高层建筑混凝土外墙温度裂缝控制技术

高层建筑混凝土外墙温度裂缝控制技术

马威

江苏泰昌建筑安装工程有限公司 江苏 南京 210000

摘要：在高层建筑工程施工过程中，在整个使用周期之内，一旦出现结构裂缝问题，这将对建筑的安全造成很大的影响。为了强化对高层建筑外墙裂缝问题的有效控制，通过对高层建筑混凝土外墙温度裂缝控制技术的应用要点进行分析，在明确混凝土墙板中的温度场变化范围时，提出有针对性的外墙温度裂缝控制对策，有效预防墙体裂缝问题的产生。

关键词：高层建筑；混凝土外墙；温度裂缝控制；技术要点

引言：城市化建设进程日益加快，部分土质的受力性能相对较差，在建筑工程项目的建设过程中，会受到该类土质的影响，所以形成较大的安全隐患。建筑工程项目逐渐朝着高层发展方向转型，运用传统的地基技术，无法满足当前的工程建设要求，所以大体积混凝土技术的应用逐渐趋于广泛。为有效规避大体积混凝土中的外墙温度裂缝问题，需要在探索外墙温度裂缝的形成问题时，采用有效控制技术，保障控制措施的可行性，积极应对上部结构传来的较大荷载。

1.混凝土墙板温度场的变化范围

在高层建筑外墙施工作业中，外墙部分属于大体积混凝土构件之一。由于受到混凝土温度应力变化特性的影响，所以在早期实施浇筑作业的过程中，以及在后续的养护阶段，水泥是一种普遍存在的物质，其内部结构中会产生大量的热量。当温度场增加到一定程度，超过了混凝土结构的承受能力，就会在墙体内部产生一种裂缝，这种裂缝可以称为“温度裂缝”。

在墙体结构的内部区域中，为避免不均匀温度场的形成，需要结合混凝土材料的应力以及温度应力，在综合考虑和分析的过程中，将常规建筑施工手册作为基本参考依据，估计大体积混凝土的实际温度，进而获取温度场的变化情况。在温度产生变化时，外墙结构会发生一定程度的变化，此时会产生温度变形，可以结合该类变形情况制作温差线性函数。根据材料的温度变形情况，进一步深入到结构的内部，了解其温度的变化[1]。

结合混凝土温度场的变化范围，获得合理的估算结果。当混凝土浇筑层厚度发生改变时，会对表层造成不同程度的影响，这是由外部的干扰因素所引起的。通过对内外温差等参数的计算，就可以得到其表面温度。在工程施工中，对混凝土墙板的温度场进行估计，可以将其在一定范围内，与墙壁温度场的变化范围相结合，以便施工人员及时掌握。根据施工季节的不同，并结合混凝土材料的特点，引入指数函数之后，能够在龄期范围之内，计算出材料的抗拉强度。

2.求取混凝土龄期内的抗拉强度

对于混凝土材料而言，属于复合材料中的一种。由于受到荷载承受方式的影响，所以决定了混凝土材料的变形特征。在构成应变力曲线时，基于混凝土材料的龄期范围内，通过计算抗拉强度，在处于应力变化条件下，得出相应的弹性模量。对于温度应力曲线的形成，属于非线性形式，在混凝土结构承受荷载的过程中，所产生的弹性模量通常为“瞬时模量”。

在运用C25~C40的混凝土材料时，通过分析当前的工况比，在处于不同的配合情况下，且混凝土的等级各不相同时，分析实际的模量、强度变化等情况，在墙体的内部区域中，由于存在不均匀的分布状态，所以受到自身约束力的作用。在产生应力这一共同作用时，因而温度在出现变化的过程中，墙体无法感受可抵抗的拉应力，所以会产生裂缝。因此，还需要进一步确定控制边界，有效防范混凝土外墙温度裂缝的出现。

表1 混凝土的配合比

3.确定热传导边界并控制裂缝产生

混凝土的应力为曲线增长状态，在制作混凝土材料时，使用的水泥类别和集料类别不同，在设定水灰比和泥浆含量时也有不同。混凝土浇筑松驰系数的设置也各不相同。在不同的荷载作用下，根据实际的加载时间设置，分析混凝土变化的松弛系数。

一般情况下，在浇筑作业完成20天以后，此时的混凝土结构已经趋于稳定。龄期对于混凝土材料造成的影响可以忽略不计，在计算松弛系数时，与混凝土的加载时间有着直接关系。通过确定边界值和抗拉强度，进一步确定能够控制高层建筑混凝土外墙温度裂缝等有效方法[2]。

4.高层建筑外墙混凝土的温度裂缝成因

对于混凝土结构裂缝问题，属于建筑工程项目中的常见质量通病。在施工期间，通过分析造成混凝土外墙温度裂缝的主要原因，在于与水泥水化热的反应导，致温度变化而造成。对于水化反应而言，通常属于放热的过程，且早期放热相对较快，后期放热比较慢。在处于正常的大气环境中时，混凝土材料直接与大气接触，并且存在着热交换这一现象。

随着混凝土材料龄期的不断增长，将混凝土的温度变化分成三个阶段。即，升温、降温、稳定。在完成外墙混凝土浇筑施工作业之后，会释放大量的水化热，此时的混凝土温度急速升高。由于水泥材料的用量相对较多，所形成的结构截面相对较大，若属于大体积的混凝土材料时，会导致混凝土的散热量相对较少，无法形成良好的导热性。此时，混凝土外部的散热速度较快，容易产生两类裂缝问题。即，内约束裂缝、外约束裂缝。

