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【摘要】温度裂缝是水工混凝土工程中常见的问题，本文通过分析水工混凝土温度裂缝的原因，提出了相应的控制措施。
【关键词】水工混凝土溫度裂缝原因控制措施
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
随着社会的发展，各方面技术越来越成熟，当然水工混凝土工程也在不断地发展中，但是在发展过程中总会遇到许多技术上的问题，温度裂缝问题就是其中之一，所以掌握水工混凝土温度裂缝的原因及控制措施是很有必要的，也是当前比较重要的任务之一。
水工混凝土浇筑后出现裂缝是难免的，而且水工建筑物结构庞大，对工期进度要求很高，水工混凝土一般都是大体积地通仓浇筑。硬化成型后的大体积混凝土由于施工、变形、约束等诸多因素会产生众多的微小裂隙，在混凝土结构受到荷载和温差等作用之后，某些微小裂隙将不断发育，扩展和连通形成裂缝。浇筑后的水工建筑物出现的这些或大或小的裂缝，不仅会降低建筑物的抗渗能力和抗冻性，而且会引起钢筋的锈蚀等，从而降低混凝土材料和结构的耐久性［1］
一、水工混凝土产生温度裂缝的成因分析
1、水泥水化热的影响
水泥在水化过程中要释放出大量的热量，而大体积混凝土结构断面较厚，表面系数相对较小，混凝土导热性能较差，所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失，易产生混凝土内外温差。浇筑初期混凝土的弹性模量和强度都较低，对水泥水化热急剧温升引起的变形约束不大，温度应力自然也小，不会产生温度裂缝。随着混凝土期龄的增长，其弹性模量和强度不断相应不断提高，对混凝土降温收缩变形的约束也越来越强，即产生很大的温度应力，当该温度应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土表面就产生裂缝。
2、外界气温湿度变化的影响
水工混凝土结构在施工期间，外界气温的变化对防止大体积混凝土裂缝的产生起着很大的影响．混凝土内部的温度的绝热温升和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。混凝土的浇筑温度与外界气温有着直接关系，外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也就会愈高；水工大体积混凝土结构不易散热，其内部温度有时可高达 90℃以上，而且持续时间较长，如果外界温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温度梯度，如果外界温度的下降过快，会造成很大的温度应力，极其容易引发混凝土的开裂。另外外界的湿度对混凝土的裂缝也有很大的影响，外界的湿度降低会加速混凝土的干缩，也会导致混凝土裂缝的产生。
3、混凝土收缩变形的影响
混凝土拌合用水 80％要蒸发，只有 20 的水分％是水泥水化所必需的，在混凝土硬化过程中其体积会发生变化，这是因为混凝土内部多余的水分被蒸发，造成混凝土收缩．混凝土在不受外力的情况下的这种自发变形，受到外部约束时(支承条件、钢筋等)，将在混凝土中产生拉应力，使得混凝土开裂，引起混凝土的裂缝主要有塑性收缩、于燥收缩和温度收缩等三种．在硬化初期主要是水泥石在水化凝固过程中产生的体积变化，后期主要是混凝土内部自由水分蒸发而引起的干缩变形。
4、设计或施工原因引起的裂缝
因为设计计算的局限性，当假定条件计算出来的应力或变形与实际情况不符时，或在发生计算失误等情况下，混凝土的厚度或配筋强度等往往达不到强度要求，结构便发生裂缝。若混凝土配合比的设计不合理、骨料级配设计不合理等，在混凝土浇筑后，也常出现裂缝。由于施工不当造成混凝土裂缝的原因有多种：如混凝土模板制作、使用过程中操作不当，在混凝土未达到设计强度就过早拆模等，导致混凝土承载力不足，结构开裂；混凝土在浇筑的过程中振捣不充分、不密实，使混凝土的强度达不到设计要求，进而出现裂缝；施工单位一味追求提前工期，浇筑仓面过大，或未分段、分层浇筑；在混凝土浇筑结束未能做好混凝土的洒水、保温养护工作等。
