在建筑工程设计和施工阶段，混凝土结构的温度裂缝问题一直受到人们的高度重视。根据已有的研究成果，造成建筑混凝土结构温度裂缝的原因有很多，其中最主要的就是温度因素。混凝土结构裂缝不仅会造成房屋渗漏，还会降低房屋使用年限，同时也会对建筑工程的施工质量造成很大的影响。为此，需要更加关注已建成的混凝土结构的开裂问题，并对其形成机理和防治措施进行研究。

一、建筑混凝土结构温度裂缝的形成机理

在实际工程中，由于混凝土的温度变形能力受限，产生的温度应力是导致混凝土开裂的主要原因。这种限制分为外部限制与内部限制两个部分，外部限制所描述的是基岩或老旧混凝土对于新浇筑混凝土的限制，而内部限制则是指由于温度场的非线性变化，使内外混凝土发生了不同程度的变形，从而在内部和外部造成了限制。如果施工过程中的温度应力超过了混凝土的抗拉强度上限，则出现裂缝的可能性更大。另外，在混凝土浇筑完成后，施工过程中会发生水的蒸发和相应的化学反应，这就会引起建筑物的体积收缩，从而引起收缩应力。由于温度和收缩应力的联合作用，结构中的温度裂缝将会产生并加剧其发展过程。外部环境温度变化、水泥水化热和环境约束等因素是导致混凝土结构温度裂缝的重要原因，而外部环境温度波动是导致温度裂缝的重要因素。具体表现为：

其一，在温度急剧下降的情况下，由于降温作用，混凝土表面的温度收缩量很大。在混凝土内部存在着内外温差，内部混凝土仍然处于高温状态，因此收缩量很小；而外层混凝土在收缩过程中，由于内部混凝土的约束作用，出现了拉应力，如果混凝土的抗拉强度超出了混凝土的抗拉强度，就会出现温度裂缝。裂隙形状：细至头发丝，数目多且均匀，随温度降低而增大。其二，混凝土浇筑后，其主要矿物与水发生反应，形成了较大的水化热，从而导致了混凝土在凝结时的升温。本文在此基础上，提出了一种新的混凝土结构设计方案。混凝土在固化后冷却过程中，会在其内部形成一个受压（拉）应力，也就是温度应力。其值与混凝土年平均气温的差值T呈正比例关系。温度应力是影响混凝土耐久性的重要因素之一。裂缝形式：该类型裂缝多发生在具有高弹性模量的中硬岩地基上，并在早期浇筑的旧混凝土界面处产生，并逐渐扩展至混凝土内部，因而具有贯通性。其三，对于北方寒冷地方的水工混凝土而言，冬天温度可达-20℃或以下，因此专门对其进行了研究。在低强度超静定结构中，长时间的低温环境下，混凝土会进入深层降温，并在超静定结构中形成强迫拉伸（温度应力）。混凝土在温度应力作用下会出现开裂。裂缝由空洞或结构的应力集中处开始，并逐渐扩展到其它部分。开孔的钢筋混凝土及新浇筑的混凝土在没有采取隔热措施时，容易出现温度裂缝。裂缝形式：具有贯通性，一般发生在结构的转角和刚度突变处。

二、混凝土温度裂缝产生时间

当混凝土受到突然降温或受到寒潮影响时，由于无保温措施，其内部会在降温或受到寒潮影响时产生开裂。对于水工大体积混凝土，其内部温度随外界环境温度的变化而逐渐降低，直到其稳定温度（该区域年平均温度）。温度裂缝一般出现在与年最低温度及之后的一段时间内，这是因为混凝土的温度变化存在滞后现象。如果混凝土浇筑后升温太高，则会在6-28天内出现温度裂缝，并在随后几年中出现。由于低温而引起的温度裂纹，一般都是在气温较低之后才出现的。

