建筑混凝土结构温度裂缝形成机理及预防控制措施研究

建筑混凝土结构温度裂缝形成机理及预防控制措施研究

秦程程

启东市建设工程质量监督站  江苏省启东市  226200

摘要：建筑混凝土结构温度裂缝是在建筑工程设计与施工过程中常见的一个关键问题。温度因素是导致这些裂缝形成的主要原因之一。这些裂缝的产生不仅会导致建筑渗水的问题，还会缩短建筑结构的使用寿命等。因此，我们应当更加重视建筑混凝土结构裂缝问题，并进行研究，以找到预防和控制裂缝形成的有效措施。

关键词：建筑工程；混凝土结构；温度裂缝；形成机理；预防控制

1混凝土构件温度裂缝形成的概述

混凝土是一种常见的建筑材料，它在施工过程中会发生水化反应，这个过程会产生热量。然而，当施工工序结束后，混凝土内部的热量会逐渐消失，导致热胀冷缩和收缩裂缝的产生。热胀冷缩是由温度变化引起的混凝土体积变化。当混凝土受热膨胀时，会产生很大的内部应力。而当温度降低时，混凝土会收缩，导致应力集中和裂缝的产生。因此，温差大的地区裂缝的概率更高。为了解决混凝土裂缝的问题，需要采取一些措施。首先，可以添加添加剂来控制混凝土的收缩性能。如添加缓凝剂、减水剂、膨胀剂。这些添加剂可以减少混凝土的收缩量，从而减少裂缝的产生。其次，控制施工过程中的温度和湿度也是非常重要的。例如，在施工过程中可以利用加水养护来控制混凝土的温度和湿度，以减少热胀冷缩引起的裂缝。总之，混凝土在施工过程中的水化反应会产生热量，而施工工序结束后，混凝土内部的热量会逐渐消失，导致热胀冷缩和收缩裂缝的产生。为了解决混凝土裂缝的问题，需要添加特殊添加剂和控制施工过程中的温度和湿度。

2建筑混凝土结构温度裂缝的形成机理

2.1温度应力引起

当建筑温度应力超过混凝土抗拉强度上限时，就有可能形成裂缝。由于混凝土在不同温度下会发生热胀冷缩，温度变形受到局限导致温度应力产生，从而引发裂缝的形成。

2.2外部限制

外部限制是指基岩或老旧混凝土对新浇筑混凝土的限制。由于新浇筑混凝土与外部环境有一定差异，如温度、湿度等变化，在干燥缩水过程中，新旧混凝土之间会出现不同的变形，从而导致混凝土结构内部与外部之间的限制，进而形成裂缝。

2.3内部限制

内部限制是指由于混凝土内部温度差异导致的变形差异。当温度场非线性变化时，混凝土内外表面的温度差异引起的形变差异将导致混凝土内部与外部的限制，最终导致温度裂缝的形成。

2.4收缩应力

混凝土在水分蒸发和水化反应过程中会发生收缩，从而产生收缩应力。收缩应力会与温度应力共同作用，扩大温度裂缝的形成。特别是在大体积混凝土构件中，由于收缩应力的积累，温度裂缝的形成更为明显。

3建筑混凝土结构温度裂缝的预防控制措施研究

3.1混凝土配比优化

混凝土配比的合理设计对于控制温度裂缝有着重要的影响。为了确保混凝土的质量和性能，配比设计需要严格按照国家相关标准确定水泥、骨料和水的用量。在混凝土配比优化的过程中，以下是关键的要点：温度裂缝控制：合理的配合比设计对于控制混凝土温度裂缝有直接的影响。在配比设计中，需要考虑混凝土的密实性、流动性以及硬化时的收缩性等因素，以降低温度裂缝的发生概率。水泥、骨料和水的用量：混凝土配比需要严格按照国家相关标准确定水泥、骨料和水的用量。其中，水泥的用量通常由公式来确定，可以计算出建筑用混凝土中需要的水泥量。而骨料的用量，则是通过体积法来确定，可以计算出建筑用混凝土中所需的粗骨料与细骨料的用量。不同材料的用量：除了水泥和骨料，混凝土中还包含其他材料，如掺合料、外加剂等。科学配比的建筑用混凝土：通过以上的计算和设计，可以得到一个科学合理的混凝土配比。这样的配比能够保证混凝土的质量、性能和可靠性，同时最大程度地满足工程的要求。混凝土配比的优化是确保混凝土质量和性能的重要环节。通过合理的配合比设计，特别是水泥、骨料和水的用量的确定，可以有效控制混凝土的温度裂缝，提高建筑物的结构稳定性和耐久性。科学配比的建筑用混凝土是保证工程质量和长期可靠性的关键。

