关键词：轴向钢筋；增强混凝土；一维应力；层裂实验研究
引言
钢筋混凝土结构在桥梁、大坝、核设施、军事建筑及防护工程领域应用广泛。大量研究表明，混凝土具有显著的拉压不对称特性，其拉伸强度远低于压缩强度；其压缩以及拉伸强度显著依赖于加载率，且在高应变率区域强度的强化趋势更加明显。在爆炸/冲击载荷作用下，结构承受应力波载荷，这类材料结构的破坏往往是由于反射卸载波引起，即发生层裂破坏。工程中一般在混凝土中铺设钢筋来承受拉伸载荷，不管是进行建筑物抗暴设计，还是进行爆炸破坏效果评估，准确测量钢筋混凝土材料的动态拉伸性能及研究损伤破坏演化特性，都具有重要的理论意义和工程价值。
1超长混凝土结构温度应力的分析
不管哪种结构和哪种形式的建筑工程，都会受到自然环境因素的影响，如昼夜温差、天气变化、太阳辐射等，并且，这些影响因素会对建筑工程的建设施工全过程产生影响。通常情况下，温差的作用影响导致建筑工程混凝土结构出现温度应力，而这些温差的作用影响主要包含了骤然温差、季节温差、日照温差这三种形式，其中，针对混凝土结构的变形现象和裂缝问题影响最为显著的是季节温差，骤然温差和日照温差这两种温差对混凝土结构的裂缝问题影响较小，所以，采取局部构造方式、保温隔热方式等措施，能够有效的解决这些问题。
同时，混凝土结构受到温差的作用影响，会在墙面和柱体等部位产生纵向的变形影响，这种变形影响问题的发生具有明显的灵活性。但是，针对板梁等横向结构的变形问题，会受到竖方向上的部件壓迫影响，导致板梁的横向结构出现内力，这种内力就是温度应力。而且，混凝土结构的抗压性能较强且抗拉性能较小，所以，温度应力会使混凝土结构受到拉力的作用影响，如果这个拉力的作用大小超出了混凝土结构的抗拉限度，会使其出现明显的裂缝问题，所以，相较于传统的混凝土建筑结构而言，超长混凝土建筑结构更容易出现裂缝问题，并且，会受到温度变形的作用影响而出现裂缝加重的现象，形成了严重的结构性裂变。
2建筑工程中混凝土裂缝的成因
2.1温度问题
温度变化是造成建筑工程混凝土出现裂缝的主要原因，混凝土具有热胀冷缩的特性，外部环境变化或内部温度出现变化时，如日照、温差、突然降温的影响，混凝土就会出现形变，而形变会受到一定约束，当这部分约束力超过一定标准值，就会在混凝土结构中产生应力，当这部分应力超过混凝土抗裂能力就会出现温度裂缝，且温度裂缝问题会随着温度变化而变化。
2.2载荷问题
建筑工程中混凝土处于各类载荷的作用下容易出现裂缝问题。直接应力裂缝是混凝土受到外部载荷的直接应力作用而产生的裂缝问题，而直接应力的出现主要是由于计算模型不合理，现场混凝土结构受力与设计不符；次应力裂缝是混凝土在受到外部载荷的次应力作用而产生，在外部载荷的作用下，混凝土结构计算与实际状况会存在差距，部分区域会出现次应力造成裂缝问题。
2.3收缩问题
在建筑工程中，混凝土的收缩问题是不可忽视的，其收缩造成的混凝土裂缝是非常常见的。无论是混凝土的缩水收缩，还是其塑性收缩，这两类收缩问题都会造成混凝土出现形变，从而引发裂缝问题。塑性收缩主要集中在混凝土浇筑完成后的4～5h，这个阶段水泥水化反应剧烈，水分蒸发速度加快，造成混凝土失水收缩，但混凝土并未硬化，容易出现塑性收缩现象；缩水收缩是混凝土硬结后，表层水分不断蒸发，表面湿度大幅度降低，混凝土体积缩小就会出现龟裂纹现象。
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3轴向钢筋增强混凝土一维应力层裂优化
3.1降低构件之间的约束力?
