浅谈混凝土结构构件温度裂缝的形成机理

陈岚岚 陈友爱

（1、浙江省园林集团有限公司，浙江 杭州 310016 2、浙江新诚信工程咨询有限公司，浙江 杭州 31000）

1 混凝土温度裂缝的机理

因为裂缝本身是混凝土变形不协调的产物，引起温度变化和差异的原因是热量，混凝土中热量的来源有两个途径，因此温度裂缝就有两种类型。

（1）水泥的水化热

水泥胶体在水化-结晶而成为水泥石的过程中，由于水化反应还会释放出热量，每1kg水泥水化时的发热量大约在300kJ左右。如果混凝土体积较大，这些热量难以散失，积聚起来就可能造成结构内部温度升高，形成表里的温度差异，从而导致温度裂缝。大体积混凝土的裂缝多是由于水化热造成的温度裂缝。

（2）外界环境温度的变化

处于大气环境中的混凝土结构，其温度受到外界气候的影响，例如季节变化、日晒、雨淋等。由于使用及暴露条件的差异，混凝土结构的不同区域和不同部位就可能产生温度差。这就必须会在超静定的混凝土结构中引起约束作用，从而导致裂缝。这就是暴露结构混凝土的季节温差裂缝。

2 表层温度裂缝

（1）大体积混凝土的表层裂缝

大体积混凝土中的水泥在水化过程中，释放了大量的水化热。由于混凝土是热的不良导体，这些热量往往积聚在结构的内部而难以在短时期内散出。而结构表层的混凝土，却因为容易散热而迅速冷却，由此造成了大体积混凝土温度场中的内外温差。表层混凝土冷却收缩受阻于内部受热混凝土的膨胀，由此导致外层混凝土的约束受拉变形，并形成裂缝。

通常体积较大的基础混凝土中容易产生此类裂缝。在其接触大气环境的表面，由于温差和干燥造成的裂缝更为常见。裂缝形态多为表层不规则的龟裂状裂缝，有时在侧边中部也有深度较大的垂直于边棱的横向裂缝。随着时间推移，待大体积混凝土水化热慢慢散尽以后，温度就会逐渐趋于稳定。温度差消失以后，温度裂缝发展收敛，不会无限制地持续下去。

（2）季节温差引起的裂缝

环境变化引起的温差往往随季节变化，逐年循环而呈现很明显的周期性。由此而引起的温度裂缝随季节而变化；冬天裂缝宽度较大，而夏季宽度变小，甚至基本闭合。混凝土的塑性徐变和拉应力的松弛，可以在很大程度上缓解这种温差变形引起的约束作用，加上保温、隔热等做法的缓解，在一般结构中这种裂缝较少出现。

（3）骤然温差引起的裂缝

夏季烈日暴晒下的混凝土结构表面受到骤雨的冲淋，混凝土在短时间内就可能产生几十度的温差。从而因骤然温差、冷热不均而导致裂缝，这里裂缝多呈不规则龟裂状态。骤然温差裂缝多见于建筑物的屋盖结构表面；温差较大的西山墙上也时有发生，这都属于表层裂缝。

3 混凝土结构构件的温度裂缝

3.1 暴露结构的裂缝

混凝土一般作为建筑物受力的载体而被围护在人工控温的室内环境中，因此不易发生温度裂缝。但对于阳台、雨罩、檐口、挑檐等室外构件，就直接暴露在大气环境中，季节变化、昼夜交替引起的温度差异就在所难免、这些暴露在主体结构以外的构件尽管数量不多、体量不大，对结构性能的影响也不大。但其支承部分却都会依附在主体结构上面受到强大的约束。外界环境巨大的温度变化所引起的约束变形，就足以在其单薄的截面上引起裂缝。

（1）悬挑板的温度裂缝。暴露在大气中的通长阳台、雨罩和檐口板最容易发生这种温度裂缝。由于这类构件的伸缩缝间距多随主体结构布置，通常长达几十米，完全无法适应露天环境巨大的温差变化，因此几乎没有不裂缝的情况。只是由于不处在结构的主体部位，往往被忽略。

