浅谈砼的施工温度与裂缝
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摘 要 通过多年的施工观察和查阅有关砼结构方面的著作，对砼温度裂缝产生的原因、现场砼温度的控制和预防裂缝的措施等进行浅述。
关键词 砼 裂缝 温度应力 预防和控制
砼在现代工程建设中占有重要地位，然而砼的裂缝较为普遍，在桥梁工程中裂缝几乎无所不在。尽管我们在施工中采取各种措施，小心谨慎，但裂缝仍然时有出现。究其原因，我们对砼温度应力的变化注意不够是其中之一。
在大体积砼中，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:第一，在施工中砼常常出现温度裂缝，影响到结构的整体性和耐久性；第二，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，本文仅对施工中砼裂缝的成因和处理措施做一浅析和探讨。
1 裂缝的原因
砼中产生裂缝有多种原因，主要是温度和湿度的变化，砼的脆性和不均匀性，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。
砼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，又会在砼内部出现拉应力。气温的降低也会在砼表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出砼的抗裂能力时，即会出现裂缝。许多砼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砼的约束，也往往导致裂缝。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，在同一块砼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。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。但是在施工中砼由最高温度冷却到运转时期的稳定温度，往往在砼内部引起相当大的拉应力。
2 温度应力的分析
温度应力的形成过程可分为以下三个阶段：
（1）早期：自浇筑砼开始至水泥放热基本结束，一般约30天。这个阶段的显著特征，是水泥放出大量的水化热，这一时期在砼内形成残余应力。
（2）中期：自水泥放热作用基本结束时起至砼冷却到稳定温度时止。这个时期中，温度应力主要是由于砼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迭加。
（3）晚期：砼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。
温度应力可引起：
（1）自生应力：边界上没有任何约束或完全静止的结构，如果内部温度是不均匀的，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，砼冷却时表面温度低，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。如箱梁顶板砼。
3 温度的控制和防止裂缝的措施
为了防止裂缝，可以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，加减水剂或引气剂等措施，减少砼中的水泥用量；
（2）在大体积砼中埋设水管，通入冷水降温；
（3）规定合理的拆模时间，气温骤降时进行表面保温，以免砼表面发生急剧的温度变化；
（4）冬季施工时，砼表面或薄壁结构，应采取保温措施。
改善约束条件的措施是：
（1）对于大体积砼如现浇箱梁应合理地进行分段、分层、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，改善砼的性能，提高抗裂能力，加强养护，防止表面干缩，特别是保证砼的质量对防止裂缝是非常重要的，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。
为保证砼工程质量，防止开裂，提高砼的耐久性，正确使用外加剂也是减少开裂的措施之一。例如使用减水剂，可以：
（1）控制水灰比，使砼用水量减少约15％；
（2）使砼在保持强度的条件下可减少约15％的水泥用量，降低水化热；
（3）改善砼的和易性，减少砼泌水，增加密实性，有效的提高的砼抗拉强度和抗裂性能，减少收缩变形；
（4）提高砼流动性，增加和易性，使砼表面易抹平，减少水分蒸发，减少干燥收缩。
4 砼的早期养护
实践证明，砼常见的裂缝，大多数是不同深度的表面裂缝，其主要原因是温度温差造成。因此砼的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。保温应达到下述要求：
（1）防止砼内外温差及砼表面温差；
（2）防止砼过冷，应尽量使砼的施工期最低温度不低于砼使用期的稳定温度或规范规定的温度。
砼的早期养护，主要目的在于保持适宜的温湿条件，以达到一方面使砼免受不利温、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，以达到设计的强度等指标的效果。
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。从理论上讲，新浇砼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，从而防碍水泥的水化，表面砼最容易而且直接受到这种不利影响。因此砼浇筑后的最初几天是养护的关键时期，在施工中必须重视。
5 结束语
以上对砼的施工温度与裂缝之间的关系进行了初步探讨，具体施工中要靠我们多观察、多对比，出现问题后多分析、多总结，结合多种预防和处理措施，尽可能减少和避免砼裂缝的出现。
参考文献：1.《公路桥涵施工技术规范》JTJ041－2000
2. 交通部第一公路工程总公司主编 《桥涵（上、下册）》北京 人民交通出版社 2000
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