關(guān)于土木工程建筑混凝土的施工溫度應(yīng)力分析及養(yǎng)護(hù)措施的探討

段文濤

長(zhǎng)沙市軌道交通運(yùn)營(yíng)有限公司 湖南 長(zhǎng)沙 410000

引言

目前，土木工程建筑的需求量逐漸升高，其建設(shè)質(zhì)量一直是廣泛關(guān)注的問題。為了確保建筑的建設(shè)質(zhì)量和安全，引入混凝土施工，能夠在一定程度上節(jié)約成本，提高建筑的牢固性，更適應(yīng)現(xiàn)代化發(fā)展。但是在實(shí)際作業(yè)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵循操作標(biāo)準(zhǔn)，重視混凝土養(yǎng)護(hù)，減少溫度應(yīng)力的形成，以免影響建筑質(zhì)量安全。本文主要總結(jié)了土木工程建筑混凝土溫度應(yīng)力形成的過程，并對(duì)其產(chǎn)生原因展開了分析，探討了減少溫度應(yīng)力的應(yīng)對(duì)策略，便于為實(shí)際工作提供一定參考。

1 土木工程建筑混凝土施工要點(diǎn)

在建設(shè)土木工程中，應(yīng)全面評(píng)估施工現(xiàn)場(chǎng)的周邊環(huán)境，檢測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，并進(jìn)行深入分析，盡可能避免混凝土質(zhì)量問題，比如滲漏、裂縫等。此外，對(duì)于規(guī)模較大的土木工程，建設(shè)時(shí)應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)混凝土溫度、干縮應(yīng)力值以及溫度應(yīng)力等情況，如果相關(guān)參數(shù)表現(xiàn)異常，則應(yīng)及時(shí)進(jìn)行針對(duì)性干預(yù)，糾正不良影響。在選擇混凝土模板時(shí)，需根據(jù)建筑特點(diǎn)，評(píng)估力學(xué)性能，確保工程整體建設(shè)質(zhì)量，降低承重力不足等情況發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。

2 混凝土溫度應(yīng)力的形成

溫度應(yīng)力主要是由于外界溫度變化，但是混凝土本身的自由伸縮能力不足，或者混凝土內(nèi)部的溫度變化不均，而出現(xiàn)的機(jī)械應(yīng)力，對(duì)于溫度應(yīng)力的整個(gè)形成過程，主要分為三個(gè)階段。

2.1 第一階段

也稱為早期階段，從澆筑混凝土開始，直至水泥放熱基本結(jié)束，通常維持三十天左右。由于混凝土材料成分的因素，比如砂、水以及其他介質(zhì)等，多種物質(zhì)混合之后，引起相關(guān)化學(xué)變化，進(jìn)一步釋放大量的水化熱，與此同時(shí)，混凝土彈性空間不足，容易出現(xiàn)熱量變化，從而在混凝土內(nèi)部形成溫度應(yīng)力。

此時(shí)是溫度應(yīng)力的初期，需要加強(qiáng)關(guān)注，予以一系列有效養(yǎng)護(hù)措施，根據(jù)實(shí)際情況，適當(dāng)和相關(guān)物質(zhì)混合，進(jìn)一步降低溫度應(yīng)力。在實(shí)際作業(yè)過程中，加強(qiáng)保溫、防曬等工作，也能夠在很大程度上減弱溫度應(yīng)力。

2.2 第二階段

也稱為中期階段，主要是水泥放熱結(jié)束到混凝土初步冷卻這段時(shí)間，同樣容易產(chǎn)生溫度應(yīng)力。此時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)基本穩(wěn)定，能夠逐漸顯露出溫度應(yīng)力的作用效果，主要是由于外界溫度變化、混凝土冷卻所致。由于早期殘余應(yīng)力的存在，此階段產(chǎn)生的溫度應(yīng)力容易與其產(chǎn)生疊加現(xiàn)象，但是并不會(huì)對(duì)彈性模量產(chǎn)生明顯影響，可以科學(xué)使用外部養(yǎng)護(hù)方法，減弱溫度應(yīng)力。

2.3 第三階段

也稱為晚期階段，主要是混凝土完全冷卻開始，直至將其投入使用，在這個(gè)階段，由于環(huán)境溫度的改變，容易影響混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而結(jié)構(gòu)形變會(huì)進(jìn)一步產(chǎn)生應(yīng)力，并與前兩個(gè)階段的應(yīng)力相疊加，進(jìn)一步形成綜合作用。一般情況下，這個(gè)階段的應(yīng)力效果不會(huì)對(duì)建筑主體造成顯著影響，定期予以科學(xué)、有效的養(yǎng)護(hù)措施，便可在一定程度上延長(zhǎng)建筑使用時(shí)間。

