建筑混凝土結構溫度裂縫形成機理及預防控制措施研究

林 航

（福建天成力達建設工程有限公司，福建 福州 350100）

0 引言

建筑混凝土結構溫度裂縫是建筑工程設計與施工過程中重點關注的問題。相關研究文獻結果顯示，建筑混凝土結構裂縫的形成原因有很多，但溫度因素是形成建筑混凝土結構裂縫的主要因素之一[1]。混凝土結構裂縫的產生將引起建筑滲水，導致建筑結構壽命縮短等問題[2]，也是影響建筑工程質量的主要因素。因此，對建筑混凝土結構裂縫問題需給予更多的重視，研究形成機理及預防控制措施十分必要。文本僅研究建筑混凝土結構溫度裂縫形成機理及預防控制措施，并通過實例驗證措施的有效性。

水庫長年較低水位運行，原本在水面線以下的土地常年暴露在外，土地被村民或企業侵占從事其他活動。①從事農業耕種。通過多年的耕種，村民把土地據為己有，土地耕種仍由原鎮、村經營，沒有真正實現由水庫管理單位使用管理。②建造房屋居住。村民私自在水庫管理范圍內建造房屋，并長期居住，水庫管理單位沒有執法權，發現后不能驅離人員、拆除違建設施，苦于無應對措施，形成現狀。③被企業填土造地并建設廠區。水庫原有土地閑置后，疏于管理，被企業填土造地，并建設廠區，水庫管理單位難以收回土地。

1 建筑混凝土結構溫度裂縫的形成機理

多數建筑混凝土結構溫度裂縫是由混凝土溫度變形受到限制而形成的溫度應力引起的[3]。這種限制分為外部限制與內部限制兩個部分，外部限制所描述的是基巖或老舊混凝土對于新澆筑混凝土的限制，而內部限制所描述的是因為非線性溫度場導致建筑外部混凝土與內部混凝土變形差異化形成的混凝土結構內部與外部之間的限制。當建筑溫度應力高于混凝土抗拉強度上限時，就有較大概率形成裂縫[4]。同時，建筑在進行混凝土澆筑后會出現水分蒸發與相應化學反應，由此會導致建筑的體積出現收縮，造成收縮應力產生。建筑在收縮應力與溫度應力的共同影響下，會出現混凝土溫度裂縫加劇擴展現象。混凝土結構溫度裂縫的形成原因主要包括外界環境溫度波動、水泥的水化熱以及限制條件等[5]，其中外界環境溫度波動是主要影響因素。

1.1 混凝土結構溫度應力場分析

建筑所使用混凝土的彈性模型、抗拉強度以及松弛模量等都與自身的齡期有關[6]。基于此，在確定建筑混凝土結構溫度應力場過程中需詳細分析混凝土的齡期。實際確定建筑混凝土結構溫度應力場的過程中，需對于建筑所使用混凝土的彈性模量、抗拉強度以及松弛模量等參數同混凝土齡期間的函數相關性進行擬合。

利用公式（1）能夠確定建筑所用混凝土的彈性模量：

α——混凝土砂率；

式中：τ——混凝土的齡期；

E0——混凝土的最終彈性模量。

利用式（2）能夠確定建筑所用混凝土的抗拉強度：

一直沒遇見一見鐘情非追不可的女孩，校花什么的，他也不敢追呵。家里覺得他到歲數了，該談了，他便經人介紹認識了現在的女友權箏。

式中：Rt——建筑所用混凝土的瞬時抗拉強度；

p和w——分別為單位體積建筑混凝土中添加劑內水的摻入量與水的密度；

c和d——為研究過程中所使用的擬合系數；

含氧官能團的測定參照《化學滴定法定量分析石墨烯表面含氧官能團的含量》（Q/LMO3CGS001—2014），每個樣品進行3次測量，取其平均值，誤差范圍均小于0.005 mmoL·g-1。

（3）在σ與σ0的比值處于0.85±0.1范圍時，建筑混凝土結構內的微裂縫處于亞臨界狀態，此時微裂縫處于不穩定發展期階段。此時，建筑所使用粗骨料的界面裂縫在短時間內快速擴展，并逐漸貫通，由此形成宏觀裂縫。當建筑所承受的荷載穩定或微弱提升的條件下，建筑裂縫依舊不間斷擴展，之前的穩定狀態被打破。

式中，1(k+1)=(x0(1)-(z/a))e-ak+(z/a)(k=1,2,…,n)為時間響應函數對應的序列模型，其中x0(1)為非線性原始數據序列X0=(x0(1),x0(2),…,x0(k))的初值，a為發展灰數，z為內生控制灰數[12]。

