建筑溫度裂縫的形成機理與防治措施

石龍生

摘要：溫度裂縫是混凝土施工中的常見病害。為了減少其裂縫并實現(xiàn)對其有效控制，文章以混凝土特點為基本立足點，通過對溫度裂縫形成機理的研究發(fā)現(xiàn)，溫度差問題和混凝土自身約束問題是導致溫度裂縫出現(xiàn)的因素。然后，文章再從設計與施工兩個角度出發(fā)對于如何防止溫度裂縫產(chǎn)生提出對策，為今后建筑混凝土施工的優(yōu)化奠定基礎。

關鍵詞：建筑裂縫；混凝土施工；溫度裂縫；形成機理；建筑施工企業(yè) 文獻標識碼：A

中圖分類號：TU746 文章編號：1009-2374（2015）22-0121-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.22.059

建筑混凝土的溫度裂縫問題一直是建筑施工企業(yè)的一項施工難點，由于混凝土裂縫出現(xiàn)的原因有很多種，筆者下文中針對溫度裂縫的產(chǎn)生進行分析，并提出一些控制溫度裂縫產(chǎn)生的手段和措施。

1 混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的機理

1.1 水泥的水化熱

水化熱的產(chǎn)生主要是水泥在水化反應過程中產(chǎn)生大量的熱量，這也是混凝土內(nèi)部溫度升高的主要熱量來源。由于混凝土截面的厚度大，水化熱聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散發(fā)，會引起混凝土內(nèi)部急劇升溫，造成較大的內(nèi)外溫差，從而產(chǎn)生溫度裂縫。

1.2 內(nèi)外約束條件

混凝土一般與地基整體澆筑在一起，當溫度發(fā)生變化時，受到地基的影響和限制，從而產(chǎn)生外部的約束應力。當混凝土早期溫度上升時，產(chǎn)生的膨脹變形會受到約束面的約束而產(chǎn)生壓應力，此時混凝土的彈性模量很小，徐變和應力松弛卻較大，與基層連接也不太牢固，從而壓應力較小，但當溫度下降時，便產(chǎn)生很大的拉應力。若產(chǎn)生的拉應力超過混凝土的抗拉強度，就會出現(xiàn)垂直裂縫。經(jīng)工程實踐證明，當混凝土的內(nèi)外溫差小于26℃時，產(chǎn)生溫度裂縫的幾率較低，因此，降低混凝土的內(nèi)外溫差和改善約束條件，是防止混凝土產(chǎn)生裂縫的重要措施。

1.3 外界氣溫引起的變化

混凝土在澆筑過程中產(chǎn)生的溫度與外界氣溫的變化有著直接的關系，澆筑產(chǎn)生的溫度同時也影響建筑混凝土內(nèi)部的溫度發(fā)生變化?；炷两Y(jié)構(gòu)不易散熱，其內(nèi)部溫度有時可高達90℃以上，而且持續(xù)時間較長。如果外界氣溫下降，特別是氣溫驟降，會加大混凝土的溫度梯度，致使溫度應力增大。此時，混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應力、表面產(chǎn)生拉應力，當拉應力超過混凝土的抗拉強度時，混凝土的表面就會出現(xiàn)裂縫。根據(jù)以上分析以及相關調(diào)查顯示，在建筑混凝土施工的過程中，防止混凝土表面裂縫和收縮裂縫要同時進行，二者在防止建筑混凝土工作中都是至關重要的一步，直接影響混凝土施工的效率和質(zhì)量。

2 溫度裂縫的特點

2.1 溫度裂縫與材料韌性關系密切

從起因方面來看，結(jié)構(gòu)要求發(fā)生變形是建筑出現(xiàn)上述問題的主要原因。當變形不足時，這一變形過程即會引起應力。隨著應力的增加，當其值超過建筑承受范圍時便導致裂縫。因此，在施工中如何保證混凝土具有更高的穩(wěn)定性，在應力作用下不變形是防止溫度裂縫出現(xiàn)的關鍵，在混凝土應力值方面，可以提高材料韌性極限來解決這一問題。

2.2 溫度裂縫具有時間性

在溫度作用下，混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的裂縫并非瞬時發(fā)生，其擴展程度也有所不同。溫度裂縫多是隨著時間的推移而產(chǎn)生的。如果要控制溫度變形，減緩其出現(xiàn)時間，那么不同時段下其所帶來的約束應力應呈減小趨勢。會出現(xiàn)多次疊加，其應力值也不會超出建筑所受瞬間應力峰值。單次彈性應力小，溫度裂縫出現(xiàn)的可能性也就小。要實現(xiàn)上述目的，實際操作中就要注意把握好溫度控制時間，使其盡量延長。如采用表面保溫的方式來控制裂縫，這就是一種典型的以時間控制裂縫的辦法，應用效果良好。