（2）廊柱的温度裂缝。一些仿欧式建筑往往在建筑物外部布置一列廊柱，这种混凝土结构的柱体通常比较修长，且主要作修饰，配筋也不太多。由于完全暴露在大气中，随季节变化经受几十度的温差而引起很大的伸缩变形。由于这类廊柱上下均固结在结构体系上，变形受到约束。往往在冬季严寒环境下，收缩变形得不到释放而引起柱体上的受拉裂缝。

（3）保温不良引起的裂缝。温差引起的结构裂缝往往与结构的体量有关，尺度很大的结构中如果保温隔热措施欠缺，温差容易积累成为很大的约束变形，从而在混凝土中引发裂缝。例如，长度很大的屋顶或山墙在夏季烈日暴晒下温度可达六七十度，甚至更大。如果屋盖保温不良，则结构的伸长变形与室内结构的常温状态必然造成很大的变形差，这种变形差异在屋盖和房屋端部积聚，造成约束，最终在墙体或顶板上引发温度裂缝。长度很大的工业厂房，如果屋顶保温不良且伸缩缝设置间距过长，则冬夏季节变化引起屋盖伸缩累积过大，就有可能在边柱上造成水平的温差位移，从而导致裂缝。

3.2 预制装配式屋盖的温度裂缝

屋盖在季节循环的温度变化中将承受几十度的温度差异。在屋顶保温层设置不良的情况下，巨大的胀缩变形将引起的屋盖裂缝。现浇混凝土结构屋盖的裂缝形态与收缩裂缝基本相同。而预制板装配成的屋盖往往只靠板侧拼缝处灌浇的混凝土或砂浆而形成整体，在温差作用下就很容易沿拼缝开裂。

当屋盖板的板面保温隔热不足时，夏季高温屋盖膨胀，预制板发生外移。冬季低温冷缩时，由于支承部位的摩阻，预制板无法完全恢复回位，从而造成板侧拼缝拉开，形成可见的纵向拼接裂缝。这种裂缝只沿板间拼缝发生，靠外墙一侧的缝宽度较大，而中央部位裂缝较小，甚至没有裂缝。

如果预制板与支座部位实现可靠的整体连接，则在板长度方向上的伸缩收到约束，甚至会发生预制板横向受拉裂缝。同时，由于胀、缩推力作用于板下圈梁而引起圈梁的横向位移，还会引发圈梁与其下部结构之间的裂缝。

温差引起的间接裂缝形态很多，与结构形态、支承形式、暴露状态和气候特点等因素有关，应根据具体情况分析，但都遵循同样的规律--随季节而变化。裂缝宽度在冬季最大而在夏季变小，甚至消失。裂缝周期性地发生，往复循环，每年如此。

结语

温度变化引起的裂缝属于间接裂缝，其是长久、持续、缓慢的非荷载作用在刚度较大的超静定混凝土结构中，由于约束作用而引起的裂缝。在一般情况下，这种裂缝不会引起安全问题，更不至于引发倒塌等严重后果。

这种裂缝往往垂直于主拉应变方向发生，尤其在截面较薄且配筋较少时，形成横贯截面的通透性裂缝，从而引起渗漏等使用功能的严重缺陷，长久之后还可能导致耐久性问题。在混凝土结构体量较大时，温度裂缝往往由于约束的积累而造成很大的裂缝宽度，还会超过受力裂缝的宽度限值。但是这并不标志着结构抗力即将耗尽，也不意味着房屋有安全问题，因此，区别温度变化引起的间接裂缝与受力裂缝非常重要。

[1]师龙辉，张军伟.混凝土裂缝的产生与预防[J].河南建材，2011（01）.

[2]李振峰.砖混结构温度裂缝产生原因与防治措施[J].山西建筑，2010（33）.

[3]崔彦松.浅谈混凝土温度裂缝[J].黑龙江交通科技，2010（01）.