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摘要：混凝土在现代工程建设中占有越来越重要的地位，而在混凝土施工过程中，混凝土温度裂缝是很普遍的问题之一由于温度裂缝的出现，会直接影响到混凝土结构的整体性和耐久性，进而影响到使用功能。因此了解和掌握温度应力的变化规律，制定合理的温控方案就显得尤为重要，有着不容忽视的重要意义。
关键词：混凝土；温度应力；裂缝；处理方法
1温度裂缝产生原因
混凝土与其他材料一样，当温度变化时其体积也具有热胀冷缩的性质。混凝土的线涨系数一般为 α=1×10-5/℃。当混凝土收缩或温度变形受到约束而不能自由发生时，就会在混凝土结构中产生强制应力即温度应力。
1.1温度裂缝产生原因
1.1.1当气温骤降时，表层混凝土温度因受降温影响而产生较大的收缩量。由于混凝土的内外温差，内部混凝土由于仍保持较高的温度，因而收缩量小，表层混凝土在收缩时由于受到内部混凝土的约束而产生拉应力，当混凝土的拉应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土就会产生温度裂缝。裂缝形态：细如发丝，数量较多而且分布均匀，裂缝宽度和深度与降温幅度成正比。
1.1.2 浇筑后的混凝土在凝固过程中，水泥中主要矿物 C3S、C2S、C3AC4Af与水反应产生大量水化热，使混凝土在凝固过程中温度升高，并达到混凝土的最高温度。随着混凝土的降温，水工大体积混凝土的温度最终降至年平均温度。在混凝土凝固后的降温过程中，混凝土内部产生强制内（拉）应力即温度应力。温度应力的大小与混凝土的最高温度与年平均温度之差△T 成正比。当温度应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土即会产生温度裂缝。裂缝形态：由于这种温度裂缝通常是从混凝土与弹模较高的中硬岩岩基和浇筑时间较早的老混凝土接触面始发，然后向混凝土内部延伸，因此裂缝通常呈贯通性。
1.1.3 在北方寒冷地区的水工混凝土，冬季气温降至零下 20℃甚至更低。强度不高的超静定结构的钢筋混凝土在长期低温的作用下达到深度冷却，混凝土达到最大的冷缩值，在超静定结构和受钢筋约束混凝土内部产生强制拉应力（温度应力）。当温度应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土将产生裂缝。裂缝首先从孔洞或结构的应力集中部位展开，然后向其他部位延伸。未采取保温措施的带孔洞的钢筋混凝土和新浇混凝土易产生温度裂缝。裂缝形态：呈贯通性，产生部位通常在构件转角或刚度急剧变化的应力集中部位。
1.2 混凝土温度裂缝产生时间
受气温骤降或受寒潮冲击的混凝土，在混凝土没有保温的条件下,其温度裂缝将在气温骤降或受寒潮冲击过程中即会产生。对水工大体积混凝土，在外部大气温度的影响下，混凝土内部温度缓慢下降,直至混凝土的稳定温度(本地区的年平均气温)。由于混凝土温度变化的滞后性,所以温度裂缝多发生在年最低气温以及以后的一个时段。
2 温度应力分析
2.1 温度应力形成过程
温度应力形成过程可分为早、中、晚三个阶段：
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，一是水泥放出大量水化热，二是混凝上弹性模量急剧变化。由于弹性模量的变化，使这一时期的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，在此期间混凝土弹性模量变化不大。
2.1.3晚期
混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起，并与前两种残余应力继续迭加。
2.2温度应力的两种形式
一是自生应力：边界上没有任何约束或完全静止的结构（内部温度是非线性分布），因结构本身的互相约束而产生。
二是约束应力：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。这两种温度应力在实际形成过程中会与混凝土干缩引起的应力共同作用，导致混凝土裂缝的产生，尤其是贯穿深度裂缝的产生。
2.3防止裂缝产生的方法
2.3.1正确使用外加剂。为防止混凝土开裂，提高其耐久性，正确使用外加剂是减少开裂的主要措施之一。例如使用减水防裂剂，通过实践有以下作用：a.混凝土用水量减少25％，水泥用量减少 15%。b.改善水泥浆稠度，提高水泥浆与骨料的粘结力，大幅提高混凝土的抗裂性能。c.掺减水防裂剂后混凝土缓凝时间适当，在有效防止水泥迅速水化放热基础上，避免因水泥长期不凝而带来的塑性收缩增加。掺入其它外加剂，还可以改善混凝土的和易性好、密实性及有效提高混凝土的抗碳化性。在工程实践中应多进行这方面的实验对比和研究，比单纯的改善外部条件，会更加简捷、经济，效果也更明显。
2.3.2做好保温及早期养护，合理确定拆模时间。从温度应力观点出发，结合实际施工中的经验，保温应达到下述要求：a.防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度。b.防止混凝土超冷，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稳定温度。c.防止老混凝土过冷，以减少新老混凝土间的约束。混凝土早期养护，主要目的是使混凝土免受不利温度、湿度变形的侵袭和水泥水化作用的顺利进行，以达到设计要求的强度和抗裂能力。从理论上分析，最初几天是养护关键，而利用浇混凝土中所含水分完全可以滿足水泥水化的要求，因此防止水分蒸发就是关键，经过在实际施工中的成功尝试，在混凝土表面加盖双层塑料薄膜是比较有效的方法之一。混凝土浇筑浇筑完成后，如在表面温度较外界气温高的情况下拆除模板，将会出现“温度冲击”现象，即在表面引起较大的拉应力，并与水化热应力迭加，加上混凝土的干缩作用，造成混凝土表面拉应力会达到一个很大的数值，导致裂缝出现。处理方法：在拆除模板后及时在其表面覆盖一轻型保温材料，如泡沫海棉，就可以防止混凝土表面产生过大的拉应力，效果显著。
