形或环境温、湿度的变化而时张、时闭的裂缝。修补时，应先消除其成因，并观察一段时间，确认已稳定后，再依静止裂缝的处理方法修补;若无法完全消除其成因，则应使用具有足够柔韧性的材料进行修补。
1.3 尚在发展的裂缝 系指长度、宽度或数量尚在发展，但经历一段时间后将会终止的裂缝。对此类裂缝应待其停止发展后，方可进行修复或加固。
混凝土裂缝修补前，应对其成因进行研究，若是由于承载能力不足引起的裂缝，除应选择相应的方法进行修补外，尚应选用适当的加固方法进行加固。
2 修补设计
修补设计原则上应根据第四章是否需要修补及补强加固的判定结果，进行恢复己开裂结构件的机能及耐久性的设计，更重要的是要选择适当的修补材料、修补工法以及在选择修补时间的基础上进行修补设计。进行修补设计时，应考虑如下事项：①根据是否需要修补的判断结果，设定修补范围及规模，还应按需要再度调查现场。②掌握开裂原因、开裂状况(裂缝宽度、深度及型式等)，建筑物的重要性及环境条件(一般环境、工厂地区、盐类环境、温泉地带、寒冷地带及特殊用途)。③为了明确规定修补目的及恢复目标，考虑环境条件，选定最适于修补的修补材料、修补工法及修补时间。选择修补工法，可按开裂现场及开裂原因决定。另外，当构筑物处于盐类等苛刻环境时，应选择比普通环境条件高一个等级的材料及工法。如有可能，裂缝最好在稳定后再作修补;对随环境条件变化的温度裂缝，则宜在裂缝最宽时处理。
混凝土建筑物及构件的修补恢复目标将视竣工时的初期性能、建筑物的耐用年限、开裂原因、劣化程度及劣化范围等而异，另外，保修年限也不尽相同。通常，可将修补恢复目标分成如下三个阶段:①恢复到与健全构件同等性能。②恢复到不妨碍使用的程度。③恢复到能够确保人身安全的程度。一般针对以确保人身安全而进行的应急修补工程。④必须充分研究修补作业所必要的机械材料、脚手架及工程现场对周围人群的安全保障。
3 修补方法
3.1 表面修补法 ①利用混凝土表层微细独立裂缝(裂缝宽度ω≤0.2mm)或网状裂纹的毛细作用吸收修补胶液，封闭裂缝通道。对楼板和其它需要防渗的部位，尚应在混凝土表面粘贴纤维复合材料以增强封护作用。常用的方法为涂覆法，增加整体面层，压抹环氧胶泥，环氧浆液粘玻璃丝布，表面缝合等。②涂覆法:混凝土表面出现数量较多的表面裂缝时，采用手工或机械喷涂方法，将修补材料涂覆于混凝土表面，起到表面封闭作用。涂膜厚度在0.3~2.5mm之间，厚度大者适应裂缝变化能力强。选用修补材料时应考虑使用条件(室内、室外、环境温湿度变化，介质腐蚀情况)以及裂缝活动情况等，例如，要求耐磨的地坪可选用环氧沥青涂料，聚氨酷涂料，聚氨酷沥青涂料等刚性涂料，不稳定的裂缝修补可选用聚氨酷弹性体，橡胶型丙烯酸酷涂料等弹性涂料。③增加整体面层:混凝土表面裂缝数量较多，
分布面较广时，常采用增加一层水泥砂浆或细石混凝土整体面层的方法处理。多数情况下，整体面层内应配置双向钢丝网。有条件时，宜采用喷射法施工水泥砂浆或混凝土整体面层。
3.2 局部修复法 ①充填法 用钢钎、风镐或高速转动的切割圆盘将裂缝扩大，最终凿成V形或梯形槽，分层压抹环氧砂浆、或水泥砂浆、或聚氯乙烯胶泥、或沥青油膏等材料封闭裂缝。其中V形槽适用于一般裂缝修补;梯形槽用于渗水裂缝修补;环氧砂浆适用于有结构强度要求的修补;聚氯乙烯胶泥和沥青油膏仅适用于防渗漏的修补。②预应力法 用钻机在构件上钻孔，注意避开钢筋，然后穿入螺栓(预应力钢筋)，施加预应力拧紧螺帽，使裂缝减小或闭合。如条件许可时，成孔的方向应与裂缝方向垂直，钻孔方向不与裂缝垂直时，宜采用双向施加预应力。③部分凿除重新浇筑混凝土 对于钢筋混凝土预制梁等构件，由于运输、堆放、吊装不当而造成裂缝的事故时有发生。这类裂缝有时可采用凿除裂缝附近的混凝土，清洗、充分湿润后，浇筑强度高一等级的混凝土，养护到规定强度的修补方法。修补后的构件仍可使用在工程上。用这种方法修补己断裂的构件应特别慎重。此外，修补前应检查钢筋的实际应力和变形状况。修补混凝土宜用微膨胀型。修复工作必须十分仔细认真，否则新老混凝土结合不良将导致失败。
3.3 灌浆法 将水泥或化学浆液灌入混凝土缝内，使其扩散，固化。固化后的浆液具有较高的粘结强度，与混凝土能较好地粘结，从而增强了构件的整体性，使构件恢复使用功能，提高耐久性，达到堵漏防锈补强的目的。用于结构修补的化学浆液主要有两类:一类是环氧树脂浆;另一类是甲基丙烯酸甲酷液(简称甲凝液)。用于防渗堵漏的化学浆液主要有:水玻璃、丙烯酞胺、聚氨酷、丙烯酸盐等。这些不溶物可充填缝隙，使之不透水并增加强度。
3.4 低压慢注修补法(注射法) 以一定的压力将修补胶液注入裂缝腔内;此法适用于处理0.2<ω<1.5mm静止的独立裂缝、贯穿性裂缝以及蜂窝状局部缺陷。可使用JN-L低粘度灌缝胶及JN-F封口胶。
3.5 压力注浆法 在一定时间内，以较高压力(按注浆料产品说明书确定)将灌注材料压入裂缝腔内;此法适用于处理大型结构贯穿性裂缝、大体积混凝土的蜂窝状严重缺陷以及深而蜿蜒的裂缝。可使用JN-J或HPG两种水泥基改性材料，也可使用JN-M结构灌注胶。
3.6 填充密封法 在构件表面沿裂缝走向骑缝凿出U形或V形沟槽，然后用改性环氧树脂或弹性填缝材料填充，必要时以纤维复合材料封闭其表面;此法适用于处理ω>0.5mm的活动裂缝和静止裂缝。可使用JN-XF裂缝封闭胶或JN-LE弹性灌缝胶。
民用建筑混凝土结构裂缝修补工法多种多样，但我们不能只知其