作為施工人員，如果想要分析溫度應(yīng)力分布情況，工作可能比較復(fù)雜且煩瑣，一般需要借助模型實(shí)驗(yàn)。此外，對(duì)于整體的施工溫度應(yīng)力，混凝土變化也具有明顯的影響，在計(jì)算的過程中也需要充分考慮。

3 混凝土溫度應(yīng)力的危害

混凝土溫度應(yīng)力的產(chǎn)生因素較多，不僅包括外界條件，也包括混凝土本身的結(jié)構(gòu)。在混凝土施工過程中，需要使用骨質(zhì)等材料，一般沒有外界約束，如果外界溫度變化，便容易產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力，且呈現(xiàn)為非線性分布。此外，在混合各種材料時(shí)，也容易由于互相作用，產(chǎn)生化學(xué)變化，內(nèi)部形成相互約束，從而形成溫度應(yīng)力。另一方面，在外界因素中，光照、濕度、風(fēng)速以及溫度等條件如果出現(xiàn)明顯變化，在振搗、澆筑等環(huán)節(jié)中，混凝土也會(huì)隨之產(chǎn)生溫度應(yīng)力，且效果比較明顯，引起干縮、形變等情況。此外，在計(jì)算溫度應(yīng)力時(shí)，由于工作比較煩瑣，應(yīng)充分結(jié)合模型實(shí)驗(yàn)以及項(xiàng)目實(shí)際情況，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，同時(shí)考慮施工當(dāng)天的自然數(shù)據(jù)，全方位預(yù)防溫度應(yīng)力的形成。

如果出現(xiàn)溫度應(yīng)力，則可能會(huì)造成裂縫、滲漏等諸多質(zhì)量問題?；炷两Y(jié)構(gòu)一般比較龐大，在具體實(shí)踐時(shí)，一旦未做好混凝土養(yǎng)護(hù)工作，不重視溫度應(yīng)力預(yù)防，則容易由于外界條件變化等原因，出現(xiàn)混凝土機(jī)械性形變的情況，從而對(duì)建筑質(zhì)量和耐久性造成直接影響。尤其是結(jié)構(gòu)比較厚的位置或者板梁交接處，由于外界溫度和內(nèi)部溫度的差異性，非常容易形成裂縫，一旦形成的裂縫超過標(biāo)準(zhǔn)值，甚至還會(huì)影響建筑的穩(wěn)固性，縮短其使用壽命。

4 土木工程建筑混凝土的溫度應(yīng)力控制對(duì)策

對(duì)于土木工程建筑，混凝土溫度應(yīng)力的影響較大，直接關(guān)系著項(xiàng)目整體質(zhì)量和工程結(jié)構(gòu)，尤其是混凝土裂縫等?；炷恋脑媳容^多，施工時(shí)需要與周圍土質(zhì)融合，其黏性應(yīng)有所保證。在具體施工時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)溫度應(yīng)力，從而導(dǎo)致混凝土與周圍材料出現(xiàn)排斥反應(yīng)，由于體積膨脹進(jìn)一步導(dǎo)致崩裂、開裂的情況。對(duì)于施工單位而言，需要加強(qiáng)溫度把控，提高混凝土黏性、密度，進(jìn)而確保建筑結(jié)構(gòu)的整體性以及質(zhì)量。如果溫度控制情況不佳，未嚴(yán)格遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)操作，不僅會(huì)導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失，浪費(fèi)人力、物力，也會(huì)造成質(zhì)量安全問題。

4.1 材料配比科學(xué)

出于減少溫度應(yīng)力，提高建筑耐久性的考慮，在實(shí)際作業(yè)時(shí)，應(yīng)注意結(jié)合當(dāng)?shù)丨h(huán)境因素，比如濕度、溫度以及風(fēng)速等，同時(shí)根據(jù)建筑物質(zhì)量條件，對(duì)混凝土材料的配比進(jìn)行嚴(yán)格把控，盡可能避免水化熱的不良影響，確?；炷翉?qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[1]。與此同時(shí)，還需要適當(dāng)添加緩凝劑、減水劑等添加劑，進(jìn)一步調(diào)整混凝土性能，也能夠減弱溫度應(yīng)力。如果添加引起劑、減水劑，則會(huì)對(duì)混合物的流動(dòng)性產(chǎn)生影響，有利于提高混凝土耐久性，此外，嚴(yán)格遵循緩慢振搗、逐層澆筑的操作標(biāo)準(zhǔn)，可以有效釋放其內(nèi)部應(yīng)力，改善粘聚性以及保水性等特征。