关键词：混凝土；温度应力；裂缝；处理方法
1温度裂缝产生原因
混凝土与其他材料一样，当温度变化时其体积也具有热胀冷缩的性质。混凝土的线涨系数一般为 α=1×10-5/℃。当混凝土收缩或温度变形受到约束而不能自由发生时，就会在混凝土结构中产生强制应力即温度应力。
1.1温度裂缝产生原因
1.1.1当气温骤降时，表层混凝土温度因受降温影响而产生较大的收缩量。由于混凝土的内外温差，内部混凝土由于仍保持较高的温度，因而收缩量小，表层混凝土在收缩时由于受到内部混凝土的约束而产生拉应力，当混凝土的拉应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土就会产生温度裂缝。裂缝形态：细如发丝，数量较多而且分布均匀，裂缝宽度和深度与降温幅度成正比。
1.1.2 浇筑后的混凝土在凝固过程中，水泥中主要矿物 C3S、C2S、C3AC4Af与水反应产生大量水化热，使混凝土在凝固过程中温度升高，并达到混凝土的最高温度。随着混凝土的降温，水工大体积混凝土的温度最终降至年平均温度。在混凝土凝固后的降温过程中，混凝土内部产生强制内（拉）应力即温度应力。温度应力的大小与混凝土的最高温度与年平均温度之差△T 成正比。当温度应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土即会产生温度裂缝。裂缝形态：由于这种温度裂缝通常是从混凝土与弹模较高的中硬岩岩基和浇筑时间较早的老混凝土接触面始发，然后向混凝土内部延伸，因此裂缝通常呈贯通性。
1.1.3 在北方寒冷地区的水工混凝土，冬季气温降至零下 20℃甚至更低。强度不高的超静定结构的钢筋混凝土在长期低温的作用下达到深度冷却，混凝土达到最大的冷缩值，在超静定结构和受钢筋约束混凝土内部产生强制拉应力（温度应力）。当温度应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土将产生裂缝。裂缝首先从孔洞或结构的应力集中部位展开，然后向其他部位延伸。未采取保温措施的带孔洞的钢筋混凝土和新浇混凝土易产生温度裂缝。裂缝形态：呈贯通性，产生部位通常在构件转角或刚度急剧变化的应力集中部位。
1.2 混凝土温度裂缝产生时间
受气温骤降或受寒潮冲击的混凝土，在混凝土没有保温的条件下,其温度裂缝将在气温骤降或受寒潮冲击过程中即会产生。对水工大体积混凝土，在外部大气温度的影响下，混凝土内部温度缓慢下降,直至混凝土的稳定温度(本地区的年平均气温)。由于混凝土温度变化的滞后性,所以温度裂缝多发生在年最低气温以及以后的一个时段。
2 温度应力分析
2.1 温度应力形成过程
温度应力形成过程可分为早、中、晚三个阶段：
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，一是水泥放出大量水化热，二是混凝上弹性模量急剧变化。由于弹性模量的变化，使这一时期的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，在此期间混凝土弹性模量变化不大。
2.1.3晚期
混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起，并与前两种残余应力继续迭加。
2.2温度应力的两种形式
一是自生应力：边界上没有任何约束或完全静止的结构（内部温度是非线性分布），因结构本身的互相约束而产生。
二是约束应力：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。这两种温度应力在实际形成过程中会与混凝土干缩引起的应力共同作用，导致混凝土裂缝的产生，尤其是贯穿深度裂缝的产生。
2.3防止裂缝产生的方法
2.3.1正确使用外加剂。为防止混凝土开裂，提高其耐久性，正确使用外加剂是减少开裂的主要措施之一。例如使用减水防裂剂，通过实践有以下作用：a.混凝土用水量减少25％，水泥用量减少 15%。b.改善水泥浆稠度，提高水泥浆与骨料的粘结力，大幅提高混凝土的抗裂性能。c.掺减水防裂剂后混凝土缓凝时间适当，在有效防止水泥迅速水化放热基础上，避免因水泥长期不凝而带来的塑性收缩增加。掺入其它外加剂，还可以改善混凝土的和易性好、密实性及有效提高混凝土的抗碳化性。在工程实践中应多进行这方面的实验对比和研究，比单纯的改善外部条件，会更加简捷、经济，效果也更明显。
2.3.2做好保温及早期养护，合理确定拆模时间。从温度应力观点出发，结合实际施工中的经验，保温应达到下述要求：a.防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度。b.防止混凝土超冷，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稳定温度。c.防止老混凝土过冷，以减少新老混凝土间的约束。混凝土早期养护，主要目的是使混凝土免受不利温度、湿度变形的侵袭和水泥水化作用的顺利进行，以达到设计要求的强度和抗裂能力。从理论上分析，最初几天是养护关键，而利用浇混凝土中所含水分完全可以滿足水泥水化的要求，因此防止水分蒸发就是关键，经过在实际施工中的成功尝试，在混凝土表面加盖双层塑料薄膜是比较有效的方法之一。混凝土浇筑浇筑完成后，如在表面温度较外界气温高的情况下拆除模板，将会出现“温度冲击”现象，即在表面引起较大的拉应力，并与水化热应力迭加，加上混凝土的干缩作用，造成混凝土表面拉应力会达到一个很大的数值，导致裂缝出现。处理方法：在拆除模板后及时在其表面覆盖一轻型保温材料，如泡沫海棉，就可以防止混凝土表面产生过大的拉应力，效果显著。