摘要: 混凝土结构常因收缩变形和温度变化产生裂缝，本文分析了具体的原因，并从理论和实践上提出了防止和减少混凝土裂缝的一些措施。
关键词:混凝土收缩；温度变化
在建筑工程当中，混凝土结构出现裂缝较为普遍，产生裂缝的原因也很多，主要分为受力变形和体积变形产生的裂缝。混凝土结构在荷载作用下产生变形这个无法避免，但是体积变形在一定程度上是可以防止和减少的的。体积变形包括混凝土的收缩、膨胀和温度变化引起的变形。混凝土在水中结硬使体积膨胀，与收缩相比要小得多，且膨胀往往对结构是有利的，故一般不予考虑，但混凝土的收缩和温度的变化常导致混凝土结构开裂。目前随着建筑向大型化和多功能发展，高层或大柱网建筑不断出现，混凝土强度等级的提高，施工中泵送混凝土工艺的应用，使混凝土结构易出现收缩和温度裂缝有逐渐增多的趋势。虽然这类裂缝属非结构性裂缝，一般不致影响构件承载力和结构安全，但却会影响结构的耐久性和整体性，同时也会给使用者感官和心理上造成不良影响。因此本文对混凝土因收缩和温度变化产生裂缝的成因和处理措施做一探讨。
1 混凝土收缩的原因和影响因素
混凝土在干燥环境中，因其内部吸附水分的蒸发而引起凝胶体收缩；毛细管内水分蒸发后由于毛细管压力增大而出现收缩。一般条件下混凝土极限收缩值约为50×10-5~90×10-5mm/mm，在半年内可完成收缩量的80%~90%。
影响混凝土收缩的因素有：（1）水泥的品种：水泥强度等级越高制成的混凝土收缩越大。（2）水泥的用量：水泥越多，收缩越大；水灰比越大，收缩也越大。（3）骨料的性质：骨料的弹性模量越大，收缩小。（4）养护条件：在结硬过程中周围湿度越大，收缩越小。（5）混凝土制作方法：混凝土越密实，收缩越小。（6）使用环境；使用环境湿度大时，收缩小。（7）构件的体积与表面积比值：比值大时，收缩小。
2 温度产生裂缝的原因
混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热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，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。混凝土是一种脆性材料，抗拉强度是抗压强度的1／10左右，当拉应力超出混凝土的抗拉能力时，即会出现裂缝。此外，混凝土在凝结过程中，表面的水分很快就会被蒸发，损失了水泥水化所需的水分，易在表面出现裂缝。所以，温度变化产生的应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用而导致混凝土结构出现裂缝。
3 防止和减少裂缝的措施
3.1水泥的品种及用量
理论研究表明混凝土产生裂缝的很大原因就是水泥水化过程中释放了大量的热量，待混凝土冷却后，收缩就会很大。于是，我们应该选择低热或者中热的水泥品种。而水泥释放温度的大小及速度取决于水泥内矿物成分的不同。水泥矿物中发热速率最快和发热量最大的是铝酸三钙，其他成分依次为硅酸三钙、硅酸二钙和铁铝酸四钙。另外，水泥越细发热速率越快，但是不影响最终发热量。因此我们在施工中特别是大体积混凝土施工中应尽量使用矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥。由于水泥强度等级越高，混凝土收缩越大，尽量避免采用高标号水泥，如果实际当中必须使用，则需采取一定的措施。如：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；热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热；在混凝土中埋设水管，通入冷水降温；加入缓凝剂，延缓凝结时间，增加水化过程中释放热量的时间。
此外，在保证有足够强度的情况下，尽量减少水泥的用量。有效的办法有，采用恰当的水灰比，使用适当的外加剂。水灰比是影响混凝土收缩的重要因素，掺加复合减水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，其体积用增加骨料用量来补充。复合减水剂可以改善水泥浆的稠度。提高水泥浆与骨料的粘结力，增加混凝土的密实性，提高混凝土抗裂性能。掺复合减水剂后混凝土缓凝时间适当，可以有效防止水泥迅速水化放热，也避免因水泥长期不凝固所产生的收缩增加。掺外加剂混凝土和易性好，施工时表面较易摸平，形成微膜，减少水分蒸发，减少干燥收缩。
3.2混凝土的养护
混凝土成型后必须进行适当的养护，以保证水泥水化过程的正常进行。混凝土内外温差大表面易产生裂缝；由于蒸发等原因混凝土表面易水分损失，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。实践证明采用蒸汽养护效果比较好，如果条件不允许，在混凝土凝结后，用草袋等覆盖混凝土表面并浇水，浇水时间为7d~14d，在夏季施工更应注意浇水。如果空气干燥，可增加空气湿度，避免混凝土表面因水分蒸发太快而出现裂缝。简单的办法是用插了细孔的软管注水，安置在现浇混凝土的上方，进行喷雾，以增加空气湿度。混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期，注意保温和保湿很重要。
3.3施工措施
3.3.1施工中加强混凝土的振捣，混凝土越密实，收缩越小。因为粘土的收缩性比混凝土大得多，所以在拌制混凝土时尽量不要混入粘土，保证各种材料的纯净。
3.3.2有效设置后浇带可以减少混凝土的内部应力。因为混凝土早期收缩量大，设置后浇带主要作用是释放早期混凝土收缩应力，减小温度应力产生的变形。但施工中处理要处理好一些细节问题，否则就起不到预期的效果，还可能会给整个工程留下结构隐患。以下是几点建议：
①后浇带位置宜在小跨梁的开间或受力较小的部位，一般也可在梁跨三分之一处。
②对于后浇带处钢筋的处理现在比较好的办法是：梁上部钢筋，腰筋及板墙钢筋断后错开搭接或必要时先搭后补焊。梁下部钢筋不断，可适当加大配筋。这样即可大大减小梁钢筋全部不断对混凝土收缩形成的约束，又可避免梁钢筋全部断后造成的钢筋搭、焊接困难。
③后浇带宜在两个月后浇筑，且浇筑时的温度宜低于主体混凝土浇筑时的温度。
④后浇混凝土：尽量采用收缩小或微膨胀水泥，混凝土强度较主体混凝土提高C5。
⑤后浇带混凝土浇筑前应清理凿毛，浇筑时振捣密实，注意养护。模板支护要保证稳定，后浇带混凝土达设计强度时方可拆除。
3.3.3在受力混凝土构件的薄弱部位适当增配一些抵抗收缩应力和温度应力的构造钢筋，可以避免裂缝的产生。如房屋的四周由于受到纵、横两个方向剪力墙或刚度相对较大的楼面梁约束，限制了楼面板的自由变形，因此在温差和混凝土收缩变化时，板面在配筋薄弱处首先开裂，产生45度左右的斜角裂缝。因此楼板的四周配筋应进行加强，目前在有些工程中负筋不采用分离式切断，改为沿板通长配置，并设置双向钢筋，关键部位钢筋间距不宜大于100mm，板筋直径不宜小于Φ8。
4 结束语
以上对混凝土因收缩和温度变化产生裂缝的原因进行了分析，并从理论和实践上进行了初步探讨。因混凝土在现代工程建设中占有非常重要的地位，而混凝土出现的裂缝又极为普遍，所以为了保证混凝土结构的强度、耐久性和正常使用，防止和减少混凝土裂缝显得尤为关键。实践中还有很多比较好的做法，具体的施工中要靠平时的观察、比较、分析、总结，结合多种预防和处理措施，混凝土的裂缝是可以尽量避免的。
参考文献：
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[2]吴科如， 张雄. 建筑材料. 同济大学出版社 . 2005.
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