土木工程建筑混凝土的施工溫度應(yīng)力分析及養(yǎng)護

岳 霞 山西宏圖佰盛混凝土有限公司

1 前言

混凝土是現(xiàn)代土木工程施工中使用的重要材料。在使用混凝土材料后，土木工程的抵抗性得到了大幅的增強。因此，在現(xiàn)代建筑工程的施工建設(shè)過程中，會頻繁出現(xiàn)關(guān)于混凝土的施工環(huán)節(jié)。隨著現(xiàn)代建筑施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的提升，混凝土施工技術(shù)的相關(guān)要求也越來越多。

為了確保用戶的使用體驗，混凝土裂縫、漏水等問題是嚴(yán)禁出現(xiàn)在土木工程的建設(shè)施工中。所以，混凝土施工要通過科學(xué)的手段，盡可能地消除溫度應(yīng)力所產(chǎn)生的不良影響，并及時對混凝土的施工部分進(jìn)行正確的養(yǎng)護。

2 不同階段的溫度應(yīng)力

土木工程混凝土施工中出現(xiàn)的溫度應(yīng)力有著時間段的區(qū)別，主要可分為三個時期。

2.1 早期溫度應(yīng)力

早期的溫度應(yīng)力會出現(xiàn)在混凝土澆筑施工的前期階段，從混凝土材料的混合開始，到澆筑，直至水泥放熱結(jié)束。這個時間段大約可以持續(xù)30d左右。為了避免早期階段的溫度應(yīng)力破壞混凝土的施工，施工人員通常會格外注意這一階段的溫度應(yīng)力。

在溫度應(yīng)力的早期階段，其產(chǎn)生的原因主要是混凝土材料內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)。在澆筑混凝土前，必須進(jìn)行混凝土的制作和攪拌，而混凝土是由水泥加入水、砂，以及其他物質(zhì)所共同組成。將這些不同的材料攪拌均勻后，不同材料相互之間會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，并向外釋放大量的熱量。此時，將混凝土澆筑到模具中，會限制混凝土的彈性空間，使混凝土內(nèi)部出現(xiàn)的熱量難以有效向外傳遞，導(dǎo)致混凝土溫度應(yīng)力的出現(xiàn)。

為了有效削弱早期溫度應(yīng)力產(chǎn)生的不利影響，施工人員常常會在制拌混凝土?xí)r加入一些其他物質(zhì)，以減少水化熱的釋放量。同時還會采取一些外部養(yǎng)護，如在施工中加裝防曬和保溫設(shè)施，以起到緩解混凝土早期溫度應(yīng)力的作用。

2.2 中期溫度應(yīng)力

當(dāng)混凝土中的水泥放熱結(jié)束后，混凝土開始逐漸冷卻，直至冷卻完畢，使混凝土保持良好的穩(wěn)定狀態(tài)。在這段過程中，混凝土結(jié)構(gòu)依然會受到溫度應(yīng)力的影響。此段時期內(nèi)混凝土所受的溫度應(yīng)力通常被稱之為中期溫度應(yīng)力。導(dǎo)致中期溫度應(yīng)力產(chǎn)生的主要原因是由于混凝土冷卻和外部溫度變化共同造成的。

當(dāng)新的溫度應(yīng)力產(chǎn)生后，早期溫度應(yīng)力尚未完全消除，此時兩種應(yīng)力會產(chǎn)生疊加效應(yīng)。中期階段的溫度應(yīng)力對混凝土施工造成的影響效果是相對明顯的。目前，消除混凝土中期溫度應(yīng)力的有效措施只能依靠科學(xué)的外部養(yǎng)護措施。

2.3 晚期溫度應(yīng)力

在混凝土結(jié)構(gòu)完全冷卻后，到開始投入建設(shè)施工的時間段內(nèi)，混凝土結(jié)構(gòu)會受到晚期階段溫度應(yīng)力的影響。造成混凝土結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力出現(xiàn)晚期效果的主要因素就是外界環(huán)境溫度的變化。受外界環(huán)境溫度變化的影響，混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部應(yīng)力會出現(xiàn)一些變化。同時，早期與中期溫度應(yīng)力的殘余也會對混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生作用，三者疊加造成了晚期溫度應(yīng)力的效果。但是，晚期溫度應(yīng)力通常不會對土木建筑的主體結(jié)構(gòu)造成較大的影響。此時，維護人員要做好定期維護工作，便可以有效消除晚期溫度應(yīng)力的不良影響，從而保障了建筑物的施工質(zhì)量，延長了其建筑壽命。