加入添加劑后，也能夠在一定程度上調(diào)整水泥放熱的速度，促使熱量得到緩慢釋放，操作過程中，應(yīng)注意避免混凝土內(nèi)外溫度變化過大，從而造成溫度應(yīng)力形成或增強(qiáng)。在澆筑混凝土?xí)r，也應(yīng)注意層層夯實(shí)的原則，杜絕澆筑過快、一次性澆筑過多等情況的發(fā)生，否則可能會(huì)增加溫度應(yīng)力的作用。通過這種緩慢施工的方式，能夠達(dá)到有機(jī)流動(dòng)的目的，穩(wěn)定保水，混凝土逐漸凝聚，合理改善其整體結(jié)構(gòu)。

4.2 合理控溫

混凝土施工時(shí)，需要合理添加冷水，在冷水的作用下，快速冷卻碎石溫度，進(jìn)一步降低混凝土溫度。如果外界溫度過高，也應(yīng)注意減少澆筑厚度，巧妙利用澆筑層，提高散熱的效果，此外，也可以增設(shè)水管，在混凝土施工時(shí)，將冷水導(dǎo)入水管中，進(jìn)一步促使混凝土降溫[2]。在拆模前，應(yīng)進(jìn)行科學(xué)、合理的規(guī)劃，如果環(huán)境溫度下降比較突然，還應(yīng)加強(qiáng)保溫措施，以免受到溫度梯度的不良影響，導(dǎo)致崩裂等情況，對(duì)比較薄的結(jié)構(gòu)或者長(zhǎng)期暴露在外的部分，應(yīng)重視混凝土保溫措施。

4.3 改善約束條件

通過分縫、分塊的方式，能夠有效改善混凝土結(jié)構(gòu)約束條件，作為相關(guān)工作人員，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)工序以及流程，確保工程建設(shè)科學(xué)、合理。在實(shí)際作業(yè)時(shí)，盡可能減少混凝土暴露時(shí)間，降低高度差，與此同時(shí)，也要加強(qiáng)原材料質(zhì)量的控制，保證混凝土的綜合性能，充分發(fā)揮其抗裂性[3]。施工時(shí)還應(yīng)注意確保混凝土結(jié)構(gòu)正常，這對(duì)于減少崩裂具有積極意義，還需重視貫穿裂縫的情況，因此此類質(zhì)量問題通常比較嚴(yán)重，且不易恢復(fù)，需將其作為質(zhì)量控制的重點(diǎn)內(nèi)容。

4.4 有機(jī)的自然養(yǎng)護(hù)

嚴(yán)格執(zhí)行混凝土施工標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，還需加強(qiáng)外部養(yǎng)護(hù)措施，進(jìn)行有效的自然養(yǎng)護(hù)，比如將稻草、麻布袋覆蓋在表面，發(fā)揮保濕保溫的作用。作為施工人員，還應(yīng)定期進(jìn)行觀察，確保溫度變化、濕度等處于正常狀況，及時(shí)向混凝土澆水，在水分流動(dòng)的作用下，分解水化熱的影響，減弱溫度應(yīng)力[4]。一般情況下，自然養(yǎng)護(hù)需要維持一周以上，便于混凝土自然干結(jié)，確保其穩(wěn)固性，降低裂縫等情況的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。在實(shí)際施工過程中，部分單位發(fā)現(xiàn)深色以及透明塑料薄膜混合使用，也能夠有效隔絕空氣以及混凝土，避免水分蒸發(fā)的作用也比較明顯，同時(shí)能夠避免溫度急劇變化，進(jìn)一步提高養(yǎng)護(hù)效果。

4.5 加熱養(yǎng)護(hù)

