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摘要：分析了温度荷载的类型，阐明了温度荷载是引起温度裂缝的主要因素，说明了温度应力的类型，提出了控制温度应力进而达到裂缝控制的方法。
关键词：大体积混凝土；温度应力；温度裂缝
混凝土在现代工程建设中占有重要地位，一般现浇的连续墙式结构、地下构筑物以及设备基础等均容易由温度收缩应力引起裂缝的结构，通称为“大体积混凝土结构”。而今混凝土体积越来越巨大，混凝土的裂缝较为普遍，裂缝的控制在土木工程中越来越成为工程质量的关键因素。人们对混凝土温度应力的变化注意不够是其中原因之一，因而在大体积混凝土中，温度应力及温度控制具有重要意义。
1.温度荷载类型
由于自然环境条件变化而产生的温度荷载，一般可以划分为三类，即日照温度荷载、年温温度荷载和骤然降温温度荷载。
1.1日照温度变化
工程结构的日照温度变化很复杂，影响因素众多，工程结构物由于日照温度变化引起的表面和内部温度变化，是一个随机变化的复杂函数，难以直接求得函数解，只能进行近似的数值解，但从工程应用的角度考虑，可以从大量的实测资料分析中得出以下结论：在结构物所在地的地理纬度、方位角，时间及地形条件确定的情况下，影响结构日照温度变化的主要因素是太阳辐射程度，气温变化和风速，如从应用角度考虑，为求得日最大表面温度，风速这个因素也可以忽略，因为当工程结构表面温度达到最大时，风速几乎接近于零。这样我们从设计控制温度荷载考虑，影响工程结构表面温度的因素，实际上可简化为只有太阳辐射和气温变化两个因素。
1.2骤然降温温度变化
骤然降温温度变化分为两种情况：一是工程结构物在冷空气侵袭作用下，使结构外表面迅速降温，结构物中形成内高外低的温度分布状态；二是日照降温，由于日落等因素致使结构物外表面温度迅速下降，此时结构物内表面温度几乎没有变化，形成较大的内高外低的温差状态。这两种降温温度变化，一般只须考虑气温变化和风速这两个因素，可以忽略日辐射影响。这种降温温度荷载其变化较日照温度荷载要缓慢一些，比日照温度变化作用时间长些。
1.3年温度变化
混凝土结构物，由年温变化引起结构物的温度变化是长期的缓慢作用，使结构物整体发生均匀的温度变化。所以，在考虑年温对结构物的影响时，均以结构物的平均温度为依据，一般以最高与最低月平均温度的变化值作为年温变化幅度。
此外，混凝土浇注后，水泥与水结合发生水化作用，箱形梁构件中形成不同的温度分布，也会形成温度场。很多高层建筑多采用片筏基础或桩与筏板复合基础，其筏板又兼作地下室的基础。混凝上底板澆筑后，内部温度很高，而板表面温度较低，时常内部和表面能有几十度的温差，如此大的内外温差可能会导致温度应力大于混凝上的抗拉强度而开裂。
2.温度应力
温度应力严格来讲是由于结构的温度变化引起的应力。当结构的温差分布为线性，且不受任何外界约束时，结构作自由的热变形，并不产生内部应力；当结构物发生温度变化而又受到外界位移约束，或温度变化为非线性状态时，由于受到外界的限制或内部纤维间的相互制约而不能实现自由的热变形，结构就会产生温度应力。
工程上一般将温度应力分为两类：一是由截面的非线性温度分布引起的温度自应力；二是由于结构超静定产生多余的外界约束而引起的温度次内力。
3.温度应力及裂缝控制
为了防止产生过大的温度应力和危害性的裂缝，必须采取一系列技术措施，严格控制施工质量，严格控制混凝土温度，选择合理的分缝分块和结构形式。
3.1控制水泥水化热温度
