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[摘 要]随着社会的发展，高层建筑越来越多，而高层建筑的施工质量也越来越受到人们的关注。作为高层建筑主要承重结构的剪力墙，因其设计强度高，水泥用量大，很容易在墙体内产生水化热温度裂缝，而裂缝的存在会给结构带来很大的危害。本文笔者讨论了筒体剪力墙的温度裂缝控制。
[关键词]筒体剪力墙 温度裂缝 控制
中图分类号：U416.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）26-056-01
引言
高层建筑与人们的生活密切相关，高层建筑的质量也是人们关心的一个重要问题，尤其是作为主要承重结构的筒体结构，更是人们关注的焦点。但是人们只要仔细观察便不难发现，没有一座建筑物是没有裂缝的，墙体、楼板、梁等都布满了大大小小不同宽度的裂缝，而这些大大小小的裂缝中，又以温度裂缝为主。尤其是作为高层建筑的筒体剪力墙结构，因其设计强度等级高，水泥标号和用量大，水化热高，更容易产生温度裂缝。本文笔者讨论了筒体剪力墙的温度裂缝控制。
一、入模温度的控制
混凝土的入模温度代表混凝土的初始温度，它直接影响到混凝土的最高温升值。混凝土在浇捣过程中入模温度越高，则产生的温度峰值越高，综合降温差也就越大，即混凝土会产生较大的变形，若约束条件较强，则会产生约束拉应力，当该拉应力超过混凝土此时的极限抗拉强度时就会使结构开裂。由于混凝土在浇捣完后，养护期内所产生的裂缝主要是由综合降温差引起的，所以相同的温差、相同的边界约束条件，则会产生相同的温度应力.而混凝土在养护后期温度逐渐趋近大气温度，所以在大气温度一定时，如何降低混凝土的最高温度就成为控制混凝土综合降温差的关键.通过程序计算分析可知，混凝土的入模温度对其最高温升有明显的影响。
要降低混凝土的入模温度，首先应从其组成材料入手，在施工前先对混凝土材料进行预冷却。预冷混凝土最简易的办法是采用冷却拌和水或掺冰屑的办法，达到降低混凝土拌和温度的目的。但是，由于水在混凝土中所占热容量的百分比不大，因此单凭冷却拌和水或掺加冰屑，还不能完全有效地降低混凝土的浇筑温度。所以在建筑工程中，还常需对粗、细骨料进行处理，如酷热暑天，对砂石料进行遮阳援盖，水泥应放置于水泥棚中，以及将砂石料在拌和前先用冷却水冲洗降温等，这些都是行之有效且花费成本小的方法。
在冬季施工大体积混凝土结构时，此时就要保证混凝土的入模温度不能太低。因为水泥的水化与温度和湿度都有关，如果环境温度太低，不仅使水泥的水化速度降低，而且游离水就会结冰不能保证水泥的继续水化，结冰后的混凝土体积膨胀，在浇筑初期，混凝土的弹性模量和强度都很低，膨胀后的混凝土难以抵抗外界的约束应力而容易产生温度裂缝，所以在冬季施工大体积混凝土时最好能事先对搅拌材料预热，保证一定的入模温度。混凝土在角区的温度都很低，因为角区混凝土散热面较多，受气温的影响较大，所以温度较低，是很容易出现裂缝的地方，这也是我们为什么经常看到很多楼板角区都有裂缝的缘故.要控制角区温度裂缝，除了在角区加配构造钢筋和分布钢筋外，还应该在施工完毕后重点对该处进行养护，减小此处的热扩散。
二、内表温差的控制
剪力墙在浇灌后养护期间，其体内水化热温度与湿度在养护期间，与外界也同时进行热量交换。随着厚度方向的增加，各点水化热温度和湿度与外界交换量逐渐减弱，因此，在结构表面与内部中心区，水化热温度消散与湿度扩散明显存在着一定的差异。所以，混凝土结构在体内因水化形成水化热温度与湿度，在表面的温降与湿降存在着一定的梯度，该温度与湿度在表面的梯度及与中心区之间的差异，将会使表面产生约束拉应力，该约束称为内部约束。
