土木工程建筑混凝土的施工温度应力分析及养护

岳 霞 山西宏图佰盛混凝土有限公司

1 前言

混凝土是现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强。因此，在现代建筑工程的施工建设过程中，会频繁出现关于混凝土的施工环节。随着现代建筑施工技术标准的提升，混凝土施工技术的相关要求也越来越多。

为了确保用户的使用体验，混凝土裂缝、漏水等问题是严禁出现在土木工程的建设施工中。所以，混凝土施工要通过科学的手段，尽可能地消除温度应力所产生的不良影响，并及时对混凝土的施工部分进行正确的养护。

2 不同阶段的温度应力

土木工程混凝土施工中出现的温度应力有着时间段的区别，主要可分为三个时期。

2.1 早期温度应力

早期的温度应力会出现在混凝土浇筑施工的前期阶段，从混凝土材料的混合开始，到浇筑，直至水泥放热结束。这个时间段大约可以持续30d左右。为了避免早期阶段的温度应力破坏混凝土的施工，施工人员通常会格外注意这一阶段的温度应力。

在温度应力的早期阶段，其产生的原因主要是混凝土材料内部的化学反应。在浇筑混凝土前，必须进行混凝土的制作和搅拌，而混凝土是由水泥加入水、砂，以及其他物质所共同组成。将这些不同的材料搅拌均匀后，不同材料相互之间会产生化学反应，并向外释放大量的热量。此时，将混凝土浇筑到模具中，会限制混凝土的弹性空间，使混凝土内部出现的热量难以有效向外传递，导致混凝土温度应力的出现。

为了有效削弱早期温度应力产生的不利影响，施工人员常常会在制拌混凝土时加入一些其他物质，以减少水化热的释放量。同时还会采取一些外部养护，如在施工中加装防晒和保温设施，以起到缓解混凝土早期温度应力的作用。

2.2 中期温度应力

当混凝土中的水泥放热结束后，混凝土开始逐渐冷却，直至冷却完毕，使混凝土保持良好的稳定状态。在这段过程中，混凝土结构依然会受到温度应力的影响。此段时期内混凝土所受的温度应力通常被称之为中期温度应力。导致中期温度应力产生的主要原因是由于混凝土冷却和外部温度变化共同造成的。

当新的温度应力产生后，早期温度应力尚未完全消除，此时两种应力会产生叠加效应。中期阶段的温度应力对混凝土施工造成的影响效果是相对明显的。目前，消除混凝土中期温度应力的有效措施只能依靠科学的外部养护措施。

2.3 晚期温度应力

在混凝土结构完全冷却后，到开始投入建设施工的时间段内，混凝土结构会受到晚期阶段温度应力的影响。造成混凝土结构的温度应力出现晚期效果的主要因素就是外界环境温度的变化。受外界环境温度变化的影响，混凝土结构的内部应力会出现一些变化。同时，早期与中期温度应力的残余也会对混凝土内部结构产生作用，三者叠加造成了晚期温度应力的效果。但是，晚期温度应力通常不会对土木建筑的主体结构造成较大的影响。此时，维护人员要做好定期维护工作，便可以有效消除晚期温度应力的不良影响，从而保障了建筑物的施工质量，延长了其建筑寿命。

3 不同形式的温度应力

混凝土温度应力与外界环境条件是息息相关的。但是，混凝土结构的机械性能也会对温度应力的产生造成一定的影响。从温度应力的表现形式来看，可以将混凝土温度应力分为以下两种。

3.1 自生温度应力

为保证混凝土内部结构的稳定性，必须在制拌混凝土时加入骨料和其他材料。当这些混合材料没有受到外界条件的约束或处于相对静止状态时，如果材料的内外温度发生变化，便会产生非线性机械应力。在制拌混凝土材料时，所加入的混合材料会经过搅拌处理，这些材料之间的化学反应会对其结构产生约束力，所表现出来的就是温度应力。这种温度应力属于自生应力，受外界的干扰较小。

3.2 约束温度应力

混凝土结构受到的约束一部分来自自生内部的化学变化，另一部分则来自外部条件变化。例如，在混凝土的浇筑施工中，振捣施工，模板的外形条件，光照条件，外界温度、湿度，风速等因素的变化，都会对混凝土结构形成一定的约束，从而加剧了温度应力的影响效果。

4 温度应力对混凝土施工的危害

温度应力即我们所说的热应力，其常常发生在物体的加工过程中。温度应力的主要原因是由于物体外界的温度出现了明显的升降变化，而物体自身却无法进行有效的自由伸缩。此外，如果物体在加工时，其内部产生的温度变化存在区域差异，也会导致温度应力的出现。温度应力若出现在土木工程中，会给工程的建筑施工带来较大的麻烦。