式中：φ(t)——與混凝土齡期相關的減函數（即老化特性）；

f(t-τ)——混凝土徐變績效性的績效函數。

利用式（4）能夠確定建筑所用混凝土的松弛模量：

式中：K(t,τ)——松弛系數。

通過ANSYS有限元軟件對建筑混凝土結構溫度場進行計算，將獲取的建筑節點溫度值定義為已知的體荷載引入到建筑結構內，由此獲取此溫度場條件下的應力場情況。

利用式（3）能夠確定建筑所用混凝土的徐變量：

1.2 混凝土結構溫度裂縫形成與擴展分析

建筑中所使用的混凝土可理解為一種具有脆性特征的材料，不管建筑混凝土結構當前處于受拉狀態或是處于受壓狀態，其破壞過程都較為快速[7]。實際上，建筑混凝土在受到外部荷載前，其內部已經產生并不顯著的微裂縫，微裂縫是全部建筑結構普遍存在的，其產生在混凝土結構中是十分正常的。但建筑混凝土結構在受力條件下，這種普遍存在的微裂縫將會受到影響轉變為宏觀裂縫。這一轉變過程是由于初始粘接裂縫開始擴展以及新的粘接裂縫開始產生[8]，由此形成少量穿越砂漿的裂縫，該類型裂縫擴展速度較快，形成局部穿越骨料的裂縫。不同類型裂縫在受到不同類別力影響的條件下，快速達到貫通狀態，產生較為顯著的建筑裂縫。以σ0和σ分別表示破壞強度與溫度應力，由此可將上述建筑混凝土結構溫度裂縫形成過程簡化為微裂縫穩定、微裂縫發展以及宏觀裂縫發展三個階段。

（1）在σ與σ0的比值處于0.35±0.05 范圍內時，建筑混凝土結構內包含微裂縫，此時微裂縫處于相對穩定狀態。此時，建筑混凝土結構中所包含的部分微裂縫尖端會由于應力匯聚而呈現一定發展趨勢，但對于建筑混凝土結構的宏觀變形不會產生顯著影響。當建筑混凝土結構長期處于此荷載狀態或重復多次荷載時，微裂縫也不會產生明顯擴大。

t——時間。

（2）在σ與σ0的比值處于0.575±0.175 范圍時，建筑混凝土結構內的微裂縫處于擴展狀態，此時微裂縫處于穩定發展期階段。此時，建筑混凝土結構內部的大部分裂縫將產生明顯增長變形，但在混凝土結構所承受的應力固定不變時，微裂縫發展也會相應終止，裂縫的形態大致穩定。

SQL Server 2008作為2008年以來推出的重要產品版本，它具備了很多優良的全新性能，在許多關鍵技術上也有了較大的改進。所以，時至今日，SQL Server 2008仍算是當前最為強大的、全面的SQL Server 產品版本。SQL Server 2008之所以會出現在微軟數據平臺的愿景版圖之中，其主要原因是它通過降低對用戶公司管理數據基礎設施、發送和觀察信息給用戶所帶來的成本消耗，滿足了用戶公司能夠以較為低廉的成本代價運行他們最關鍵的應用程序的需求。

2 建筑混凝土結構溫度裂縫預防控制措施

針對建筑混凝土結構溫度裂縫的形成，可從混凝土配比優化與預埋冷卻循環水管兩個方面進行預防控制。

2.1 混凝土配比優化

合理的配合比設計對于建筑混凝土結構溫度裂縫的預防控制有直接影響。在混凝土配比優化過程中需嚴格根據國家相關標準確定水泥、骨料與水等材料用量。利用式（5）能夠確定建筑用混凝土內的水與水泥的用量，公式描述如下：

式中：k——單位面積中混凝土內水；

枸杞子藥材中12種有機酸類成分含量測定與分析…………………………………………………… 李佳興等（24）：3344

A——單位面積混凝土水泥的使用量；

a——混凝土用水量回歸系數；

Vasu 1897: ?rī?a Chandra Vasu, The Aādhyāyi of Pāini, Benares: Sindhu Charan Bose at the Panini office.

Y——混凝土坍塌度；

B——混凝土內粗骨料的粒徑上限；

習近平總書記指出：“對一切分裂祖國、破壞社會穩定的行為都要依法打擊。”[注]習近平：《依法治藏富民興藏長期建藏 加快西藏全面建成小康社會步伐》，《人民日報》2015年8月26日，第1版。打擊試圖分裂國家、危害國家利益、踐踏民族尊嚴的行為，要有法可依，依法打擊。通過制定、不斷完善和嚴格執行相關法律，震懾和打擊分裂分子、破壞分子。

