毕文龙
山东电力建设第三工程有限公司 山东 青岛 266100
摘 要：在建筑施工阶段，混凝土在硬化过程中，随着水泥水化释放出大量的热量，混凝土内部温度会上升，后期随着水化反应的结束，温度又会逐渐地下降。在此期间，温度的变化对结构的应力状态具有显著影响，从而使得混凝土出现裂缝。本文对施工中温度应力引起的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
混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，而混凝土表面散热快，温度较低，这样温差造成内外热胀冷缩程度不同，使得混凝土表面引起拉应力。后期在降温过程中，同样又会在混凝土内部出现拉应力。另外，环境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极限抗拉强度时，即会出现裂缝。
1. 问题研究背景及意义
目前随着我国社会经济不断地发展，各种形式的建筑结构层出不穷，同时结构工艺也在不断发生变化，在各个工程项目施工环节当中，就有可能遇到各种类型的问题。针对混凝土来说，在施工环节当中，遇到的最为严重的问题是裂缝，而裂缝主要出现在大体积混凝土构件中。为了可以让这个问题得到解决，首先应当对大体积混凝土的含义形成深入的认识，而后再对大体积混凝土温度裂缝问题形成原因进行分析。
日本建筑学会标准当中针对大体积混凝土给出的定义是，结构断面最小尺寸在80cm之上，水化热作用引发的混凝土内部最高温度和外部环境温度之间差值超过25℃的混凝土，被称为是大体积混凝土。目前我国施行的行业标准当中规定，大体积混凝土是指体积比较大，有可能在胶凝材料水化热作用之下形成温度应力问题，并引发裂缝问题的结构混凝土。除此之外，也可以对大体积混凝土做出的定义是，混凝土结构物实体最小集合尺寸不小于1m的大体量混凝土，或者预测在混凝土胶凝材料水化作用之下引发温度变化和收缩反应并形成有害裂缝的混凝土。因为混凝土的截面积比较大，调配工作進行的过程中应用到的水泥数量非常多，水泥在水化环节当中释放出来的水化热会引发比较大的温度差值。因为混凝土本身的导热性能比较差，因此水化环节当中外部热量散失速度非常快，但是内部热量却不容易散失，因此混凝土各个位置之间形成温度差异和温度应力问题，从而引发温度裂缝。
2.温度应力的分析
在混凝土硬化过程中，内部温度逐渐升高，然后再由最高温度冷却到常温。在此的过程中，往往在混凝土表面和内部引起相当大的拉应力，此应力过大超过混凝土的抗拉强度时就会产生裂缝。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。
2.1温度应力的形成过程
2.1.1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形成残余应力。
2.1.2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，在此期间混凝上的弹性模量变化不大。
2.1.3晚期。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。
2.2温度应力引起的原因
2.2.1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。例如，大型汽轮机基础，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。
2.2.2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。
2.3温度应力的计算
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计算。另外，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。
3.温度应力对裂缝的影响的控制措施
3.1施工管理注意控制温度
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。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。在混凝土中埋设水管，通入冷水降温。热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热。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。
3.2拆模时注意控制温度
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，必然引起温度梯度，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。
3.3加筋降低温度应力影响
在温度不太高及应力低于屈服极限的条件下，钢的各项性能是稳定的，而与应力状态、时间及温度无关。钢的线胀系数与混凝土线胀系数相差很小，在温度变化时两者间只发生很小的内应力。而且如果钢筋的直径细而间距密时，对提高混凝土抗裂性的效果较好。
3.4混凝土的早期养护
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。
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的，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，防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度，防止表面裂缝。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。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。
4.结论
随看我国建设事业的不断发展，对混凝土施工质量要求越来越高。在混凝土施工中。裂缝问题是影响工程施工质量的主要因素，而温度应力影响的裂缝又是主要情形，严重影响混凝土使用性能及使用寿命。因此在混凝土施工中必须注重温度应力的影响，采取有效的裂缝防治措施，提高工程的施工质量。
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