一、只用其一，而应牢牢掌握每一种方法，以一变应万变，做到根据不同情况采取不同方法，切实从每一个环节入手，做好过程控制，完善施工手段，确保施工质量，尽量实现修补最优。
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[2] 张雄，张小伟.混凝土结构裂缝防治技术.化学工业出版社.2007
论文关键词:混凝土;温度应力;裂缝;控制
论文摘要:文章对混凝土温度裂缝产生的原因、现场混凝土温度的的控制和预防裂缝的措施等进行阐述。
1 引言
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,在桥梁工程中裂缝几乎无所不在。尽管我们在施工中采各种措施,小心谨慎,但裂缝仍然时有出现。究其原因,我们对混凝土温度应力的变化注意不够期中之一。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。本文对施工中混凝土裂缝的成因和处理措施作一探讨。
2 混凝土施工裂缝成因及其处理措施
2.1 裂缝的成因
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土的约束,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,表面干缩变形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。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。在钢筋混凝土中,拉应力主要是由钢筋承担,混凝土只是承受拉应力。在素混凝土内或钢筋混凝土的边缘部位如果结构内出现了拉应力,则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者出现很小的拉应力,但是在施工中混凝土由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。有时温度应可超过其他处荷载所引起的应力,因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。
2.2 温度应力的分析
根据温度应力的形成过程可分为以下三个阶段:
2.2.1 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。
2.2.2 中期。自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止,在这个时期中,温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起,这些应力与早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。
2.2.3 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所引起,这些应力与前两种的残余应力相迭加,根据温度应力引起的原因可分为两类:
2.2.3.1 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,由于结构本身互相约束而出现的温度应力。
2.2.3.2 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。
2.3 温度的控制和防止裂缝的措施
为了防止裂缝,减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手:
2.3.1 控制温度措施。2.3.1.1 采用改善骨料级配,用于硬性混凝土,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。2.3.1.2 拌和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。2.3.1.3 热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度,利用浇筑层面散热。2.3.1.4 在混凝土中埋设水管,通入冷水降温。2.3.1.5 在规定合理的拆模时间,气温骤降时时行表面保温,以免混凝土表面发生急剧的温度梯度。2.3.1.6 施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构,在寒冷季节采取保温措施。
2.3.2 改善约束条件的措施
2.3.2.1 合理地分缝分块
2.3.2.2 避免基础过大起伏
2.3.2.3 合理地安排施工工序,避免过大的高差和侧面长期暴露。
3 结语
改善混凝土的性能,提高抗裂能力,加强养护,心止表面干缩,特别是保证混凝土的质量对防止裂缝是十分重要,应特虽注意避免产生贯穿裂缝,出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的,因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。
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