5、其它原因引起的裂缝
外荷载、碱骨料反应、地震等因素均能引起混凝土结构的裂缝。如混凝土在浇筑后，在混凝土强度未达到标准就施加荷载，则极易出现裂缝；混凝土加水拌和后,水泥、混合材料、化学外加剂和拌合水中的碱，也可以是环境中渗入混凝土中的碱，这些碱性物质与活性骨料发生反应，会使混凝土体积增大、产生裂缝等。
二、水工混凝土温度裂缝的控制措施
1、预防裂缝发生的措施
严格控制原材料，优化混凝土配合比设计。优选较低水化热且抗裂性能良好的水泥；保证粗细骨料级配良好，尽量减少粗细骨料中的含砂量；优化配合比设计，控制水灰比、混凝土集料的配合比；科学合理地掺入外加剂协同改善混凝土的性能，如掺入减水剂、缓凝剂等减少水泥用量，改善和易性，推迟水化热的高峰值，掺粉煤灰改善混凝土的塑性，掺微膨剂和引气剂，补偿混凝土收缩，减小温度应力等。
做好温度控制。采用各种措施，最大限度地降低混凝土的入仓温度，如预冷骨料、采用低热水泥、避开高温时段浇筑等。采用埋设冷却水管、减小浇筑层厚，延长浇筑块的间隙时间、利用天然仓面散热等降低混凝土水化热温升。
首先要降低混凝土的入仓温度，通过冷却拌和水、加冰拌和、预冷骨料等办法降低混凝土出机温度，采用加大浇筑强度、仓面保冷等办法减少浇筑过程中的温度回升；其次要降低内外温差，可以在混凝土内部埋设冷却水管，用地下水或人工冷却水进行人工导热，对于外部混凝土要进行隔热保护以调节表面温度下降的速度，达到降低温度梯度的目的。
把好设计关，杜绝计算失误和设计不合理的现象发生。设计人员严密考虑外荷载、约束、易裂部位等，准确计算，配置足够的钢筋；合理分层分块浇筑、或跳仓浇筑等，减少约束，减少热量的积聚，从而减小温度应力；结合计算和施工经验，合理设置伸缩缝的间距等减小温度裂缝发生的可能。
重视施工质量，采用综合措施，防止裂缝的发生。现场浇筑混凝土时，施工方需合理适量地振捣，保证混凝土的密实性和均匀性，浇注完毕后，表面压实、抹平，尽量减少诱导裂缝的产生。控制混凝土的拆模时间，在混凝土达到一定的强度后，合理拆模，严禁过早拆模。在混凝土浇筑过程中和浇筑后，需要一直进行混凝土的养护工作，包括测量结构温度、观测裂缝是否发生，洒水降温，覆盖保温等。
针对成因分析中其他原因引起的裂缝，采取措施，尽可能地减小裂缝发生的几率。如掺低碱外加剂等尽量减少碱骨料反应；严格控制加载时间等。
2、混凝土的养护。
当温度高的时候，混凝土水化反应快，强度发展也快，变形速度也快；空气湿度小时，水分蒸发快，变形速度也快。对混凝土进行养护是为了减慢其变形速度。早期养护可以在模板未拆时，尽可能减小环境风速；拆模后浇水养护，保证混凝土表面湿润；模板起隔热和保湿的作用，可推迟拆除；拆模后立即在混凝土表面涂防裂剂，也能起到保湿效果。
3、裂缝出现后的处理措施
①首先是细致检查和测试，确定裂缝发生的地方和形成的原因，从而确定裂缝的种类、数量，贴玻璃丝等同步观测裂缝的发展情况；②混凝土表面裂缝，先清洗，干燥后用环氧砂浆或表面涂抹剂涂抹封住。裂缝开裂较大的，应凿缝成槽，洗净后，按照规范里规定的要求用一定浆液比水泥砂浆或者环氧砂浆进行修补；③结构裂缝，或者对防渗等有重要要求的重要位置出现的裂缝，根据裂缝的宽度，先凿缝成倒梯形槽孔，用一定浆液比的水泥浆封闭后，再采用化学灌浆的手段进行加固，并在上面设计铺设限裂钢筋网，防止裂缝向另一仓混凝土扩展。
结语：综上所述，虽然水工大体积混凝土很容易产生裂缝，但是大量的科学研究以及成功的工程实例都表明，只要我们在设计、施工工艺、材料选择以及后期的养护过程中能够充分考虑各种因素的影响，还是完全可以避免危害结构的裂缝的产生。
参考文献：
[1]鲁少林，等.水工大体积混凝土裂缝产生的原因与预防措施[J].水电站设计,第3期,2008; 9，28-30
[2]刘勇军.水工混凝土温度与防裂技术研究[D].南京：河海大学，2002.
[3]李继业，周翠玲，孟昭平.特殊施工新型混凝土技术[M].北京：化学工业出版社，2007，8.
[4]朱伯芳.大体积混凝土温度应力与温度控制[M].北京：中国电力出版社，1999.
[5]刘秉京.混凝土技术[M].北京：人民交通出版社，2004，3.
