混凝土施工中的溫度裂縫控制方法探索

劉志偉

北京鐵建永泰新型建材有限公司 北京 101104

引言

在我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的趨勢(shì)下，建筑工程的數(shù)量以及規(guī)模已經(jīng)逐年呈現(xiàn)遞增的趨勢(shì)，在這樣發(fā)展的背景下，排除其中一切不利的因素，加快生產(chǎn)的效率成為各個(gè)行業(yè)的發(fā)展需求，在建筑行業(yè)中為了能確保其中的質(zhì)量和理想的效果，加強(qiáng)對(duì)建筑工程中裂縫的控制已經(jīng)成為建筑行業(yè)發(fā)展的必經(jīng)途徑，裂縫問題主要是因?yàn)橥饨鐪囟葘?dǎo)致混凝土出現(xiàn)熱脹冷縮的現(xiàn)象，如果在問題發(fā)生之時(shí)不能得到及時(shí)有效的處理，就很容易對(duì)整體的建筑造成不利的影響，所以在建筑的過程中，操作人員必須要應(yīng)用正確的方法對(duì)裂縫做出提前的防范，同時(shí)在裂縫出現(xiàn)的時(shí)候也應(yīng)該做出及時(shí)有效的處理，只有這樣才能夠保障其中的質(zhì)量，進(jìn)而能夠推動(dòng)建筑行業(yè)的建設(shè)水平提升。

1 產(chǎn)生溫度裂縫的原因分析

1.1 混凝土易發(fā)生熱脹冷縮的物理現(xiàn)象

正如我們都知道的那樣，熱脹冷縮的物理現(xiàn)象在我們的生活中是非常常見的一種現(xiàn)象，它經(jīng)常發(fā)生在一些特殊屬性的物體上，而混凝土就是非常常見的物體。在混凝土的施工中經(jīng)常需要水分的融合，而水分在高溫的天氣最容易發(fā)生因溫度過高導(dǎo)致水分蒸發(fā)的現(xiàn)象，在這樣的過程中就非常容易導(dǎo)致混凝土施工面積的整體體積有所減小，而且一般的混凝土在經(jīng)過水化以后，因?yàn)樗氖湛s程度過大，進(jìn)而就會(huì)造成墻體出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象，在水化的過程中，水化的頻率越高，其出現(xiàn)裂縫的概率也越高，其中產(chǎn)生的膨脹也會(huì)變得越強(qiáng)烈，而導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫的原因就是因?yàn)樵诨炷潦┕ぶ械膸追N材料的問題，例如其中的水泥類型、施工工藝技術(shù)各種養(yǎng)護(hù)工作和外加的添加劑等。

1.2 外界環(huán)境溫度的大幅改變

外界的溫度是人為不能改變的，但在施工的進(jìn)程中溫度卻是影響裂縫產(chǎn)生的最大因素，而且在施工的進(jìn)程中一些施工的過程通常也會(huì)導(dǎo)致溫度的提升，例如在結(jié)構(gòu)散熱、澆筑、水化熱絕熱加溫等工作都會(huì)導(dǎo)致在施工的過程中增加溫度，進(jìn)而就會(huì)造成裂縫出現(xiàn)。在施工的進(jìn)程中還會(huì)存在內(nèi)部溫度和外界溫度的一個(gè)溫度差，如果溫度差有所提升就會(huì)造成較強(qiáng)的溫度應(yīng)力。在施工中，尤其是在夏季，外界的溫度高于正常的溫度是非常常見的現(xiàn)象，如果在這個(gè)時(shí)候不能得到及時(shí)的散熱，就會(huì)對(duì)整個(gè)建筑造成非常不利的影響，所以在施工中通常需要對(duì)施工的溫度做出及時(shí)的調(diào)整，根據(jù)不同溫度的操作做出最適宜的應(yīng)對(duì)措施，應(yīng)用這樣的方式就可以在很大的程度上預(yù)防因溫差導(dǎo)致混凝土的施工存在裂縫的問題，這在施工的過程中是相當(dāng)重要的，同時(shí)增強(qiáng)溫度的應(yīng)力也是十分關(guān)鍵的[1]。

