化學(xué)凝土結(jié)構(gòu)溫度對(duì)商業(yè)建筑收縮控制理論

于洪霞

【摘要】混凝土是非均勻材質(zhì)所合成的一種建筑材料，其所表現(xiàn)出的物理力學(xué)特性往往是與其材料自身構(gòu)成有直接關(guān)系。而在實(shí)踐操作的過程中進(jìn)行計(jì)算混凝土溫度以及其收縮的應(yīng)力時(shí)，常常選擇的是當(dāng)量溫差、彈性模量、極限伸值以及松弛系數(shù)等指標(biāo)加以參考。

【關(guān)鍵詞】凝土結(jié)構(gòu)；溫度收縮；裂縫控制；理論

混凝土的收縮過程主要包括溫度的收縮過程、碳化的收縮過程以及干燥的收縮過程。其中，溫度收縮過程主要是指混凝土溫度變化所產(chǎn)生的收縮，其值為 T。碳化收縮的過程主要是混凝土的水泥石中氫氧化鈣（Ca（OH）2）與空氣當(dāng)中二氧化碳（CO2）所反應(yīng)后生成的碳酸鈣，并且其也同時(shí)反應(yīng)生成了一定的水，這時(shí)又有水分不斷地發(fā)生蒸發(fā)致使混凝土出現(xiàn)了收縮現(xiàn)象。所謂干燥收縮就是指混凝土水泥發(fā)生的水化過程（通?；炷林械乃蠹s在其20%左右），在這一過程中將會(huì)產(chǎn)生變形，這種變形與溫濕度的變化或者外荷載上的因素是沒有關(guān)系的，通常將此稱作為“自生變形”。一般情況自生變形的值范圍為 2.5-3.5 x 10-5。其中 80%左右的水分在不斷地蒸發(fā)后引起混凝土體積發(fā)生收縮，一般情況下值的范圍大約在 3.24x 10-4。碳化收縮與自生變形”上的收縮在值上有著一定的區(qū)別，為了計(jì)算過程中的簡化，并能保證計(jì)算上的相當(dāng)準(zhǔn)確，我們的做法是僅取溫降收縮以及混凝土結(jié)構(gòu)中的水分蒸發(fā)所造成的結(jié)構(gòu)收縮這兩項(xiàng)。目前，我們通過文獻(xiàn)以及實(shí)踐研究已經(jīng)知道，對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)收縮產(chǎn)生的原因是非常復(fù)雜的，其與外在的諸多條件都有著一定的相關(guān)性。在國內(nèi)外的相關(guān)研究的資料中的是在標(biāo)準(zhǔn)的狀態(tài)下所獲得最終的收縮值，表達(dá)式中的 表示的是經(jīng)驗(yàn)的系數(shù)，一般是取 0.1； 所代表的是澆筑混凝土之后，到計(jì)算時(shí)所用的天數(shù)；考慮各種非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下修正的系數(shù)。 在混凝土的結(jié)構(gòu)中其水分的蒸發(fā)會(huì)引起一定性的收縮，這種收縮現(xiàn)象的過程多是由外至內(nèi)逐漸形成。往往因溫度變化的不均勻原因也造成了收縮的變形不均勻出現(xiàn)。同時(shí)，在混凝土結(jié)構(gòu)中也將發(fā)生應(yīng)力的變化，最終就導(dǎo)致了混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫出現(xiàn)?；谏鲜鰡栴}，我們在溫度應(yīng)力的計(jì)算過程中必須要考慮收縮等相關(guān)因素。并且，為了我們能方便加以進(jìn)行計(jì)算工作，可把收縮的變形值進(jìn)行轉(zhuǎn)換，一般是換算成“收縮當(dāng)量溫差”，也就是收縮引起的變形等同于同樣的變形溫度差代表的是任意齡期混凝土收縮的當(dāng)量溫度差（℃）； 所代表的是混凝土線性的膨脹系數(shù)研究中，我們發(fā)現(xiàn)混凝土在澆筑初期，其結(jié)構(gòu)處于升溫的階段中，形態(tài)是可塑的，氣逆彈性的模量也非常小。同時(shí)，變形所引起的混凝土結(jié)構(gòu)溫度的應(yīng)力非常小，基本上是完全可以忽略。但，經(jīng)過數(shù)次的澆筑，其混凝土上的彈性模量是隨著澆筑時(shí)間的流逝而快速地變大。此時(shí)，往往由于混凝土的變形變化所引起了溫度應(yīng)力的隨其彈性模量變大而顯著上升現(xiàn)象。鑒于此問題，我們必須要考慮其彈性模量變化規(guī)律，這樣我們才能更加準(zhǔn)確地加以計(jì)算。目前，借鑒與國內(nèi)外的相關(guān)資料，在混凝土的結(jié)構(gòu)彈性模量的計(jì)算