[6]王铁梦.建筑物的裂缝控制[M].上海：上海科技出版社，1997.
【关键词】水工混凝土溫度裂缝原因控制措施
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
随着社会的发展，各方面技术越来越成熟，当然水工混凝土工程也在不断地发展中，但是在发展过程中总会遇到许多技术上的问题，温度裂缝问题就是其中之一，所以掌握水工混凝土温度裂缝的原因及控制措施是很有必要的，也是当前比较重要的任务之一。
水工混凝土浇筑后出现裂缝是难免的，而且水工建筑物结构庞大，对工期进度要求很高，水工混凝土一般都是大体积地通仓浇筑。硬化成型后的大体积混凝土由于施工、变形、约束等诸多因素会产生众多的微小裂隙，在混凝土结构受到荷载和温差等作用之后，某些微小裂隙将不断发育，扩展和连通形成裂缝。浇筑后的水工建筑物出现的这些或大或小的裂缝，不仅会降低建筑物的抗渗能力和抗冻性，而且会引起钢筋的锈蚀等，从而降低混凝土材料和结构的耐久性［1］
一、水工混凝土产生温度裂缝的成因分析
1、水泥水化热的影响
水泥在水化过程中要释放出大量的热量，而大体积混凝土结构断面较厚，表面系数相对较小，混凝土导热性能较差，所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失，易产生混凝土内外温差。浇筑初期混凝土的弹性模量和强度都较低，对水泥水化热急剧温升引起的变形约束不大，温度应力自然也小，不会产生温度裂缝。随着混凝土期龄的增长，其弹性模量和强度不断相应不断提高，对混凝土降温收缩变形的约束也越来越强，即产生很大的温度应力，当该温度应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土表面就产生裂缝。
2、外界气温湿度变化的影响
水工混凝土结构在施工期间，外界气温的变化对防止大体积混凝土裂缝的产生起着很大的影响．混凝土内部的温度的绝热温升和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。混凝土的浇筑温度与外界气温有着直接关系，外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也就会愈高；水工大体积混凝土结构不易散热，其内部温度有时可高达 90℃以上，而且持续时间较长，如果外界温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温度梯度，如果外界温度的下降过快，会造成很大的温度应力，极其容易引发混凝土的开裂。另外外界的湿度对混凝土的裂缝也有很大的影响，外界的湿度降低会加速混凝土的干缩，也会导致混凝土裂缝的产生。
3、混凝土收缩变形的影响
混凝土拌合用水 80％要蒸发，只有 20 的水分％是水泥水化所必需的，在混凝土硬化过程中其体积会发生变化，这是因为混凝土内部多余的水分被蒸发，造成混凝土收缩．混凝土在不受外力的情况下的这种自发变形，受到外部约束时(支承条件、钢筋等)，将在混凝土中产生拉应力，使得混凝土开裂，引起混凝土的裂缝主要有塑性收缩、于燥收缩和温度收缩等三种．在硬化初期主要是水泥石在水化凝固过程中产生的体积变化，后期主要是混凝土内部自由水分蒸发而引起的干缩变形。
4、设计或施工原因引起的裂缝
因为设计计算的局限性，当假定条件计算出来的应力或变形与实际情况不符时，或在发生计算失误等情况下，混凝土的厚度或配筋强度等往往达不到强度要求，结构便发生裂缝。若混凝土配合比的设计不合理、骨料级配设计不合理等，在混凝土浇筑后，也常出现裂缝。由于施工不当造成混凝土裂缝的原因有多种：如混凝土模板制作、使用过程中操作不当，在混凝土未达到设计强度就过早拆模等，导致混凝土承载力不足，结构开裂；混凝土在浇筑的过程中振捣不充分、不密实，使混凝土的强度达不到设计要求，进而出现裂缝；施工单位一味追求提前工期，浇筑仓面过大，或未分段、分层浇筑；在混凝土浇筑结束未能做好混凝土的洒水、保温养护工作等。
5、其它原因引起的裂缝