控制水泥水化热温度可以从以下几个方面着手：选用低热或中热水泥配制混凝土；使用粗骨料（例如加粉煤灰等、或加减水剂）改善和易性，降低水灰比，控制塌落度，减少水泥用量，降低水化热量；利用混凝土后期（90天、180天）强度，降低水泥用量，在基础内部预埋冷却水管，通入循环冷却水，降低混凝土水化热温度；在厚大无筋或稀筋的厚大混凝土中，掺加20%以下的块石吸热，并节省混凝土。
3.2降低混凝土浇灌入模温度
可以从以下几个方面降低混凝土浇灌入模温度：避开热天选择较低温季节浇筑混凝土，对现浇量小大的块体，安排在下午3点以后或夜间浇筑；夏季采用低温水或冰水拌制混凝土，对骨料喷冷水雾或冷气进行预冷，或对骨料进行护盖或设置遮阳装置，降低混凝土拌和物温度；掺加缓凝型减水剂，采取薄层浇灌，利用浇筑面散热；在基础内设通风和加强通风加速热量散发；对混凝土用量大的原材料一一粗骨料采取两次预冷，即在进拌和楼前，在料仓内吹冷风进行一次风冷，进拌和楼后，又在贮罐内进行一次风冷，使各级骨料温度得到有效降低，拌和时，加冷制水掺片冰拌和，用以控制混凝土的浇筑温度；在大体积混凝土内散布安装冷却水管，混凝土浇筑后即开始通冷却水，用以控制大体积混凝土最高温度，并使大体积混凝土提前达到稳定温度。
3.3提高混凝土极限拉伸强度
提高混凝土极限拉伸强度的措施有：选择良好级配的粗骨料，严格控制其含泥量，加强混凝土振捣，提高混凝土的密实度和抗拉强度，减少收缩，保证施工质量；采取二次投料法，二次振捣法，浇筑后及时排除表面泌水，以提高混凝土强度；在基础内设置必要的温度配筋，在基础突然变化、转折部位，底板与墙转折处、孔洞转角及周边部位，增加斜向构造配筋，以改善应力集中；在基础与墙、地坑等接缝部位，适当增大配筋率，设暗梁，以减轻边缘效应，提高抗拉伸强度，控制混凝土裂缝开展；加强混凝土的早期养护，提高早期相应龄期的抗拉强度和弹性模量。
4.结束语
由于混凝土本身的特性，大体积混凝
土温度应力和温度裂缝是不可避免的，但是，有害的裂缝是可以控制的，只要在施工过程中采取相应的措施，从各个方面入手进行有效的控制，就能减少温度裂缝的产生及发展，提高大体积混凝土的质量。
关键词：大体积混凝土；温度应力；温度裂缝
混凝土在现代工程建设中占有重要地位，一般现浇的连续墙式结构、地下构筑物以及设备基础等均容易由温度收缩应力引起裂缝的结构，通称为“大体积混凝土结构”。而今混凝土体积越来越巨大，混凝土的裂缝较为普遍，裂缝的控制在土木工程中越来越成为工程质量的关键因素。人们对混凝土温度应力的变化注意不够是其中原因之一，因而在大体积混凝土中，温度应力及温度控制具有重要意义。
1.温度荷载类型
由于自然环境条件变化而产生的温度荷载，一般可以划分为三类，即日照温度荷载、年温温度荷载和骤然降温温度荷载。
1.1日照温度变化
工程结构的日照温度变化很复杂，影响因素众多，工程结构物由于日照温度变化引起的表面和内部温度变化，是一个随机变化的复杂函数，难以直接求得函数解，只能进行近似的数值解，但从工程应用的角度考虑，可以从大量的实测资料分析中得出以下结论：在结构物所在地的地理纬度、方位角，时间及地形条件确定的情况下，影响结构日照温度变化的主要因素是太阳辐射程度，气温变化和风速，如从应用角度考虑，为求得日最大表面温度，风速这个因素也可以忽略，因为当工程结构表面温度达到最大时，风速几乎接近于零。这样我们从设计控制温度荷载考虑，影响工程结构表面温度的因素，实际上可简化为只有太阳辐射和气温变化两个因素。
1.2骤然降温温度变化
骤然降温温度变化分为两种情况：一是工程结构物在冷空气侵袭作用下，使结构外表面迅速降温，结构物中形成内高外低的温度分布状态；二是日照降温，由于日落等因素致使结构物外表面温度迅速下降，此时结构物内表面温度几乎没有变化，形成较大的内高外低的温差状态。这两种降温温度变化，一般只须考虑气温变化和风速这两个因素，可以忽略日辐射影响。这种降温温度荷载其变化较日照温度荷载要缓慢一些，比日照温度变化作用时间长些。
