淺析混凝土溫度裂縫及其處理措施

高　峰

摘要:文章對混凝土溫度裂縫產生的原因、現場混凝土溫度的的控制和預防裂縫的措施等進行闡述。

關鍵詞:混凝土;溫度應力;裂縫;控制

1 引言。混凝土在現代工程建設中占有重要地位。而在今天,混凝土的裂縫較為普遍,在橋梁工程中裂縫幾乎無所不在。盡管我們在施工中采各種措施,小心謹慎,但裂縫仍然時有出現。究其原因,我們對混凝土溫度應力的變化注意不夠期中之一。在大體積混凝土中,溫度應力及溫度控制具有重要意義。這主要是由于兩方面的原因。首先,在施工中混凝土常常出現溫度裂縫,影響到結構的整體性和耐久性;其次,在運轉過程中,溫度變化對結構的應力狀態(tài)具有顯著的不容忽視的影響。本文對施工中混凝土裂縫的成因和處理措施作一探討。

2 混凝土施工裂縫成因及其處理措施

2.1 裂縫的成因

混凝土中產生裂縫有多種原因,主要是溫度和濕度的變化,混凝土的脆性和不均勻性,以及結構不合理,原材料不合格(如堿骨料反應),模板變形,基礎不均勻沉降等?；炷劣不陂g水泥放出大量水化熱,內部溫度不斷上升,在表面引起拉應力。后期在降溫過程中,由于受到基礎或老混凝土的約束,又會在混凝土內部出現拉應力。氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應力。當這些拉應力超出混凝土的抗裂能力時,即會出現裂縫。許多混凝土的內部濕度變化很小或變化較慢,但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化。如養(yǎng)護不周、時干時濕,表面干縮變形受到內部混凝土的約束,也往往導致裂縫?；炷潦且环N脆性材料,抗拉強度是抗壓強度的1/10左右。由于原材料不均勻,水灰比不穩(wěn)定,及運輸和澆筑過程中的離析現象,在同一塊混凝土中其抗拉強度又是不均勻的,存在著許多抗拉能力很低,易于出現裂縫的薄弱部位。在鋼筋混凝土中,拉應力主要是由鋼筋承擔,混凝土只是承受拉應力。在素混凝土內或鋼筋混凝土的邊緣部位如果結構內出現了拉應力,則須依靠混凝土自身承擔。一般設計中均要求不出現拉應力或者出現很小的拉應力,但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運轉時期的穩(wěn)定溫度,往往在混凝土內部引起相當大的拉應力。有時溫度應可超過其他處荷載所引起的應力,因此掌握溫度應力的變化規(guī)律對于進行合理的結構設計和施工極為重要。

2.2 溫度應力的分析

根據溫度應力的形成過程可分為以下三個階段:

2.2.1 早期。自澆筑混凝土開始至水泥放熱基本結束,一般約30天。這個階段的兩個特征,一是水泥放出大量的水化熱,二是混凝土彈性模量的急劇變化。由于彈性模量的變化,這一時期在混凝土內形成殘余應力。

2.2.2 中期。自水泥放熱作用基本結束時起至混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時止,在這個時期中,溫度應力主要是由于混凝土的冷卻及外界氣溫變化所引起,這些應力與早期形成的殘余應力相疊加,在此期間混凝土的彈性模量變化不大。

2.2.3 晚期。混凝土完全冷卻以后的運轉時期。溫度應力主要是外界氣溫變化所引起,這些應力與前兩種的殘余應力相迭加,根據溫度應力引起的原因可分為兩類:

2.2.3.1 自生應力:邊界上沒有任何約束或完全靜止的結構,如果內部溫度是非線性分布的,由于結構本身互相約束而出現的溫度應力。

2.2.3.2 約束應力:結構的全部或部分邊界受到外界的約束,不能自由變形而引起的應力。

2.3 溫度的控制和防止裂縫的措施

為了防止裂縫,減輕溫度應力可以從控制溫度和改善約束條件兩個方面著手:

2.3.1 控制溫度措施。2.3.1.1 采用改善骨料級配,用于硬性混凝土,摻混合料,加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量。2.3.1.2 拌和混凝土時加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度。2.3.1.3 熱天澆筑混凝土時減少澆筑厚度,利用澆筑層面散熱。2.3.1.4 在混凝土中埋設水管,通入冷水降溫。2.3.1.5 在規(guī)定合理的拆模時間,氣溫驟降時時行表面保溫,以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度。2.3.1.6 施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結構,在寒冷季節(jié)采取保溫措施。

2.3.2 改善約束條件的措施

2.3.2.1 合理地分縫分塊

2.3.2.2 避免基礎過大起伏

2.3.2.3 合理地安排施工工序,避免過大的高差和側面長期暴露。

3 結語

改善混凝土的性能,提高抗裂能力,加強養(yǎng)護,心止表面干縮,特別是保證混凝土的質量對防止裂縫是十分重要,應特雖注意避免產生貫穿裂縫,出現后要恢復其結構的整體性是十分困難的,因此施工中應以預防貫穿性裂縫的發(fā)生為主。

參考文獻

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