加大力度對水質進行管理，通過換水、加水、機械增加氧等措施，能保證水質，也能在很大程度上滿足具體的工作需求。營養調控，保證養殖中的魚類自身免疫能力得以提升。對苗種、食場等進行消毒，達到藥物的定期預防。也要將池魚盡早放入，保證其生長期更合理，促使其抗病能力的提升。加強清潔管理工作和巡查工作，當發現問題的時候及時解決。加強有效的防汛、防旱工作等。

W——混凝土設計強度；

通過體積法確定建筑用混凝土中粗骨料與細骨料的用量，公式描述如下：

式中：m和o——分別為單位體積建筑混凝土中粗骨料的摻入量與表觀密度；

n和q——分別為單位體積建筑混凝土中細骨料的摻入量與表觀密度；

溪蓀鳶尾播種在苗盤內進行，撒播或者條播均可，然后覆土2cm，經常保持土壤濕潤。溪蓀種子采收后立即進行消毒及層積處理，種子在清水中浸泡，每隔12h換1次水，持續3d，然后用600倍多菌靈溶液浸泡6-8h，瀝干表面水分，放在用0.2%的KMnO4消毒過的細沙中混合拌勻，種子和沙的比例為1：3，混合后可裝入種子袋，然后在0-5℃下處理60d后撒播到苗盤中。溪蓀種子成熟后不能直接干藏，否則不出苗或者出苗率極低，采收后立即進行消毒和層積處理出苗率可以達到85%，播種后覆蓋2cm左右的細土并進行壓實，可以提高種子的發芽率和整齊度，實生苗2-3年開花。

根據鱉的生物學特性和生活習性，對于山塘水庫養殖，要想取得好的經濟效益，還是需要滿足一定的養殖環境條件。

ε——單位體積建筑混凝土中含氣量。

通過式（5）與式（6）能夠確定建筑用混凝土中不同材料的用量，由此獲取建筑用混凝土的科學配比，結果如表1所示。表1內砂漿組成成分為水泥∶粉煤灰∶磚粉∶砂∶石∶水∶外加劑。

廣東省所強化監督做標準，不斷將藥檢創新力轉化為監管戰斗力。目前檢驗檢測能力項1733項，已參與金銀花、銀杏葉等應急檢驗案件30多起，涉案檢驗近200個品種，為行政監管提供了強有力的技術支撐。

表1 建筑用混凝土配合比設計

2.2 預埋冷卻循環水管

以降低建筑混凝土內外溫差為目的，可在建筑區域內布置冷卻循環水管，圖1所示為預埋示意圖。

圖1 冷卻循環水管預埋示意圖

選取的冷卻水源可依照建筑施工標準進行水溫控制，在建筑混凝土澆筑厚度較大的條件下，有較大概率產生深層的混凝土裂縫，所以在埋設冷卻循環水管過程中，需提前確定混凝土應力δ，公式描述如下：

式中：a和v——分別為膨脹參數與泊松比。

在標準樁體下，施工澆筑溫升值上限持續變化，所以要考慮建筑工程實際情況，設置多個不同的絕熱溫升值上限。同時還要利用式（8）獲取澆筑溫差T：

式中：T0和Th——分別為建筑用混凝土入模溫度和當前溫差。

基于建筑澆筑溫差能夠準確確定混凝土冷卻水管的埋設區域，通過冷卻水管實現建筑使用區域降溫目的，由此充分降低建筑用混凝土裂縫產生概率，有效實現建筑裂縫預防與控制。

2.3 溫度裂縫預防控制措施實施實例分析

本文研究建筑混凝土結構溫度裂縫形成機理及預防控制措施。為了驗證本文提出的預防控制措施的應用效果，選取某房屋建筑工程為研究對象進行分析。該建筑工程中共包含7幢房屋，大致情況如表2所示。

針對不同樓宇，采用本文提出的措施進行溫度裂縫預防控制，結果如表3所示。分析表3得到，采用本文提出的預防控制措施進行預防控制前，研究對象的裂縫數量上限達到21條，裂縫長度上限達到16.34cm。而采用本文提出的預防控制措施進行預防控制后，研究對象的裂縫數量上限降低18 條，裂縫長度上限降低14.98cm。由此說明采用本文提出的預防控制措施能夠有效處理混凝土建筑工程中普遍存在的結構裂縫問題，保障建筑工程的質量。

3 結束語

綜上所述，本文研究了建筑混凝土結構溫度裂縫的形成機理及預防控制措施。從溫度變化引起的溫度應力場著手分析了建筑混凝土結構溫度裂縫的形成機理；提出了采用建筑用混凝土配比優化與預埋冷卻循環水管兩種方式預防控制建筑混凝土結構的溫度裂縫；并在實例中應用了本文提出的兩種預防控制措施，結果顯示建筑混凝土結構的裂縫數量與裂縫長度得到了有效的降低，可供參考借鑒。