1.3年温度变化
混凝土结构物，由年温变化引起结构物的温度变化是长期的缓慢作用，使结构物整体发生均匀的温度变化。所以，在考虑年温对结构物的影响时，均以结构物的平均温度为依据，一般以最高与最低月平均温度的变化值作为年温变化幅度。
此外，混凝土浇注后，水泥与水结合发生水化作用，箱形梁构件中形成不同的温度分布，也会形成温度场。很多高层建筑多采用片筏基础或桩与筏板复合基础，其筏板又兼作地下室的基础。混凝上底板澆筑后，内部温度很高，而板表面温度较低，时常内部和表面能有几十度的温差，如此大的内外温差可能会导致温度应力大于混凝上的抗拉强度而开裂。
2.温度应力
温度应力严格来讲是由于结构的温度变化引起的应力。当结构的温差分布为线性，且不受任何外界约束时，结构作自由的热变形，并不产生内部应力；当结构物发生温度变化而又受到外界位移约束，或温度变化为非线性状态时，由于受到外界的限制或内部纤维间的相互制约而不能实现自由的热变形，结构就会产生温度应力。
工程上一般将温度应力分为两类：一是由截面的非线性温度分布引起的温度自应力；二是由于结构超静定产生多余的外界约束而引起的温度次内力。
3.温度应力及裂缝控制
为了防止产生过大的温度应力和危害性的裂缝，必须采取一系列技术措施，严格控制施工质量，严格控制混凝土温度，选择合理的分缝分块和结构形式。
3.1控制水泥水化热温度
控制水泥水化热温度可以从以下几个方面着手：选用低热或中热水泥配制混凝土；使用粗骨料（例如加粉煤灰等、或加减水剂）改善和易性，降低水灰比，控制塌落度，减少水泥用量，降低水化热量；利用混凝土后期（90天、180天）强度，降低水泥用量，在基础内部预埋冷却水管，通入循环冷却水，降低混凝土水化热温度；在厚大无筋或稀筋的厚大混凝土中，掺加20%以下的块石吸热，并节省混凝土。
3.2降低混凝土浇灌入模温度
可以从以下几个方面降低混凝土浇灌入模温度：避开热天选择较低温季节浇筑混凝土，对现浇量小大的块体，安排在下午3点以后或夜间浇筑；夏季采用低温水或冰水拌制混凝土，对骨料喷冷水雾或冷气进行预冷，或对骨料进行护盖或设置遮阳装置，降低混凝土拌和物温度；掺加缓凝型减水剂，采取薄层浇灌，利用浇筑面散热；在基础内设通风和加强通风加速热量散发；对混凝土用量大的原材料一一粗骨料采取两次预冷，即在进拌和楼前，在料仓内吹冷风进行一次风冷，进拌和楼后，又在贮罐内进行一次风冷，使各级骨料温度得到有效降低，拌和时，加冷制水掺片冰拌和，用以控制混凝土的浇筑温度；在大体积混凝土内散布安装冷却水管，混凝土浇筑后即开始通冷却水，用以控制大体积混凝土最高温度，并使大体积混凝土提前达到稳定温度。
3.3提高混凝土极限拉伸强度
提高混凝土极限拉伸强度的措施有：选择良好级配的粗骨料，严格控制其含泥量，加强混凝土振捣，提高混凝土的密实度和抗拉强度，减少收缩，保证施工质量；采取二次投料法，二次振捣法，浇筑后及时排除表面泌水，以提高混凝土强度；在基础内设置必要的温度配筋，在基础突然变化、转折部位，底板与墙转折处、孔洞转角及周边部位，增加斜向构造配筋，以改善应力集中；在基础与墙、地坑等接缝部位，适当增大配筋率，设暗梁，以减轻边缘效应，提高抗拉伸强度，控制混凝土裂缝开展；加强混凝土的早期养护，提高早期相应龄期的抗拉强度和弹性模量。
4.结束语
由于混凝土本身的特性，大体积混凝
土温度应力和温度裂缝是不可避免的，但是，有害的裂缝是可以控制的，只要在施工过程中采取相应的措施，从各个方面入手进行有效的控制，就能减少温度裂缝的产生及发展，提高大体积混凝土的质量。