土木工程建筑混凝土的施工溫度應力分析及養護

岳 霞 山西宏圖佰盛混凝土有限公司

1 前言

混凝土是現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，在現代建筑工程的施工建設過程中，會頻繁出現關于混凝土的施工環節。隨著現代建筑施工技術標準的提升，混凝土施工技術的相關要求也越來越多。

為了確保用戶的使用體驗，混凝土裂縫、漏水等問題是嚴禁出現在土木工程的建設施工中。所以，混凝土施工要通過科學的手段，盡可能地消除溫度應力所產生的不良影響，并及時對混凝土的施工部分進行正確的養護。

2 不同階段的溫度應力

土木工程混凝土施工中出現的溫度應力有著時間段的區別，主要可分為三個時期。

2.1 早期溫度應力

早期的溫度應力會出現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，直至水泥放熱結束。這個時間段大約可以持續30d左右。為了避免早期階段的溫度應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力。

在溫度應力的早期階段，其產生的原因主要是混凝土材料內部的化學反應。在澆筑混凝土前，必須進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生化學反應，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，使混凝土內部出現的熱量難以有效向外傳遞，導致混凝土溫度應力的出現。

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

2.2 中期溫度應力

當混凝土中的水泥放熱結束后，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定狀態。在這段過程中，混凝土結構依然會受到溫度應力的影響。此段時期內混凝土所受的溫度應力通常被稱之為中期溫度應力。導致中期溫度應力產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。

當新的溫度應力產生后，早期溫度應力尚未完全消除，此時兩種應力會產生疊加效應。中期階段的溫度應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力的有效措施只能依靠科學的外部養護措施。

2.3 晚期溫度應力

在混凝土結構完全冷卻后，到開始投入建設施工的時間段內，混凝土結構會受到晚期階段溫度應力的影響。造成混凝土結構的溫度應力出現晚期效果的主要因素就是外界環境溫度的變化。受外界環境溫度變化的影響，混凝土結構的內部應力會出現一些變化。同時，早期與中期溫度應力的殘余也會對混凝土內部結構產生作用，三者疊加造成了晚期溫度應力的效果。但是，晚期溫度應力通常不會對土木建筑的主體結構造成較大的影響。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力的不良影響，從而保障了建筑物的施工質量，延長了其建筑壽命。

3 不同形式的溫度應力

混凝土溫度應力與外界環境條件是息息相關的。但是，混凝土結構的機械性能也會對溫度應力的產生造成一定的影響。從溫度應力的表現形式來看，可以將混凝土溫度應力分為以下兩種。

3.1 自生溫度應力

為保證混凝土內部結構的穩定性，必須在制拌混凝土時加入骨料和其他材料。當這些混合材料沒有受到外界條件的約束或處于相對靜止狀態時，如果材料的內外溫度發生變化，便會產生非線性機械應力。在制拌混凝土材料時，所加入的混合材料會經過攪拌處理，這些材料之間的化學反應會對其結構產生約束力，所表現出來的就是溫度應力。這種溫度應力屬于自生應力，受外界的干擾較小。

3.2 約束溫度應力

混凝土結構受到的約束一部分來自自生內部的化學變化，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，風速等因素的變化，都會對混凝土結構形成一定的約束，從而加劇了溫度應力的影響效果。

4 溫度應力對混凝土施工的危害

溫度應力即我們所說的熱應力，其常常發生在物體的加工過程中。溫度應力的主要原因是由于物體外界的溫度出現了明顯的升降變化，而物體自身卻無法進行有效的自由伸縮。此外，如果物體在加工時，其內部產生的溫度變化存在區域差異，也會導致溫度應力的出現。溫度應力若出現在土木工程中，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力主要出現在混凝土的施工過程中。溫度應力對于混凝土施工的危害是比較嚴重的。若溫度應力處理不善，將會造成混凝土內部熱應力的增加，從而引起混凝土結構的機械形變，最終導致混凝土的裂縫，進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，建筑工程自身的結構穩定性將會被破壞，甚至會加速鋼筋的腐蝕和混凝土的老化，最終導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濟損失。

5 消除溫度應力的主要措施

導致混凝土施工出現溫度應力的原因有很多，所以在消除溫度應力方面，需要施工人員根據產生原因的不同，而選擇對應的預防措施和消除措施，將溫度應力對混凝土施工的影響降到最低，使混凝土結構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量

為了有效消除混凝土溫度應力的不良效果，提高混凝土的質量，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量。在制拌混凝土材料前，施工人員要對施工現場的光照、風速、溫度、濕度、等綜合環境條件進行充分的調查，同時還要結合土木建筑的施工標準，設計混凝土各種配制材料的最佳配比，在確保混凝土強度的同時，還可以盡可能地減少水化熱的產生。此外，在配制混凝土時還可以增加一些添加劑，起到調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節混凝土施工時產生的溫度應力。

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行澆筑，振搗頻率要放緩，確?；炷猎跐仓r能夠有機流動，使混凝土結構能夠充分釋放其內部的應力。同時，添加劑的使用也大大改善了混凝土結構的保水性和粘聚性。而有的添加劑還可以直接調控水泥的放熱速率，讓混凝土中的水泥在遇水后可以緩慢而穩定地釋放熱量，從而杜絕了快速放熱引起混凝土內外溫度的急劇變化。

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，則會導致澆筑過快，反而助長了溫度應力的作用效果，不利于改善混凝土的結構穩定性。

5.2 自然養護措施

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

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

自然干結的混凝土結構具有良好的結構穩定性，且不易出現裂縫。因此，混凝土澆筑施工結束后，通常會進行七天的自然養護，以確保混凝土結構能在自然狀態下徹底干結。而為了提升自然養護的效果，一些建筑工地會使用透明加深色的塑料薄膜代替傳統的麻布袋與稻草，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的作用，另一方面則可以防止溫度出現急劇變化。

5.3 人工加熱養護措施

除自然養護措施外，還可以通過人工加熱的方式，對混凝土結構進行有效的外部養護。加熱養護主要是利用蒸汽加熱混凝土的預制構件，改善其硬化定性的過程。加熱養護時，首先對混凝土構件進行升溫加熱，待溫度達到一定標準時，保持溫度不變，持續一定時間后進行降溫操作。通過人工加熱養護的方法，可以有效減少溫度應力對混凝土構件的損壞，避免了混凝土裂縫。為了保證加熱養護的實際效果，養護人員通常要對混凝土構件進行反復的加熱，防止出現受熱不均的問題。

6 結束語

土木建筑的施工對于混凝土的溫度應力是格外關注的，并通過采用多種控制措施，有效地預防了混凝土溫度應力帶來的危害。在消除混凝土溫度應力的過程中，相關施工人員必須嚴格按照混凝土的施工標準進行施工，養護措施要落實到位，才能切實保護好建筑物的使用質量。