对混凝土产生的约束拉应力，应该从两方面着手控制。第一，控制混凝土内表温差，减小混凝土自身的不均匀变形，降低混凝土内部的自约束拉应力；第二，控制混凝土的降温速率，避免混凝土温度变形过大，在外界约束下产生拉应力使混凝土表面开裂，利用混凝土的徐变效应抵消部分拉应力。控制混凝土的内表温差和降温速率都可以采取保温保湿养护的措施来实现。保温效果好，则混凝土表面温度就高，与混凝土体内的温度梯度也小；同时，保温效果良好，则混凝土表面受大气温度影响就小，放热过程缓慢，降温速率也就小。所以加强混凝土的养护是减小混凝土内外约束拉应力、防止混凝土出现有害温度裂缝既经济实惠又行之有效的方法。
在混凝土浇筑后内表温差的控制，完全由后期养护手段来实现。对较好的养护材料，如木模板、稻草板及多层草袋薄膜等养护结构，对温差控制较好，可以使内表温差控制在很小的范围之内。这些材料如塑料薄膜、沥青油毡、油布和帆布等，在气温较低时，养护效果不是很理想。对于冬季施工，所用的承重养护材料也应选择，由于钢模板导热性能好，在冬季施工不宜采用，而最好使用导热效果差、厚度大的木模板或粘土砖。
三、降温速率和收缩裂缝的控制
混凝土是一种具有流变特征的材料，若尽力降低荷载速度或降低约束变形变化速度，则脆性混凝土也变得相当粘滞了，它的极限拉伸可以提高1-3倍，对控制混凝土裂缝十分有利。降低荷载速率（降低约束变形速度）可以通过在施工现场对混凝土的蓄热养护措施来实现.因为混凝土体内的水化热降温速率过快，将会使混凝土的松弛效果不易发挥，产生较高的温度应力，而使混凝土产生开裂；另外混凝土体内湿度扩散过快，易使混凝土产生干燥收缩裂缝。所以对大体积混凝土结构来说，其体内的温度与湿度需经较长时间变化，以提高混凝土极限拉伸变形来控制裂缝。
高强混凝土的水泥用量较多，在非绝热条件下混凝土所能达到的最高温升与水化热的释放速度有很大的关系，而后者又与混凝土的本身温度有关。温升使混凝土膨胀，但由于升温阶段的混凝土处于高塑性和较低弹性模量的状态，在周边约束下能够引起的压应力甚为有限，而温降时的混凝土则己相当坚硬，在外部和内部约束下必将导致较高的温降收缩应力。实际工程中达到的最高温升与众多因素有关，如胶凝材料用量、构件尺寸、养护方法、环境温度等等，高达35～40℃的温升在高强混凝土施工中并不少见，加上初始温度后可使最高温度超过70～80℃。显著的自生收缩和较大的温降收缩无疑是高强混凝土甚易发生早期开裂的重要原因.所以控制降温速率是控制墙体混凝土收缩裂缝的重要措施。
要避免或减轻冷缩裂缝，就要设法减少混凝土的温升值，从而减小以后的降温幅度，或者采用补偿收缩混凝土，以减少冷缩。如果能采用水化热低又有适当膨胀的水泥，同时可以满足减少温升值和补偿收缩，则更理想。
四、混凝土结构的施工监测
混凝土结构在施工过程中，体内的温度场和应力场是变化无常的。虽然在理论计算中己经知道了混凝土的温度和应力变化总趋势，但混凝土在硬化过程中有很多不确定的因素，如施工的现场条件、天气情况、以及人为因素等，其体内的温度和应力受到各种环境的影响而不断变化，因此要想控制住混凝土结构的温度裂缝，我们有必要对混凝土体内的温度及应力进行施工监测，全程掌握混凝土结构内部温度及应力的变化情况，了解混凝土在硬化过程中内部初始及变化过程中的温度和应力值，随时观察周围环境对混凝土内部及表面的影响，及时通过调整养护手段控制内部温度和应力。
五、结语
总之，控制高强混凝土剪力墙的温度裂缝是一个庞杂的工程系统，涉及多个学科，如材料、化工、地基、力学、设计、结构和施工，所以控制温度裂缝也要多方面考虑，综合采取有效措施。
参考文献：
[1] 万奎元，高强混凝土高层筒体结构剪力墙温度应力分析与裂缝控制.西安建筑科技大学，2002