3 不同形式的溫度應(yīng)力

混凝土溫度應(yīng)力與外界環(huán)境條件是息息相關(guān)的。但是，混凝土結(jié)構(gòu)的機械性能也會對溫度應(yīng)力的產(chǎn)生造成一定的影響。從溫度應(yīng)力的表現(xiàn)形式來看，可以將混凝土溫度應(yīng)力分為以下兩種。

3.1 自生溫度應(yīng)力

為保證混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，必須在制拌混凝土?xí)r加入骨料和其他材料。當(dāng)這些混合材料沒有受到外界條件的約束或處于相對靜止?fàn)顟B(tài)時，如果材料的內(nèi)外溫度發(fā)生變化，便會產(chǎn)生非線性機械應(yīng)力。在制拌混凝土材料時，所加入的混合材料會經(jīng)過攪拌處理，這些材料之間的化學(xué)反應(yīng)會對其結(jié)構(gòu)產(chǎn)生約束力，所表現(xiàn)出來的就是溫度應(yīng)力。這種溫度應(yīng)力屬于自生應(yīng)力，受外界的干擾較小。

3.2 約束溫度應(yīng)力

混凝土結(jié)構(gòu)受到的約束一部分來自自生內(nèi)部的化學(xué)變化，另一部分則來自外部條件變化。例如，在混凝土的澆筑施工中，振搗施工，模板的外形條件，光照條件，外界溫度、濕度，風(fēng)速等因素的變化，都會對混凝土結(jié)構(gòu)形成一定的約束，從而加劇了溫度應(yīng)力的影響效果。

4 溫度應(yīng)力對混凝土施工的危害

溫度應(yīng)力即我們所說的熱應(yīng)力，其常常發(fā)生在物體的加工過程中。溫度應(yīng)力的主要原因是由于物體外界的溫度出現(xiàn)了明顯的升降變化，而物體自身卻無法進(jìn)行有效的自由伸縮。此外，如果物體在加工時，其內(nèi)部產(chǎn)生的溫度變化存在區(qū)域差異，也會導(dǎo)致溫度應(yīng)力的出現(xiàn)。溫度應(yīng)力若出現(xiàn)在土木工程中，會給工程的建筑施工帶來較大的麻煩。

目前，土木工程中的溫度應(yīng)力主要出現(xiàn)在混凝土的施工過程中。溫度應(yīng)力對于混凝土施工的危害是比較嚴(yán)重的。若溫度應(yīng)力處理不善，將會造成混凝土內(nèi)部熱應(yīng)力的增加，從而引起混凝土結(jié)構(gòu)的機械形變，最終導(dǎo)致混凝土的裂縫，進(jìn)而引起墻體的開裂和房屋的滲漏等問題。如果建筑工程的混凝土裂縫過大，建筑工程自身的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性將會被破壞，甚至?xí)铀黉摻畹母g和混凝土的老化，最終導(dǎo)致建筑工程的使用壽命被大幅地縮短，給建筑工程的使用造成較大的經(jīng)濟損失。

5 消除溫度應(yīng)力的主要措施

導(dǎo)致混凝土施工出現(xiàn)溫度應(yīng)力的原因有很多，所以在消除溫度應(yīng)力方面，需要施工人員根據(jù)產(chǎn)生原因的不同，而選擇對應(yīng)的預(yù)防措施和消除措施，將溫度應(yīng)力對混凝土施工的影響降到最低，使混凝土結(jié)構(gòu)的耐久得到整體性的提升，保證了建筑物的使用安全和使用壽命。

5.1 提升混凝土材料的質(zhì)量

為了有效消除混凝土溫度應(yīng)力的不良效果，提高混凝土的質(zhì)量，施工人員可以從混凝土材料的角度入手，提高混凝土材料的制拌質(zhì)量。在制拌混凝土材料前，施工人員要對施工現(xiàn)場的光照、風(fēng)速、溫度、濕度、等綜合環(huán)境條件進(jìn)行充分的調(diào)查，同時還要結(jié)合土木建筑的施工標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計混凝土各種配制材料的最佳配比，在確?；炷翉姸鹊耐瑫r，還可以盡可能地減少水化熱的產(chǎn)生。此外，在配制混凝土?xí)r還可以增加一些添加劑，起到調(diào)整混凝土材料性能的目的，常用的添加劑有減水劑、緩凝劑，增速劑和引氣劑等等。這些添加的使用可以有效調(diào)節(jié)混凝土施工時產(chǎn)生的溫度應(yīng)力。