1.3 超過了外界約束的條件

各種物品因?yàn)榉N類的不同或施工條件的不同在結(jié)構(gòu)上都會(huì)存在著或大或小的差異，在混凝土的施工中也是一樣，也是因?yàn)檫@樣的問題在混凝土的施工中內(nèi)部發(fā)生收縮的時(shí)候，也會(huì)存在著發(fā)生的區(qū)域和程度都各不相同的狀況，而且在收縮的過程中通常還會(huì)受到各種外界的條件所約束，這樣的現(xiàn)象對(duì)混凝土的設(shè)計(jì)造成了嚴(yán)重的阻礙，一旦收縮的現(xiàn)象比較嚴(yán)重，就會(huì)導(dǎo)致超過外界約束的極限，進(jìn)而就會(huì)出現(xiàn)裂縫的問題。

1.4 混凝土的水泥易出現(xiàn)水化熱的現(xiàn)象

混凝土在凝結(jié)的時(shí)候，是通過石灰和水形成混合的原理進(jìn)行形成水泥來加以實(shí)現(xiàn)的，所以在初始的階段需要發(fā)生強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而在后續(xù)的施工過程中發(fā)生水化熱的現(xiàn)象，在此之中出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)較厚的結(jié)構(gòu)面，就會(huì)導(dǎo)致積聚的水化熱不能得到迅速的消散，溫度在升高的同時(shí)也會(huì)造成外界和內(nèi)部存在溫差的現(xiàn)象，如果僅僅采用自然散熱的形式，首先它的過程是非常漫長(zhǎng)的，與此同時(shí)，它的彈性模量也會(huì)在這個(gè)過程中擁有顯著的提升，進(jìn)而就會(huì)顯現(xiàn)出因?yàn)闇囟鹊慕档蛯?dǎo)致收縮現(xiàn)象明顯的趨勢(shì)，在這樣的背景下，如果混凝土的抗拉強(qiáng)度不能得到有效的控制，當(dāng)無法接受外界的約束力的時(shí)候就非常容易發(fā)生溫度裂縫的現(xiàn)象。

2 溫度應(yīng)力的分析

在溫度應(yīng)力的分析中可以從溫度應(yīng)力形成的方式上分為三個(gè)階段。早期的溫度應(yīng)力主要澆筑混凝土到水泥產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象的過程，這個(gè)過程一般會(huì)持續(xù)30天左右，在這個(gè)階段中水泥會(huì)釋放大量的水化熱，混凝土的彈性會(huì)發(fā)生快速的變化?；炷翉椥缘淖兓苋菀状偈够炷羶?nèi)部形成殘余的應(yīng)力。中期的溫度應(yīng)力主要表現(xiàn)在，水泥放熱結(jié)束到混凝土冷卻到穩(wěn)定的溫度，在這個(gè)過程中溫度的應(yīng)力主要由混凝土冷卻的發(fā)展和外界氣溫變化等因素所造成的，這些應(yīng)力能夠和內(nèi)部形成的殘余應(yīng)力相疊加，這個(gè)過程中混凝土的彈性模量變化并不明顯。溫度應(yīng)力形成的晚期主要發(fā)生在混凝土完全冷卻之后的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期，溫度的應(yīng)力主要由外界的氣溫變化和空間變化所影響，各個(gè)時(shí)期形成的溫度應(yīng)力都能夠相互疊加，促使溫度應(yīng)力在不斷提升。

根據(jù)溫度應(yīng)力發(fā)生的原因可以將其分為自生應(yīng)力和約束應(yīng)力，自生應(yīng)力的主要特征是邊界對(duì)溫度應(yīng)力不會(huì)產(chǎn)生任何約束，或本身就存在于完全靜止的結(jié)構(gòu)中，如果內(nèi)部的溫度是呈非線性排布的，混凝土結(jié)構(gòu)本身會(huì)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)自身的相互約束產(chǎn)生溫度應(yīng)力。例如橋梁墩身產(chǎn)生溫度應(yīng)力，因?yàn)闃蛄憾丈肀旧斫Y(jié)構(gòu)尺寸比較大、混凝土冷卻時(shí)溫度低而建筑內(nèi)部溫度高等特點(diǎn)，促使墩身表面形成強(qiáng)拉的應(yīng)力，而在中間會(huì)形成拉拽的應(yīng)力。約束應(yīng)力和自生應(yīng)力恰恰相反，約束應(yīng)力主要是因?yàn)榻ㄖ娜炕蛞徊糠质艿酵饨绛h(huán)境的約束，不能在冷卻等過程中自由發(fā)生變形而產(chǎn)生的應(yīng)力，例如梁箱和護(hù)欄的混凝土建設(shè)。兩種不同應(yīng)力的產(chǎn)生形式都會(huì)在建筑的過程中不斷疊加，同時(shí)能夠和混凝土干縮形成的應(yīng)力相互作用，應(yīng)力的產(chǎn)生就會(huì)促使溫度裂縫的形成[2]。