在外部養(yǎng)護(hù)過程中，還可以選擇加熱養(yǎng)護(hù)的方法，在蒸汽的作用下，加熱預(yù)制混凝土構(gòu)件，從而柔和地進(jìn)行硬化定性。在整個(gè)升溫、恒溫、降溫的過程中，能夠減少預(yù)制件裂縫現(xiàn)象的發(fā)生，也能夠減弱溫度應(yīng)力，提高建設(shè)質(zhì)量。在此過程中，通常需要進(jìn)行反復(fù)加熱，確保加熱的均衡性，以免由于不均衡加熱，對(duì)養(yǎng)護(hù)效果造成負(fù)面影響。

5 混凝土養(yǎng)護(hù)要點(diǎn)

混凝土的養(yǎng)護(hù)工作并不簡(jiǎn)單，養(yǎng)護(hù)工具、溫度、季節(jié)等均是需要考慮的因素，在此過程中，需要完善養(yǎng)護(hù)體系，提前制定應(yīng)對(duì)措施，便于及時(shí)解決相關(guān)問題，實(shí)現(xiàn)未雨綢繆的效果。加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)，能夠確保其硬化過程合乎標(biāo)準(zhǔn)，減少過快硬化的問題，保證混凝土施工質(zhì)量。

在溫度應(yīng)力的角度而言，深入分析混凝土施工過程，尤其需要重視混凝土保溫，如果外部溫度差較大，需要及時(shí)降低混凝土內(nèi)部溫度，避免影響其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。其次，對(duì)于混凝土表面溫度也應(yīng)加強(qiáng)管理，避免溫度梯度的影響，減少裂縫等質(zhì)量問題。對(duì)于周圍的溫度，也應(yīng)加強(qiáng)控制，全方位保證混凝土溫度穩(wěn)定，避免溫度應(yīng)力形成，此外，在冷卻、凝固過程中，也應(yīng)注意避免過冷情況的發(fā)生，避免新混凝土以及舊混凝土之間的隔閡，進(jìn)一步提高其結(jié)構(gòu)的完整性。

在整個(gè)混凝土養(yǎng)護(hù)中，最為關(guān)鍵的是早期養(yǎng)護(hù)，能夠取得比較理想的效果。而早期養(yǎng)護(hù)主要能夠確?；炷翜囟群蜐穸冗m宜，以免混凝土由于不良的外界條件因素，導(dǎo)致干縮、冷縮等情況的發(fā)生。同時(shí)，早期養(yǎng)護(hù)也能夠促進(jìn)水化作用，進(jìn)一步提高混凝土耐久性，確保其強(qiáng)度符合標(biāo)準(zhǔn)以及設(shè)計(jì)要求，對(duì)于混凝土而言，溫度和濕度條件的保持會(huì)互相影響，在進(jìn)行有效保溫的同時(shí)，也能夠取得一定保濕的效果。

在夏季施工時(shí)，應(yīng)注意避免混凝土水分過快蒸發(fā)，否則表面水分的快速流失可能會(huì)造成過早硬化，進(jìn)一步引起脫落、裂縫等情況，需要及時(shí)予以失水補(bǔ)救措施，以免影響混凝土性能。在實(shí)際作業(yè)時(shí)，應(yīng)大量補(bǔ)水，時(shí)刻保持混凝土濕潤(rùn)。尤其是寒冷地區(qū)，容易出現(xiàn)溫度驟降的情況，應(yīng)重視早期裂縫的現(xiàn)象，確保施工期最低溫度高于使用時(shí)的穩(wěn)定溫度，同時(shí)混凝土應(yīng)避免溫度過低。加強(qiáng)混凝土早期養(yǎng)護(hù)，主要能夠避免不利溫度以及濕度的影響，以免引起混凝土質(zhì)量問題，提高抗裂能力以及混凝土強(qiáng)度。

6 結(jié)束語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)建筑質(zhì)量的要求也日漸增高，在土木工程建設(shè)過程中，混凝土施工應(yīng)用比較廣泛，其質(zhì)量直接關(guān)系著整體建筑的安全性以及使用壽命。如果施工不標(biāo)準(zhǔn)，或者受到施工溫度等情況，容易出現(xiàn)裂縫、崩塌等問題發(fā)生，直接影響建設(shè)質(zhì)量和效率。在實(shí)際施工時(shí)，工作人員需嚴(yán)格遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，避免違規(guī)操作，同時(shí)監(jiān)測(cè)溫度應(yīng)力情況，通過有效措施控制溫度，加強(qiáng)混凝土早期養(yǎng)護(hù)，減弱溫度應(yīng)力的作用效果，從而提高項(xiàng)目質(zhì)量，避免安全事故發(fā)生。