三、温度应力分析

3.1温度应力形成过程

早期：从混凝土浇注开始到水泥的放热期，通常在30天左右。在此过程中，一方面表现为水泥释放了大量的水化热，另一方面表现为水泥石的弹性模量发生了较大的改变。在此阶段，由于弹性模量的改变，在此阶段会产生残余应力。中期：从水泥的放热期基本上完成，到混凝土降温到稳定的温度为止。这一阶段的温度应力是由混凝土降温和外部温度变化共同作用产生的，并与前期产生的残余应力进行了迭加，此时混凝土的弹性模量基本不变。后期：即混凝土彻底冷却之后的操作阶段，该阶段，温度应力是由外部环境温度的变化造成的，并在此基础上不断叠加。

3.2温度应力的两种形式

第一，自发应力。即在无约束条件下或处于静态状态（其内部温度呈非线性分布），这主要是由于自身结构的相互制约所致。

第二，约束应力。即由于外部环境的限制，使结构的所有或局部边界无法自由变形而产生的应力。例如：箱体的顶部混凝土及栏杆混凝土。在实际施工中，这两个温度应力将和混凝土干缩所产生的应力结合起来，造成混凝土开裂，特别是贯穿裂缝。

3.3防止裂缝产生的方法

为避免出现温度裂缝，应结合工程施工原理和工程实践，采取合理的温控措施。在混凝土温度控制上，除了使用干硬性混凝土，改进骨料级配，在混凝土中加入粉煤灰、冰或预冷混凝土，或者埋入循环水管进行冷却。

首先，需要正确使用外加剂。为了避免混凝土裂缝，改善混凝土的耐久性，应采取合理的外加剂。如采用减水止裂药剂，经过实际应用，可使混凝土的用水量降低25%，而水泥的使用量降低15%。还可以提高水泥浆的稠度，增加水泥浆与骨料之间的结合强度，使混凝土的抗开裂能力有很大的提高。在加入减水防裂剂后，可使混凝土具有较好的缓凝效果，既能有效地阻止水泥水化放热，又能防止由于长时间未凝结而引起的塑性收缩增大。加入其他外加剂后，能使混凝土的工作性能更好，致密度更好，抗碳化能力更强。因此，应该在实际工作中多做一些试验比较与研究，这样做要比仅仅依靠改善外在条件更为简便、经济，而且效果也更加显著。

其次，应做好保温及早期养护，合理确定拆模时间。为此，根据温度应力的观点和实践经验，提出了一种保温措施：一是避免内部和外部温差，二是避免混凝土表面出现温差。混凝土的早期养护，既要防止不利的温湿变形，又要防止水化反应的发生，才能保证混凝土的强度与抗裂性能。从理论上讲，早期养护是非常重要的，而且浇筑后的混凝土中含有的水能够很好地满足水泥的水化需要，所以控制好水的蒸发是非常重要的。通过对工程实践的研究，得出了一种较为有效的加固措施，即在混凝土表面覆盖两层塑料膜。混凝土浇注后，如果表层温度高于室外温度，则会产生“温度冲击”效应，使其表层产生较大的拉应力，并与水化热应力叠加，再加上混凝土收缩，使其表层拉应力过大，从而产生开裂。解决办法：在拆模后，立即用泡沫海棉等轻质隔热材料覆盖，能有效地抑制混凝土表层的拉应力。而在地下工程建设过程中的混凝土浇筑、挖掘在进行交叉爆破时，应积极改善约束条件，对各施工步骤进行合理的安排，以防止混凝土浇筑点与爆炸点距离过近。

四、结语

综上所述，本文从理论和实践两个方面进行了初步的探索，尽管学术界对混凝土温度裂缝产生原因及计算方式都存在着差异，但是，在具体的防治措施方面，却没有一个统一的标准，并且，在实践中的实际应用效果也是相当不错的，只要多观察、多对比，发现问题后多分析、多总结，再加上各种防治措施，就能完全避免混凝土裂缝的发生。

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