3 有效控制混凝土溫度裂縫的方法和工藝分析

為防止在混凝土建設(shè)中溫度裂縫的產(chǎn)生，在建設(shè)過程中主要可以從溫度和約束條件兩方面著手開展措施，實(shí)際措施的開展中需要嚴(yán)格把控相關(guān)的材料，加強(qiáng)對(duì)施工建設(shè)的質(zhì)量監(jiān)督，實(shí)時(shí)監(jiān)控混凝土反應(yīng)的溫度，保障每一個(gè)施工工藝的有效進(jìn)行，強(qiáng)化后期的混凝土維護(hù)和管理措施，利用冷水降溫和表面保溫等措施保障溫度的變化在可控范圍內(nèi)。

3.1 選擇高質(zhì)量的石灰和水泥的材料

在建設(shè)的過程中，原料的采用是保障施工質(zhì)量的關(guān)鍵基礎(chǔ)，所以在混凝土的施工中也要保障混凝土的材料質(zhì)量，這樣才能夠有效地保障施工整體的質(zhì)量，同時(shí)還可以避免溫度裂縫的產(chǎn)生。因此在混凝土的施工建設(shè)中，完全可以應(yīng)用礦渣水泥等類型的材料進(jìn)行施工，同時(shí)將低水化熱水泥作為其中的主要施工材料，因?yàn)檫@種材料在具體的施工中發(fā)生水化熱的現(xiàn)象并不明顯，所以，完全可以通過人為的方式將混凝土的溫度調(diào)整到適宜的位置，以這樣的方式還能夠減少其中水泥的使用量，在原料的選擇之后，采用一定量的粉煤灰與其進(jìn)行混合，以這樣的方式可以可延長(zhǎng)混凝土在凝結(jié)過程中所耗費(fèi)的時(shí)間。在施工的過程中，骨料的選擇也應(yīng)該選擇一些帶有水泥成分的材料，這樣在發(fā)生熱脹冷縮現(xiàn)象的時(shí)候也并不會(huì)那么明顯。不同的地區(qū)還會(huì)擁有不同的特性，所以在具體的施工中，一定要結(jié)合自己建設(shè)中的特性制定針對(duì)性的解決措施。

3.2 進(jìn)行嚴(yán)格的溫度控制和監(jiān)測(cè)

溫度是施工過程中重要的影響因素，所以在具體的施工中就需要嚴(yán)格控制其溫度，加強(qiáng)對(duì)施工溫度的監(jiān)測(cè)，避免因溫度過高導(dǎo)致建筑的質(zhì)量下降，所以在整個(gè)施工的過程中就需要將溫度控制在一個(gè)合適的范圍內(nèi)。在此之中還需要進(jìn)行充分的調(diào)研工作和分析工作，以這樣的方式才能夠?qū)囟鹊暮线m范圍做出規(guī)范，所以在施工的過程中應(yīng)重視溫度監(jiān)測(cè)和控制的環(huán)節(jié)，它是消除溫度裂縫隱患的關(guān)鍵時(shí)期。外界較高的溫度和混凝土自身的水化熱就是導(dǎo)致建筑中出現(xiàn)溫度裂縫的重要原因，所以在施工的整個(gè)過程中，就需要加強(qiáng)對(duì)外界溫度的控制和對(duì)混凝土內(nèi)部水化熱的檢測(cè)，在這樣的背景下才能夠充分地保障混凝土建設(shè)的質(zhì)量。