2.3 溫度裂縫種類不同則溫控措施不同

依據(jù)裂縫程度劃分，溫度裂縫可分為三種：淺層型、深層型及貫穿型。前兩種裂縫類型中，對于裂縫的防治在于控制好溫差梯度，其措施可以采用保溫蓄熱的辦法。如果裂縫為貫穿型，在溫控方面需盡量降低高溫，具體操作中可以選擇設施工縫等辦法來防止。

3 溫度裂縫控制手段

3.1 優(yōu)化設計高強度混凝土

3.1.1 在混凝土選用方面，盡量避免挑選高強度混凝土，改用中、低強度。

3.1.2 分縫、分塊合理，施工中盡量使基礎位置平緩，避免大的起伏。必要時，可以增設滑動層，以減少結(jié)構(gòu)約束度。

3.1.3 合理布置鋼筋。型號選擇上，鋼筋以小直徑為宜，布置時適宜地縮小間距。易出現(xiàn)裂縫的位置應進行適當強化，如布置斜筋等。

3.2 科學選用材料，適當使用外加劑

3.2.1 骨料控制：原材料配合比方面，進行科學設計，以實驗論證為依據(jù)開始操作。一方面要確保強度；另一方面盡量使用高強度骨料。在進行配比時，注意砂率和坍落度應盡量保持小數(shù)值以減少孔隙率，避免裂縫開展。

3.2.2 科學選用水泥，如果實際施工條件允許則可選擇低水熱化水泥，它有利于降低砼的溫度梯度。此外，基于對熱量散失的考慮，配制原材料時可選擇火山灰水泥。

3.2.3 摻合料與外加劑：第一，可適當在混凝土中加入能降低水熱化的粉煤灰，它除了能夠改善混凝土性能外，還能減少水泥用量，節(jié)省成本；第二，可適當添加減水劑，其作用同上；第三，添加UEA，在水泥硬化過程中，它能補償冷縮與干縮，從而降低裂縫發(fā)生的可能性。

4 混凝土裂縫的處理措施

雖然混凝土的裂縫都比較小，但是對結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性和剛度都有非常大的影響，而且還容易導致混凝土加速碳化，鋼筋的銹蝕，削弱混凝土的耐久性、抗?jié)B性。在施工過程中，必須要針對具體的裂縫情況進行深入的分析，并采取針對性的措施進行處理，保證混凝土結(jié)構(gòu)能夠安全的使用。

混凝土結(jié)構(gòu)上的裂縫能夠分為三種類型，分別為表面裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫，在進行裂縫處理之前首先要分析裂縫出現(xiàn)的原因以及裂縫對結(jié)構(gòu)的影響情況，然后從針對的處理方法中進行選擇，處理裂縫的方法主要分為下面四種：

4.1 表面修補法

表面修補法主要應用在一些對結(jié)構(gòu)沒有太大影響的表面裂縫和深層裂縫的處理上。其具體的修補方法就是在裂縫的表面涂抹一層水泥漿或環(huán)氧膠泥，也可以在表面涂抹油氣或瀝青等類似的防腐層，在修補的過程中為了避免裂縫繼續(xù)擴大，可以在混凝土的裂縫表面上粘貼玻璃纖維布等防護措施。

4.2 灌漿封堵法

灌漿封堵法主要應用在對整體結(jié)構(gòu)有較大影響的裂縫修補中，其具體的修補方法就是通過專門的壓力設備把膠結(jié)材料壓進裂縫內(nèi)，在交接材料凝固之后就會同混凝土形成一體，進而達到修補裂縫的最終效果。

4.3 嵌縫封堵法

嵌縫封堵法主要應用在有防滲要求的裂縫修補工作中，其具體的修補方法為先沿著裂縫鑿出凹槽，然后在凹槽中填入塑性或剛性的止水材料，以此起到修補裂縫的效果。

4.4 結(jié)構(gòu)加固法

結(jié)構(gòu)加固法主要應用在裂縫影響到混凝土結(jié)構(gòu)的修補工作中，利用加固法進行結(jié)構(gòu)加固主要包括以下方法：噴射混凝上補強加固、角部外包型鋼、粘貼鋼板加固、預應力法加固法等。

5 結(jié)語

綜上所述，建筑溫度裂縫問題對于建筑的整體質(zhì)量有著非常大的影響，但只要從材料的選擇、施工的工藝加強管理力度，在養(yǎng)護時充分考慮各類因素的影響，就能有效地避免溫度裂縫的產(chǎn)生；還要盡量選擇水化熱較低的水泥進行混凝土拌制，必要時采取相關的措施控制溫度。

參考文獻

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（責任編輯：黃銀芳）