[2] 熊大玉，王小虹.混凝土外加劑.北京：化学工业出版社，2002
[3] 游宝坤.膨胀剂对高性能混凝土的裂缝控制作用.建筑技术，2001，32（1）
[关键词]筒体剪力墙 温度裂缝 控制
中图分类号：U416.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）26-056-01
引言
高层建筑与人们的生活密切相关，高层建筑的质量也是人们关心的一个重要问题，尤其是作为主要承重结构的筒体结构，更是人们关注的焦点。但是人们只要仔细观察便不难发现，没有一座建筑物是没有裂缝的，墙体、楼板、梁等都布满了大大小小不同宽度的裂缝，而这些大大小小的裂缝中，又以温度裂缝为主。尤其是作为高层建筑的筒体剪力墙结构，因其设计强度等级高，水泥标号和用量大，水化热高，更容易产生温度裂缝。本文笔者讨论了筒体剪力墙的温度裂缝控制。
一、入模温度的控制
混凝土的入模温度代表混凝土的初始温度，它直接影响到混凝土的最高温升值。混凝土在浇捣过程中入模温度越高，则产生的温度峰值越高，综合降温差也就越大，即混凝土会产生较大的变形，若约束条件较强，则会产生约束拉应力，当该拉应力超过混凝土此时的极限抗拉强度时就会使结构开裂。由于混凝土在浇捣完后，养护期内所产生的裂缝主要是由综合降温差引起的，所以相同的温差、相同的边界约束条件，则会产生相同的温度应力.而混凝土在养护后期温度逐渐趋近大气温度，所以在大气温度一定时，如何降低混凝土的最高温度就成为控制混凝土综合降温差的关键.通过程序计算分析可知，混凝土的入模温度对其最高温升有明显的影响。
要降低混凝土的入模温度，首先应从其组成材料入手，在施工前先对混凝土材料进行预冷却。预冷混凝土最简易的办法是采用冷却拌和水或掺冰屑的办法，达到降低混凝土拌和温度的目的。但是，由于水在混凝土中所占热容量的百分比不大，因此单凭冷却拌和水或掺加冰屑，还不能完全有效地降低混凝土的浇筑温度。所以在建筑工程中，还常需对粗、细骨料进行处理，如酷热暑天，对砂石料进行遮阳援盖，水泥应放置于水泥棚中，以及将砂石料在拌和前先用冷却水冲洗降温等，这些都是行之有效且花费成本小的方法。
在冬季施工大体积混凝土结构时，此时就要保证混凝土的入模温度不能太低。因为水泥的水化与温度和湿度都有关，如果环境温度太低，不仅使水泥的水化速度降低，而且游离水就会结冰不能保证水泥的继续水化，结冰后的混凝土体积膨胀，在浇筑初期，混凝土的弹性模量和强度都很低，膨胀后的混凝土难以抵抗外界的约束应力而容易产生温度裂缝，所以在冬季施工大体积混凝土时最好能事先对搅拌材料预热，保证一定的入模温度。混凝土在角区的温度都很低，因为角区混凝土散热面较多，受气温的影响较大，所以温度较低，是很容易出现裂缝的地方，这也是我们为什么经常看到很多楼板角区都有裂缝的缘故.要控制角区温度裂缝，除了在角区加配构造钢筋和分布钢筋外，还应该在施工完毕后重点对该处进行养护，减小此处的热扩散。
二、内表温差的控制
剪力墙在浇灌后养护期间，其体内水化热温度与湿度在养护期间，与外界也同时进行热量交换。随着厚度方向的增加，各点水化热温度和湿度与外界交换量逐渐减弱，因此，在结构表面与内部中心区，水化热温度消散与湿度扩散明显存在着一定的差异。所以，混凝土结构在体内因水化形成水化热温度与湿度，在表面的温降与湿降存在着一定的梯度，该温度与湿度在表面的梯度及与中心区之间的差异，将会使表面产生约束拉应力，该约束称为内部约束。
