化學凝土結構溫度對商業建筑收縮控制理論

于洪霞

【摘要】混凝土是非均勻材質所合成的一種建筑材料，其所表現出的物理力學特性往往是與其材料自身構成有直接關系。而在實踐操作的過程中進行計算混凝土溫度以及其收縮的應力時，常常選擇的是當量溫差、彈性模量、極限伸值以及松弛系數等指標加以參考。

【關鍵詞】凝土結構；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）與空氣當中二氧化碳（CO2）所反應后生成的碳酸鈣，并且其也同時反應生成了一定的水，這時又有水分不斷地發生蒸發致使混凝土出現了收縮現象。所謂干燥收縮就是指混凝土水泥發生的水化過程（通常混凝土中的水大約在其20%左右），在這一過程中將會產生變形，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后引起混凝土體積發生收縮，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別，為了計算過程中的簡化，并能保證計算上的相當準確，我們的做法是僅取溫降收縮以及混凝土結構中的水分蒸發所造成的結構收縮這兩項。目前，我們通過文獻以及實踐研究已經知道，對于混凝土結構收縮產生的原因是非常復雜的，其與外在的諸多條件都有著一定的相關性。在國內外的相關研究的資料中的是在標準的狀態下所獲得最終的收縮值，表達式中的 表示的是經驗的系數，一般是取 0.1； 所代表的是澆筑混凝土之后，到計算時所用的天數；考慮各種非標準狀態下修正的系數。 在混凝土的結構中其水分的蒸發會引起一定性的收縮，這種收縮現象的過程多是由外至內逐漸形成。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。同時，在混凝土結構中也將發生應力的變化，最終就導致了混凝土結構的裂縫出現。基于上述問題，我們在溫度應力的計算過程中必須要考慮收縮等相關因素。并且，為了我們能方便加以進行計算工作，可把收縮的變形值進行轉換，一般是換算成“收縮當量溫差”，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量溫度差（℃）； 所代表的是混凝土線性的膨脹系數研究中，我們發現混凝土在澆筑初期，其結構處于升溫的階段中，形態是可塑的，氣逆彈性的模量也非常小。同時，變形所引起的混凝土結構溫度的應力非常小，基本上是完全可以忽略。但，經過數次的澆筑，其混凝土上的彈性模量是隨著澆筑時間的流逝而快速地變大。此時，往往由于混凝土的變形變化所引起了溫度應力的隨其彈性模量變大而顯著上升現象。鑒于此問題，我們必須要考慮其彈性模量變化規律，這樣我們才能更加準確地加以計算。目前，借鑒與國內外的相關資料，在混凝土的結構彈性模量的計算

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。從我國目前的相關研究資料內容來看，其混凝土的極限拉抻值表現出的是離散性上很大，其往往會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性，以及我們要提高混凝土極限拉伸值而言，對于每一個具體的工程來講都必須進行綜合性的因素考慮。數據顯示，在混凝土極限拉伸值上與配筋有著較大的關系，這一問題也在大量的工程實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。目前，國內外在配筋后的混凝土極限拉伸值。鋼筋混凝土結構在荷載的作用下不僅會發生彈性的變形，而且還會隨著時間流逝出現徐變，也就是所謂的非彈性變形。我們知道發生徐變是有利于增強混凝土在極限變形上的能力的。原因就在于計算混凝土的過程時，也就是計算混凝土的抗裂性，我們必須要將松弛這一個非常關鍵的因素考慮到我計算的過程進去。實踐證明，在加荷的過程中，混凝土的齡期將會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力作用時間上，其長短都會導致其發生不同的變化，有時時間上越長松弛的也就越大。對于溫度應力的計算上時，一般所使用的混凝土松弛系數用 s（t）加以表示：即由徐變導致的溫度應力松弛程度。 計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表面裂縫的產生，通過控制混凝土的溫度差加以實現有效的控制。通常，我要計算的內容主要由絕熱溫度、內部實際溫度和表面溫度等。所以，我們可以說實際的建筑項目過程中，混凝土結構內部溫度是一種以不穩定的狀態存在，其先是從低到高，之后再由高到低的不斷地變化著。而當外界的各種影響溫度的因素消失之后，混凝土結構內溫度將基本恒定。混凝土結構的周邊媒介種類是相對比較復雜的，這就給我們進行精確地計算帶來一定的麻煩，我們在不同的齡期對混凝土結構的內部實際溫度計算也將因此而變得繁瑣。這里的 代表的是齡期在 t 時混凝土的內部實際溫度（℃） 通常，我們在計算地基板以及長墻的約束應力時往往是假定地基的剛，如果假定的地基屬于無限剛性，那么結構尺寸上將不影響混凝土的溫度收縮所表現出的最大控制應力。推導長條形混凝土的結構物在地基上的計算公式，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，往往認為其是均勻受力的，也就是說該工程的實際澆筑過程中可以將其誤差加以忽略。如果 H/L>0.2，則不能使用該假設條件，也就是受力上不能均勻，其產生的誤差也較大。而高墻所承受的最大約束應力是在約束的邊上，當離開的約束邊的方向是向上的，那么其應力將會迅速地降低。實踐證明，約束的作用僅僅會影響到約束邊的附近小范圍的區域。在半無限長的墻體邊緣上，其干擾區間的基本范圍在 0.38 至 0.46L。當然，為了我們能方便的加以計算，會把 0.4L 作為混凝土結構的水平拉應力在低至零時的影響范圍。把問題盡量簡化，將高度不均勻且承受應力不均勻的墻體，按等效作用理論，統一承受均勻應力的墻體所代替，替代者是受均勻應力值。計算時取不均勻受力值中最大值作為標準值。這樣，均勻應力的墻體高度必將是低于真實的墻體。相反，如果我們的假定不是真實的，那么地基所采用的就是非剛性的假定。從墻式的結構上、現澆的底板裂縫的調查分析結果上來看，裂縫的分布存在著規律和結構尺寸相關聯性。相關混凝土的力學理論中給我所提供了假定，地基的接觸面同混凝土的結構在剪應力和水平變位的成線性比例，通常是用以下的數學公式加以表達： 主要的內容是闡述混凝土結構問題收縮裂縫的控制理論，具體上從4 個方面加以闡述：首先是對混凝土在物理上所具有的力學特征加以了剖析，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、收縮應力、寬度等計算的公式；考慮水平應力邊界條件的溫度應力計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，本章也運用了控制理論對（B）地鐵名典 C1 棟住宅（C）地鐵名典 D2 棟住宅的工程進行了實例分析。