目前，土木工程中的温度应力主要出现在混凝土的施工过程中。温度应力对于混凝土施工的危害是比较严重的。若温度应力处理不善，将会造成混凝土内部热应力的增加，从而引起混凝土结构的机械形变，最终导致混凝土的裂缝，进而引起墙体的开裂和房屋的渗漏等问题。如果建筑工程的混凝土裂缝过大，建筑工程自身的结构稳定性将会被破坏，甚至会加速钢筋的腐蚀和混凝土的老化，最终导致建筑工程的使用寿命被大幅地缩短，给建筑工程的使用造成较大的经济损失。

5 消除温度应力的主要措施

导致混凝土施工出现温度应力的原因有很多，所以在消除温度应力方面，需要施工人员根据产生原因的不同，而选择对应的预防措施和消除措施，将温度应力对混凝土施工的影响降到最低，使混凝土结构的耐久得到整体性的提升，保证了建筑物的使用安全和使用寿命。

5.1 提升混凝土材料的质量

为了有效消除混凝土温度应力的不良效果，提高混凝土的质量，施工人员可以从混凝土材料的角度入手，提高混凝土材料的制拌质量。在制拌混凝土材料前，施工人员要对施工现场的光照、风速、温度、湿度、等综合环境条件进行充分的调查，同时还要结合土木建筑的施工标准，设计混凝土各种配制材料的最佳配比，在确保混凝土强度的同时，还可以尽可能地减少水化热的产生。此外，在配制混凝土时还可以增加一些添加剂，起到调整混凝土材料性能的目的，常用的添加剂有减水剂、缓凝剂，增速剂和引气剂等等。这些添加的使用可以有效调节混凝土施工时产生的温度应力。

不同的添加剂，其作用效果是各不相同的。例如，减水剂和引气剂主要是通过改变混凝土流动性的方式，来达到增强混凝土耐久度的目的。在使用添加剂后，混凝土浇筑施工时要逐层进行浇筑，振捣频率要放缓，确保混凝土在浇筑时能够有机流动，使混凝土结构能够充分释放其内部的应力。同时，添加剂的使用也大大改善了混凝土结构的保水性和粘聚性。而有的添加剂还可以直接调控水泥的放热速率，让混凝土中的水泥在遇水后可以缓慢而稳定地释放热量，从而杜绝了快速放热引起混凝土内外温度的急剧变化。

另外，在混凝土的逐层浇筑时，必须保证每层都要夯实，如果没有夯实便浇筑下一层的混凝土，则会导致浇筑过快，反而助长了温度应力的作用效果，不利于改善混凝土的结构稳定性。

5.2 自然养护措施

由于温度应力的作用效果在很大程度上受到了外界条件的影响。所以，混凝土的外部养护也是消除温度应力的主要措施。在各种外部养护措施中，自然养护能够发挥重要的作用。作为养护人员要确保所采用的自然养护措施的科学性、有效性。自然养护主要利用外界的自然条件进行混凝土养护。

混凝土自然养护的主要目标就是控制混凝土凝结过程中的温度和湿度。简单的自然养护就是将麻布袋或稻草覆盖在混凝土结构的表面，以起到保温和保湿的作用。水分可以带走混凝土结构的内部热量，从而降低混凝土的温度应力。因此，在自然养护过程中，养护人员必须重点注意混凝土结构的温度变化和湿度变化。若混凝土水分流失严重，要立即浇水。

自然干结的混凝土结构具有良好的结构稳定性，且不易出现裂缝。因此，混凝土浇筑施工结束后，通常会进行七天的自然养护，以确保混凝土结构能在自然状态下彻底干结。而为了提升自然养护的效果，一些建筑工地会使用透明加深色的塑料薄膜代替传统的麻布袋与稻草，防止混凝土与空气过多的接触。这种措施一方面可以起到控制水分蒸发的作用，另一方面则可以防止温度出现急剧变化。

5.3 人工加热养护措施

除自然养护措施外，还可以通过人工加热的方式，对混凝土结构进行有效的外部养护。加热养护主要是利用蒸汽加热混凝土的预制构件，改善其硬化定性的过程。加热养护时，首先对混凝土构件进行升温加热，待温度达到一定标准时，保持温度不变，持续一定时间后进行降温操作。通过人工加热养护的方法，可以有效减少温度应力对混凝土构件的损坏，避免了混凝土裂缝。为了保证加热养护的实际效果，养护人员通常要对混凝土构件进行反复的加热，防止出现受热不均的问题。

6 结束语

土木建筑的施工对于混凝土的温度应力是格外关注的，并通过采用多种控制措施，有效地预防了混凝土温度应力带来的危害。在消除混凝土温度应力的过程中，相关施工人员必须严格按照混凝土的施工标准进行施工，养护措施要落实到位，才能切实保护好建筑物的使用质量。