外荷载、碱骨料反应、地震等因素均能引起混凝土结构的裂缝。如混凝土在浇筑后，在混凝土强度未达到标准就施加荷载，则极易出现裂缝；混凝土加水拌和后,水泥、混合材料、化学外加剂和拌合水中的碱，也可以是环境中渗入混凝土中的碱，这些碱性物质与活性骨料发生反应，会使混凝土体积增大、产生裂缝等。
二、水工混凝土温度裂缝的控制措施
1、预防裂缝发生的措施
严格控制原材料，优化混凝土配合比设计。优选较低水化热且抗裂性能良好的水泥；保证粗细骨料级配良好，尽量减少粗细骨料中的含砂量；优化配合比设计，控制水灰比、混凝土集料的配合比；科学合理地掺入外加剂协同改善混凝土的性能，如掺入减水剂、缓凝剂等减少水泥用量，改善和易性，推迟水化热的高峰值，掺粉煤灰改善混凝土的塑性，掺微膨剂和引气剂，补偿混凝土收缩，减小温度应力等。
做好温度控制。采用各种措施，最大限度地降低混凝土的入仓温度，如预冷骨料、采用低热水泥、避开高温时段浇筑等。采用埋设冷却水管、减小浇筑层厚，延长浇筑块的间隙时间、利用天然仓面散热等降低混凝土水化热温升。
首先要降低混凝土的入仓温度，通过冷却拌和水、加冰拌和、预冷骨料等办法降低混凝土出机温度，采用加大浇筑强度、仓面保冷等办法减少浇筑过程中的温度回升；其次要降低内外温差，可以在混凝土内部埋设冷却水管，用地下水或人工冷却水进行人工导热，对于外部混凝土要进行隔热保护以调节表面温度下降的速度，达到降低温度梯度的目的。
把好设计关，杜绝计算失误和设计不合理的现象发生。设计人员严密考虑外荷载、约束、易裂部位等，准确计算，配置足够的钢筋；合理分层分块浇筑、或跳仓浇筑等，减少约束，减少热量的积聚，从而减小温度应力；结合计算和施工经验，合理设置伸缩缝的间距等减小温度裂缝发生的可能。
重视施工质量，采用综合措施，防止裂缝的发生。现场浇筑混凝土时，施工方需合理适量地振捣，保证混凝土的密实性和均匀性，浇注完毕后，表面压实、抹平，尽量减少诱导裂缝的产生。控制混凝土的拆模时间，在混凝土达到一定的强度后，合理拆模，严禁过早拆模。在混凝土浇筑过程中和浇筑后，需要一直进行混凝土的养护工作，包括测量结构温度、观测裂缝是否发生，洒水降温，覆盖保温等。
针对成因分析中其他原因引起的裂缝，采取措施，尽可能地减小裂缝发生的几率。如掺低碱外加剂等尽量减少碱骨料反应；严格控制加载时间等。
2、混凝土的养护。
当温度高的时候，混凝土水化反应快，强度发展也快，变形速度也快；空气湿度小时，水分蒸发快，变形速度也快。对混凝土进行养护是为了减慢其变形速度。早期养护可以在模板未拆时，尽可能减小环境风速；拆模后浇水养护，保证混凝土表面湿润；模板起隔热和保湿的作用，可推迟拆除；拆模后立即在混凝土表面涂防裂剂，也能起到保湿效果。
3、裂缝出现后的处理措施
①首先是细致检查和测试，确定裂缝发生的地方和形成的原因，从而确定裂缝的种类、数量，贴玻璃丝等同步观测裂缝的发展情况；②混凝土表面裂缝，先清洗，干燥后用环氧砂浆或表面涂抹剂涂抹封住。裂缝开裂较大的，应凿缝成槽，洗净后，按照规范里规定的要求用一定浆液比水泥砂浆或者环氧砂浆进行修补；③结构裂缝，或者对防渗等有重要要求的重要位置出现的裂缝，根据裂缝的宽度，先凿缝成倒梯形槽孔，用一定浆液比的水泥浆封闭后，再采用化学灌浆的手段进行加固，并在上面设计铺设限裂钢筋网，防止裂缝向另一仓混凝土扩展。
结语：综上所述，虽然水工大体积混凝土很容易产生裂缝，但是大量的科学研究以及成功的工程实例都表明，只要我们在设计、施工工艺、材料选择以及后期的养护过程中能够充分考虑各种因素的影响，还是完全可以避免危害结构的裂缝的产生。
参考文献：
[1]鲁少林，等.水工大体积混凝土裂缝产生的原因与预防措施[J].水电站设计,第3期,2008; 9，28-30
[2]刘勇军.水工混凝土温度与防裂技术研究[D].南京：河海大学，2002.
[3]李继业，周翠玲，孟昭平.特殊施工新型混凝土技术[M].北京：化学工业出版社，2007，8.
[4]朱伯芳.大体积混凝土温度应力与温度控制[M].北京：中国电力出版社，1999.
[5]刘秉京.混凝土技术[M].北京：人民交通出版社，2004，3.
[6]王铁梦.建筑物的裂缝控制[M].上海：上海科技出版社，1997.