3.3 加強(qiáng)對(duì)混凝土后期的養(yǎng)護(hù)工作

現(xiàn)在很多的工作都需要實(shí)行養(yǎng)護(hù)的工作，應(yīng)用這樣的方式才能夠延長(zhǎng)使用壽命，在混凝土施工中也是一樣，后期的養(yǎng)護(hù)工作是保障，是其不會(huì)因?yàn)闇囟鹊挠绊憣?dǎo)致裂縫出現(xiàn)的最佳手段，所以養(yǎng)護(hù)的工作是混凝土后期維護(hù)工作中最重要的手段。建設(shè)單位首先應(yīng)考慮的是導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)的原因，究其根本就是混凝土內(nèi)部和外界存在過大的溫度差所造成的，所以在后期的養(yǎng)護(hù)工作中就應(yīng)該盡可能地保障溫度差在可控的范圍內(nèi)。在正常的施工進(jìn)程中，可以在內(nèi)部的材料建設(shè)中添加一些保溫的材料，這樣的方式可以和外界的高溫起到同步的作用，在低于正常的溫度進(jìn)行施工的時(shí)候就需要加強(qiáng)對(duì)保溫層的放置，在這樣的條件下可以有效地避免外在的表面遭受雨水的沖刷，進(jìn)而可以避免因?yàn)闇囟鹊淖兓a(chǎn)生的危害。通常在低溫的環(huán)境下遭受的危害是更強(qiáng)烈的，混凝土表面遭受的危害更多，所以在具體的施工中就需要更重視對(duì)溫度的控制，這時(shí)候完全可以考慮應(yīng)用一些具有遮擋性能的材料，這樣的方式可以隔離外界的低溫影響，同時(shí)需要結(jié)合整體的施工環(huán)境以及各項(xiàng)因素采用最佳的保溫策略，這時(shí)保溫層在避免外界溫度影響的同時(shí)便能夠有效地鎖定其中表面的水分，進(jìn)而可以實(shí)時(shí)地保障內(nèi)部和外界的溫度的溫差在合理范圍內(nèi)，以這樣的方式可以有效地避免混凝如出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象。

3.4 嚴(yán)格控制施工工藝的進(jìn)行

在任何施工中都應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)施工工藝的規(guī)范，自這樣的條件下開展施工才能夠保障施工的穩(wěn)定進(jìn)行，進(jìn)而可以充分地保障施工的質(zhì)量問題。在混凝土進(jìn)行攪拌工作之前首先應(yīng)該進(jìn)行試配的工作，試配過程得到的參數(shù)可以為后期的混凝土攪拌提供有力的依據(jù)，擁有了有效的依據(jù)就可以在實(shí)際的工程中確保其中加入量的正確范圍，同時(shí)混合的材料也應(yīng)該在具體的施工之前進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，這樣的方式可以確保材料的質(zhì)量能夠滿足攪拌的要求。

在澆筑的工作中也有很多煩冗的程序，首先就必須要了解攪和料的實(shí)際溫度，并需要嚴(yán)格控制材料在出機(jī)時(shí)的溫度，在這樣的背景下才能夠充分地滿足混凝土的應(yīng)力要求，通常在澆筑工作中有分層澆筑和推移式澆筑兩種方式，在澆筑的過程中為滿足溫度的要求就需要在施工溫度較高的時(shí)候進(jìn)行降低水溫的操作，這樣就可以使水和沙子在溫度上得到及時(shí)的處理，因?yàn)樵诰唧w的施工中水和沙子對(duì)于施工的溫度存在著很大的影響，與此同時(shí)，攪拌過程中的振搗次數(shù)也是決定攪拌是否均勻的關(guān)鍵性要素，這個(gè)措施能夠決定混凝土的密度，在澆筑工作完成之后還需要對(duì)混凝土表面上的污水進(jìn)行處理，以防止水分再次影響混凝土的溫度和濕度，可以利用抹子進(jìn)行搓壓處理，當(dāng)表面出現(xiàn)泛白現(xiàn)象的時(shí)候就可以停止搓壓，如果在施工的進(jìn)程中能夠嚴(yán)格地按照上述措施進(jìn)行，就可以有效地避免因溫度產(chǎn)生的裂縫問題，因此可以獲得符合標(biāo)準(zhǔn)的硬度和應(yīng)力，進(jìn)而可以提升建筑的整體質(zhì)量[3]。

4 結(jié)束語(yǔ)

總來說，溫度裂縫的問題一直都是影響建筑質(zhì)量的重要問題，根據(jù)近年來實(shí)際的施工狀況，使用符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的原材料可以在很大的程度上保障其中不會(huì)產(chǎn)生裂縫，進(jìn)而可以延長(zhǎng)施工場(chǎng)地的使用壽命，通過適配合理的參數(shù)可以為具體的施工提供有效的參考，科學(xué)合理的工藝檢測(cè)技術(shù)也是保障各個(gè)程序正常進(jìn)行的重要手段，為充分地保障其中的施工規(guī)范。施工人員應(yīng)保持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和高質(zhì)量的科學(xué)素養(yǎng)，能夠精確地計(jì)算內(nèi)部和外界的溫度，進(jìn)而可以了解其中產(chǎn)生的溫度差，所以在此之中施工人員應(yīng)合理地進(jìn)行施工方案的設(shè)計(jì)，保障施工建設(shè)可以為人們提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。