在针对超长混凝土结构裂缝问题进行处理时，可以适当的降低构件之间存在的约束力，增加混凝土结构的灵活性，使得其变形性能增加，从而能够有效的防止混凝土结构出现因内力作用而引起的裂缝问题。首先，通过缩小构件的实际大小来降低约束力，竖向的构件尺寸在变小之后，能够降低构件对梁板的约束作用，从而降低对超长混凝土结构的约束应力，但是，这种做法会使得结构的刚度性降低;其次，设置具有滑动性的支座，能够在梁板和构件之间进行调整，降低对梁板的约束作用;再次，设置后浇带，能够降低施工过程中温度应力的作用影响，从而能够降低因温度导致收缩裂缝问题的发生几率;最后，需要设置永久性的伸缩缝，避免超长混凝土结构在使用过程中出现裂缝问题。但是，这种方式在使用的过程中，会降低超长混凝土结构的抗震性能。
3.2做好施工过程控制
建筑工程实施前要综合多方因素进行合理设计，全面考虑结构受力状况，选择高效、安全的结构形式，根据相应标准规范及混凝土耐久性要求，适当增加混凝土保护层厚度，减弱混凝土被侵蚀的情况；要延长有害物质破坏内部钢筋的时间，延缓钢筋结构的腐蚀，从而有效提升钢筋混凝土结构的有效寿命。通过加强构造配筋，尽量采用小直径、小间距的方式进行配筋，必要时适当增配构造钢筋，或在混凝土表面采取增设金属扩张网等措施，提升混凝土结构的整体抗裂性能。在工程设计过程中要避免在软土地基上使用超静定结构，对于大型工程要加强现场地质勘察工作力度，降低软弱下卧层出现的概率。
在现场施工期间，需要开展混凝土浇筑工作。在浇筑施工前要先对模板进行细致检查，确保模板刚度、牢固度能够满足施工要求，在混凝土浇筑时需保证其坍落度、流动性满足使用要求，严禁随意变更混凝土配比；对于混凝土的搅拌、运输、浇筑、振捣、养护等工序需进行合理管控，对浇筑量较大的要合理分段、分层进行浇筑。
3.3加筋降低温度应力影响
在温度不太高及应力低于屈服极限的条件下，钢的各项性能是稳定的，而与应力状态、时间及温度无关。钢的线胀系数与混凝土线胀系数相差很小，在温度变化时两者间只发生很小的内应力。加筋后结构内的裂缝一般就变得数目多、间距小、宽度与深度较小了。而且如果钢筋的直径细而间距密时，对提高混凝土抗裂性的效果较好。
3.4轴向钢筋增强混凝土的层裂强度
轴向钢筋增强混凝土杆仍然满足一维波理论的假设，且钢筋的存在不影响混凝土的层裂强度。另外，受益于超高速摄影技术及DIC分析，可以得到试件的全场应变历史，根据层裂位置左、右两点速度趋势变化判断层裂发生时刻的判据，可以方便地得到同一试件上不同位置的断裂应变及应变率。因此得到的层裂应变仍然可以作为一维应力下的断裂应变。实验针对混凝土及光圆钢筋和螺纹钢筋增强混凝土各进行了3发实验，共获得19个动态强度，其与静态加载下的混凝土拉伸强度(4.6MPa)之比。可以看到，混凝土和钢筋混凝土的拉伸强度相差不大，均有明显的应变率效应。在应变率为30s?1程度，其拉伸强度DIF能达到5左右。且从已有的实验数据观察，钢筋混凝土的应变率效应与混凝土的应变率效应区别不大。
结语
随着建筑工程建设行业的快速发展，混凝土结构作为较为普遍的建设方式，随着性能和材料科学的深入研究，现场施工工艺水平的不断提升，混凝土结构裂缝问题会逐步解决。但当前，必须在施工前制定科学、合理的施工方案，采取有效措施进行现场处理，并将各类管理工作落到实处，确保现场施工规范、标准，以便对建筑工程施工中的混凝土裂缝进行有效控制。
参考文献
[1]蒋标，王廷廷.某超长混凝土结构的温度应力分析及裂缝控制[J].建材与装饰，2019，571（10）：78-79.
[2]张彤昌.超长混凝土框架结构温度应力分析与设计实践[D].青岛理工大学，2015.
论文作者:姚舜
论文发表刊物:《建筑实践》2019年38卷24期
论文发表时间:2020/4/27
标签：混凝土论文; 应力论文; 裂缝论文; 混凝土结构论文; 温度论文; 钢筋论文; 温差论文; 《建筑实践》2019年38卷24期论文;