对混凝土产生的约束拉应力，应该从两方面着手控制。第一，控制混凝土内表温差，减小混凝土自身的不均匀变形，降低混凝土内部的自约束拉应力；第二，控制混凝土的降温速率，避免混凝土温度变形过大，在外界约束下产生拉应力使混凝土表面开裂，利用混凝土的徐变效应抵消部分拉应力。控制混凝土的内表温差和降温速率都可以采取保温保湿养护的措施来实现。保温效果好，则混凝土表面温度就高，与混凝土体内的温度梯度也小；同时，保温效果良好，则混凝土表面受大气温度影响就小，放热过程缓慢，降温速率也就小。所以加强混凝土的养护是减小混凝土内外约束拉应力、防止混凝土出现有害温度裂缝既经济实惠又行之有效的方法。
在混凝土浇筑后内表温差的控制，完全由后期养护手段来实现。对较好的养护材料，如木模板、稻草板及多层草袋薄膜等养护结构，对温差控制较好，可以使内表温差控制在很小的范围之内。这些材料如塑料薄膜、沥青油毡、油布和帆布等，在气温较低时，养护效果不是很理想。对于冬季施工，所用的承重养护材料也应选择，由于钢模板导热性能好，在冬季施工不宜采用，而最好使用导热效果差、厚度大的木模板或粘土砖。
三、降温速率和收缩裂缝的控制
混凝土是一种具有流变特征的材料，若尽力降低荷载速度或降低约束变形变化速度，则脆性混凝土也变得相当粘滞了，它的极限拉伸可以提高1-3倍，对控制混凝土裂缝十分有利。降低荷载速率（降低约束变形速度）可以通过在施工现场对混凝土的蓄热养护措施来实现.因为混凝土体内的水化热降温速率过快，将会使混凝土的松弛效果不易发挥，产生较高的温度应力，而使混凝土产生开裂；另外混凝土体内湿度扩散过快，易使混凝土产生干燥收缩裂缝。所以对大体积混凝土结构来说，其体内的温度与湿度需经较长时间变化，以提高混凝土极限拉伸变形来控制裂缝。
高强混凝土的水泥用量较多，在非绝热条件下混凝土所能达到的最高温升与水化热的释放速度有很大的关系，而后者又与混凝土的本身温度有关。温升使混凝土膨胀，但由于升温阶段的混凝土处于高塑性和较低弹性模量的状态，在周边约束下能够引起的压应力甚为有限，而温降时的混凝土则己相当坚硬，在外部和内部约束下必将导致较高的温降收缩应力。实际工程中达到的最高温升与众多因素有关，如胶凝材料用量、构件尺寸、养护方法、环境温度等等，高达35～40℃的温升在高强混凝土施工中并不少见，加上初始温度后可使最高温度超过70～80℃。显著的自生收缩和较大的温降收缩无疑是高强混凝土甚易发生早期开裂的重要原因.所以控制降温速率是控制墙体混凝土收缩裂缝的重要措施。
要避免或减轻冷缩裂缝，就要设法减少混凝土的温升值，从而减小以后的降温幅度，或者采用补偿收缩混凝土，以减少冷缩。如果能采用水化热低又有适当膨胀的水泥，同时可以满足减少温升值和补偿收缩，则更理想。
四、混凝土结构的施工监测
混凝土结构在施工过程中，体内的温度场和应力场是变化无常的。虽然在理论计算中己经知道了混凝土的温度和应力变化总趋势，但混凝土在硬化过程中有很多不确定的因素，如施工的现场条件、天气情况、以及人为因素等，其体内的温度和应力受到各种环境的影响而不断变化，因此要想控制住混凝土结构的温度裂缝，我们有必要对混凝土体内的温度及应力进行施工监测，全程掌握混凝土结构内部温度及应力的变化情况，了解混凝土在硬化过程中内部初始及变化过程中的温度和应力值，随时观察周围环境对混凝土内部及表面的影响，及时通过调整养护手段控制内部温度和应力。
五、结语
总之，控制高强混凝土剪力墙的温度裂缝是一个庞杂的工程系统，涉及多个学科，如材料、化工、地基、力学、设计、结构和施工，所以控制温度裂缝也要多方面考虑，综合采取有效措施。
参考文献：
[1] 万奎元，高强混凝土高层筒体结构剪力墙温度应力分析与裂缝控制.西安建筑科技大学，2002
[2] 熊大玉，王小虹.混凝土外加劑.北京：化学工业出版社，2002
[3] 游宝坤.膨胀剂对高性能混凝土的裂缝控制作用.建筑技术，2001，32（1）