不同的添加劑，其作用效果是各不相同的。例如，減水劑和引氣劑主要是通過改變混凝土流動性的方式，來達(dá)到增強混凝土耐久度的目的。在使用添加劑后，混凝土澆筑施工時要逐層進(jìn)行澆筑，振搗頻率要放緩，確保混凝土在澆筑時能夠有機流動，使混凝土結(jié)構(gòu)能夠充分釋放其內(nèi)部的應(yīng)力。同時，添加劑的使用也大大改善了混凝土結(jié)構(gòu)的保水性和粘聚性。而有的添加劑還可以直接調(diào)控水泥的放熱速率，讓混凝土中的水泥在遇水后可以緩慢而穩(wěn)定地釋放熱量，從而杜絕了快速放熱引起混凝土內(nèi)外溫度的急劇變化。

另外，在混凝土的逐層澆筑時，必須保證每層都要夯實，如果沒有夯實便澆筑下一層的混凝土，則會導(dǎo)致澆筑過快，反而助長了溫度應(yīng)力的作用效果，不利于改善混凝土的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

5.2 自然養(yǎng)護措施

由于溫度應(yīng)力的作用效果在很大程度上受到了外界條件的影響。所以，混凝土的外部養(yǎng)護也是消除溫度應(yīng)力的主要措施。在各種外部養(yǎng)護措施中，自然養(yǎng)護能夠發(fā)揮重要的作用。作為養(yǎng)護人員要確保所采用的自然養(yǎng)護措施的科學(xué)性、有效性。自然養(yǎng)護主要利用外界的自然條件進(jìn)行混凝土養(yǎng)護。

混凝土自然養(yǎng)護的主要目標(biāo)就是控制混凝土凝結(jié)過程中的溫度和濕度。簡單的自然養(yǎng)護就是將麻布袋或稻草覆蓋在混凝土結(jié)構(gòu)的表面，以起到保溫和保濕的作用。水分可以帶走混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部熱量，從而降低混凝土的溫度應(yīng)力。因此，在自然養(yǎng)護過程中，養(yǎng)護人員必須重點注意混凝土結(jié)構(gòu)的溫度變化和濕度變化。若混凝土水分流失嚴(yán)重，要立即澆水。

自然干結(jié)的混凝土結(jié)構(gòu)具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，且不易出現(xiàn)裂縫。因此，混凝土澆筑施工結(jié)束后，通常會進(jìn)行七天的自然養(yǎng)護，以確?；炷两Y(jié)構(gòu)能在自然狀態(tài)下徹底干結(jié)。而為了提升自然養(yǎng)護的效果，一些建筑工地會使用透明加深色的塑料薄膜代替?zhèn)鹘y(tǒng)的麻布袋與稻草，防止混凝土與空氣過多的接觸。這種措施一方面可以起到控制水分蒸發(fā)的作用，另一方面則可以防止溫度出現(xiàn)急劇變化。

5.3 人工加熱養(yǎng)護措施

除自然養(yǎng)護措施外，還可以通過人工加熱的方式，對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的外部養(yǎng)護。加熱養(yǎng)護主要是利用蒸汽加熱混凝土的預(yù)制構(gòu)件，改善其硬化定性的過程。加熱養(yǎng)護時，首先對混凝土構(gòu)件進(jìn)行升溫加熱，待溫度達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)時，保持溫度不變，持續(xù)一定時間后進(jìn)行降溫操作。通過人工加熱養(yǎng)護的方法，可以有效減少溫度應(yīng)力對混凝土構(gòu)件的損壞，避免了混凝土裂縫。為了保證加熱養(yǎng)護的實際效果，養(yǎng)護人員通常要對混凝土構(gòu)件進(jìn)行反復(fù)的加熱，防止出現(xiàn)受熱不均的問題。

6 結(jié)束語

土木建筑的施工對于混凝土的溫度應(yīng)力是格外關(guān)注的，并通過采用多種控制措施，有效地預(yù)防了混凝土溫度應(yīng)力帶來的危害。在消除混凝土溫度應(yīng)力的過程中，相關(guān)施工人員必須嚴(yán)格按照混凝土的施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，養(yǎng)護措施要落實到位，才能切實保護好建筑物的使用質(zhì)量。