3.2预埋冷却循环水管

冷却水循环系统被广泛应用于建筑行业，可以有效地降低建筑物的温度并降低混凝土裂缝的风险。混凝土结构在高温下容易发生裂缝的问题。当混凝土遭受高温时，其内部温度会升高，从而导致体积膨胀，进而发生裂缝。这些裂缝不仅影响建筑物的美观度，还可能给结构的安全性带来威胁。因此，降低建筑物的温度是至关重要的。冷却水循环系统起到降温的作用。该系统通常由循环水泵、水管道和冷却设备组成。在建筑施工过程中，冷却水通过管道被送入建筑物内部，通过冷却设备将建筑物内的温度降低。冷却水可以采用天然水源，如河水或湖水，也可以采用冷循环系统，通过回收利用废水来进行循环冷却。循环冷却水系统的好处之一是可以快速将建筑物的温度降低至设定的范围。混凝土的体积变化通常发生在混凝土的塌落期，而冷却水系统可以在该期间降低混凝土的温度，从而减少体积膨胀，并降低发生裂缝的风险。此外，冷却水系统还可以实现温度的精确控制，使混凝土的收缩和膨胀保持在合理的范围内，从而减少了混凝土裂缝的可能性。通过循环冷却水降低建筑物的温度，可以有效减少混凝土裂缝的风险。冷却水循环系统不仅可以降低建筑物的温度至合理范围，还可以提高能效、改善室内环境。在未来的建筑设计和施工中，冷却水循环系统有望得到更广泛的应用，为建筑行业带来更好的发展。

3.3结构加固法

结构加固法是一种常见的解决结构问题的方法。通过在结构中增加外部支撑，可以有效地提高结构的承载能力。其中一种常见的方法是外包(钢筋)混凝土或钢加固。通过在结构表面加固一层混凝土或者钢材，可以增加结构的刚度和强度，使其能够承受更大的荷载。此外，还可以使用粘胶、铆接、焊接等外贴加固补强技术，将加固材料牢固地粘贴、固定在结构上，以增加结构的抗弯、抗剪能力。另外，预应力铆固也是一种常用的结构加固方法。预应力铆固是指通过在结构中引入预应力钢筋或预应力杆件，使结构产生预压力，以增加结构的强度和稳定性。在施工过程中，预应力钢筋或预应力杆件会施加一定的张力，使结构产生压应力，从而可以有效地控制裂缝的发展，提高结构的抗拉能力。此外，喷浆及喷射混凝土也是常用的结构加固方法。喷浆是指将浆料通过高压喷射枪喷射在结构表面，形成一层致密的粘结层，以增加结构的强度和抗渗性能。喷射混凝土则是指将混凝土用高压喷射泵喷射到结构表面，形成一层新的混凝土层，从而增加结构的厚度和强度。固补强、预应力铆固、喷浆及喷射混凝土等结构加固方法在解决结构问题、提高结构安全性和稳定性方面发挥着重要作用。在具体应用中，需要根据结构的具体情况和需求选择合适的加固方法，并按照相应的施工规范和要求进行施工，以确保加固效果和工程质量。

结论

建筑混凝土结构温度裂缝是一个常见的问题，容易导致结构的损坏和安全隐患。通过分析温度应力场揭示了建筑混凝土结构温度裂缝的形成机理，并提出了配比优化和预埋冷却循环水管等预防控制措施。通过对建筑混凝土结构的温度裂缝预防和控制具有重要的参考价值。相信在今后的工程实践中，这些措施将得到更广泛的应用。

参考文献：

[1]房娜仁，胡士清，李琪琪，等.基于半刚性基层强度控制的反射裂缝防治对策研究[J].公路，2022，67(09):51-60.

[2]余志鹏，张海松，于方，等.分层浇筑明挖隧道梯度混凝土墙体裂缝控制研究与应用[J].建筑结构，2022，52(S2):2706-2711.

[3]涂健，赵体波，雷俊卿.预应力混凝土连续箱梁裂缝产生原因及预防措施研究[J].铁道建筑，2021，61(10):35-39.