混凝土的極限拉伸值，極限的拉抻值往往決定了混凝土的抗裂能力高低。從我國目前的相關(guān)研究資料內(nèi)容來看，其混凝土的極限拉抻值表現(xiàn)出的是離散性上很大，其往往會(huì)受諸多的因素所影響。因此，在考慮改善建筑物中的混凝土非均質(zhì)性，以及我們要提高混凝土極限拉伸值而言，對(duì)于每一個(gè)具體的工程來講都必須進(jìn)行綜合性的因素考慮。數(shù)據(jù)顯示，在混凝土極限拉伸值上與配筋有著較大的關(guān)系，這一問題也在大量的工程實(shí)踐過程中得到了證明。也就是說合理配筋能夠可以極大地提高混凝土抗裂性性質(zhì)。目前，國內(nèi)外在配筋后的混凝土極限拉伸值。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在荷載的作用下不僅會(huì)發(fā)生彈性的變形，而且還會(huì)隨著時(shí)間流逝出現(xiàn)徐變，也就是所謂的非彈性變形。我們知道發(fā)生徐變是有利于增強(qiáng)混凝土在極限變形上的能力的。原因就在于計(jì)算混凝土的過程時(shí)，也就是計(jì)算混凝土的抗裂性，我們必須要將松弛這一個(gè)非常關(guān)鍵的因素考慮到我計(jì)算的過程進(jìn)去。實(shí)踐證明，在加荷的過程中，混凝土的齡期將會(huì)影響混凝土的松弛程度，一般而言是齡期越早、徐變所引起混凝土的松弛程度也將越大。除此之外，我們還煩心在同樣的應(yīng)力作用時(shí)間上，其長短都會(huì)導(dǎo)致其發(fā)生不同的變化，有時(shí)時(shí)間上越長松弛的也就越大。對(duì)于溫度應(yīng)力的計(jì)算上時(shí)，一般所使用的混凝土松弛系數(shù)用 s（t）加以表示：即由徐變導(dǎo)致的溫度應(yīng)力松弛程度。 計(jì)算大體積混凝土的溫度，其主要的目的就是為了防止其出現(xiàn)表面裂縫的產(chǎn)生，通過控制混凝土的溫度差加以實(shí)現(xiàn)有效的控制。通常，我要計(jì)算的內(nèi)容主要由絕熱溫度、內(nèi)部實(shí)際溫度和表面溫度等。所以，我們可以說實(shí)際的建筑項(xiàng)目過程中，混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度是一種以不穩(wěn)定的狀態(tài)存在，其先是從低到高，之后再由高到低的不斷地變化著。而當(dāng)外界的各種影響溫度的因素消失之后，混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)溫度將基本恒定?；炷两Y(jié)構(gòu)的周邊媒介種類是相對(duì)比較復(fù)雜的，這就給我們進(jìn)行精確地計(jì)算帶來一定的麻煩，我們在不同的齡期對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部實(shí)際溫度計(jì)算也將因此而變得繁瑣。這里的 代表的是齡期在 t 時(shí)混凝土的內(nèi)部實(shí)際溫度（℃） 通常，我們在計(jì)算地基板以及長墻的約束應(yīng)力時(shí)往往是假定地基的剛，如果假定的地基屬于無限剛性，那么結(jié)構(gòu)尺寸上將不影響混凝土的溫度收縮所表現(xiàn)出的最大控制應(yīng)力。推導(dǎo)長條形混凝土的結(jié)構(gòu)物在地基上的計(jì)算公式，適用于矮墻、薄板，

一般說來是混凝土的墻高與板厚、長度之間的比為小于等于 0.2 的情況時(shí)，往往認(rèn)為其是均勻受力的，也就是說該工程的實(shí)際澆筑過程中可以將其誤差加以忽略。如果 H/L>0.2，則不能使用該假設(shè)條件，也就是受力上不能均勻，其產(chǎn)生的誤差也較大。而高墻所承受的最大約束應(yīng)力是在約束的邊上，當(dāng)離開的約束邊的方向是向上的，那么其應(yīng)力將會(huì)迅速地降低。實(shí)踐證明，約束的作用僅僅會(huì)影響到約束邊的附近小范圍的區(qū)域。在半無限長的墻體邊緣上，其干擾區(qū)間的基本范圍在 0.38 至 0.46L。當(dāng)然，為了我們能方便的加以計(jì)算，會(huì)把 0.4L 作為混凝土結(jié)構(gòu)的水平拉應(yīng)力在低至零時(shí)的影響范圍。把問題盡量簡化，將高度不均勻且承受應(yīng)力不均勻的墻體，按等效作用理論，統(tǒng)一承受均勻應(yīng)力的墻體所代替，替代者是受均勻應(yīng)力值。計(jì)算時(shí)取不均勻受力值中最大值作為標(biāo)準(zhǔn)值。這樣，均勻應(yīng)力的墻體高度必將是低于真實(shí)的墻體。相反，如果我們的假定不是真實(shí)的，那么地基所采用的就是非剛性的假定。從墻式的結(jié)構(gòu)上、現(xiàn)澆的底板裂縫的調(diào)查分析結(jié)果上來看，裂縫的分布存在著規(guī)律和結(jié)構(gòu)尺寸相關(guān)聯(lián)性。相關(guān)混凝土的力學(xué)理論中給我所提供了假定，地基的接觸面同混凝土的結(jié)構(gòu)在剪應(yīng)力和水平變位的成線性比例，通常是用以下的數(shù)學(xué)公式加以表達(dá)： 主要的內(nèi)容是闡述混凝土結(jié)構(gòu)問題收縮裂縫的控制理論，具體上從4 個(gè)方面加以闡述：首先是對(duì)混凝土在物理上所具有的力學(xué)特征加以了剖析，該部分涉及到了收縮的溫度差、模量問題、伸縮值問題以及拉伸值問題等；其次介紹了裂縫溫度、收縮應(yīng)力、寬度等計(jì)算的公式；考慮水平應(yīng)力邊界條件的溫度應(yīng)力計(jì)算公式以及裂縫間距，推廣已有的混凝土裂縫控制理論。同時(shí)，本章也運(yùn)用了控制理論對(duì)（B）地鐵名典 C1 棟住宅（C）地鐵名典 D2 棟住宅的工程進(jìn)行了實(shí)例分析。