5.高层建筑中混凝土外墙温度裂缝控制技术的运用

5.1做好材料准备工作

在制作混凝土材料的过程中，对于所筛选的水泥材料，需要能够规避外墙温度裂缝问题的产生。在一般情况下，需要利用低收缩性的水泥材料，且该类材料的水化热相对较低。将其运用于混凝土材料的制作过程中，对于低收缩、低水化热的水泥材料而言，早期阶段所形成的水化速度相对较慢，并不会释放过多的热量，可以有效降低混凝土材料与外界之间所产生的温度差。

随着温度差的不断减小，还能够同步减少由于温度差所产生的应力。对于内外部两种混凝土材料而言，所运用的水泥材料类型有所不同，但均应保障水泥材料的运用，可以达到有效降低温差的效果。例如，在内部混凝土材料的制备过程中，通常会采用低热矿渣水泥材料，而对于外部混凝土材料，可以采用中热硅酸盐水泥，能够帮助混凝土材料有效抵抗外部恶劣环境的影响。在建筑工程项目的施工过程中，结合所处环境的实际情况，若其中含有较多的硫酸盐时，可以选用硫酸盐水泥[3]。

5.2施工技术的选用

为有效防止建筑工程外墙温度裂缝问题的产生,需要积极引进先进的施工技术,加强对温度裂缝问题的控制力度。例如，在混凝土的内部，可以通过提前埋设冷却水管的方式，运用冷水的循环作用，可以将水化反应过程中所产生的热量及时带出。采用该类施工技术，不仅可以达到降低温度差的效果，还能够减小收缩时所产生的约束力。在控制建筑工程外墙温度裂缝问题时，若混凝土的面积相对较大，可以采用后浇变形缝施工技术，达到减小应力的效果。

5.3做好后期养护工作

待混凝土浇筑施工作业顺利完成之后，为加强对混凝土的材料内外温差的有效控制，需要充分利用信息化控制技术，遵循严格性与严谨性的基本原则，使混凝土材料内部与外部的温度差，能够被控制在25摄氏度以内。除此之外，对于混凝土材料的基础表面温度而言，与其基础底面之间的温差不应超过20摄氏度.与此同时，在后期施工养护作业的实施过程中，还需要同步做好保温、保湿等方面的工作，帮助混凝土材料逐步降温，可以充分发挥混凝土材料的徐变特性。

6.试验测试分析

为保障高层建筑混凝土外墙温度裂缝控制技术应有的有效性，需要在开展温度测试工作的过程中，保证温度测试仪的运用具备稳定性，辅助后续监测工作顺利展开。在墙体的界面内部，需要布置合适的温度监测点，采用自上而下的方式进行编号。

在一般情况下，通过掌握墙体的长度方向，对任意截面中的温度进行测量。在处于同一个时刻范围内，应保障数据全部相同。为此，在各个监测点当中，需要放置一个温度传感器，在处于不同的特点位置时，需要及时对温度传感器固定，并避免固定位置存在较大的偏差。通过加大对偏差的控制力度。使其保持在±15毫米之内。

在监测作业的实施过程中，从混凝土浇筑施工作业开始的时刻，直至浇筑完成之后，一共需用72个小时。在每次测量工作过程中，均需要派遣专业的工作人员，依次对测量结果做好记录。结合当日的天气情况，需要全面收集并进行对照。在墙体浇筑施工作业完成之后，对于所设置的外墙养护施工时间，通常为20小时。待完成养护操作之后，需要及时脱模，并开展内墙面养护施工作业。

此时内墙面养护环节的时间设置为15小时，在实际所设定的观测时间范围内，根据所产生的温度变化值全面统计，可以看到，在浇筑时，温度是25摄氏度。浇筑完毕后，要从外墙的两侧开始，进行混凝土模板的维护。按照实际设置的测温点，在混凝土浇筑完成后，可将其温度变化分为四个阶段。即，平稳上升阶段、迅速上升阶段、稳定下降阶段、急速下降阶段等等。

当混凝土的内部温度相对较高时，容易产生体积膨胀的现象，在温度的持续作用下，进而会产生拉应力，且拉应力的变化会作用于混凝土材料的表层，从而引发表层温度裂缝问题。在运用高层建筑混凝土外墙温度裂缝控制技术的过程中，既能够加强对温度的控制，还能够与当前的温度变化相符合。从墙体的两端位置着手，若存在过大的拉应力时，需要加强控制。在施工作业完成之后，需要认真观察并做好监测工作。在布置各个测试点的过程中，避免其中存在渗漏风险，全面优化高层建筑混凝土外墙温度裂缝控制技术的应用效果。

表2 混凝土中心温度计算值

结束语：在高层建筑项目的建设过程中，若混凝土外墙区域当中存在温度裂缝问题，需要采用有效的控制技术，在加强管控的同时，及时解决复杂问题，确保高层建筑工程施工作业能够顺利被投入使用。在设置墙板的过程中，处于不同的高度方向中，所形成的受力情况缺乏均匀性。因此，应结合应力的实际情况，在完善基础设计之后，分析当前的混凝土温度变化状况，并提出有针对性的裂缝控制方法，全面优化高层建筑混凝土外墙温度裂缝控制技术的应用效果。

参考文献：

[1]纪海林,罗宁. 高层建筑混凝土裂缝产生的原因及质量控制分析[J]. 城市建设理论研究(电子版),2023,(02):131-133.

[2]邱世博. 高层建筑混凝土楼板裂缝控制研究[J]. 房地产世界,2022,(20):120-122.

[3]张小强. 高层建筑混凝土构件裂缝控制技术研究[J]. 房地产世界,2021,(06):64-66.

[4]李光峰,余旺,王勇涛,文吉超,赖君毅. 加强高层建筑混凝土构件裂缝控制的措施研究[J]. 建筑技术开发,2020,47(15):132-133.