混凝土構(gòu)件溫度裂縫產(chǎn)生的原因及控制措施

高翠娟　唐　紅

摘 要:混凝土廣泛使用于工程建設(shè)中,裂縫現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,對(duì)凝土溫度應(yīng)力重視不夠是原因之一,下面對(duì)施工中混凝土裂縫的原因與控制做些探討。

關(guān)鍵詞:混凝土;溫度;裂縫

1 裂縫產(chǎn)生的原因,主要是溫度和濕度的變化,混凝土的脆性和不均勻性,結(jié)構(gòu)不合理,原材料不合格,模板變形,基礎(chǔ)不均勻沉降等,在鋼筋混凝土中,拉應(yīng)力主要由鋼筋承擔(dān),混凝土只承受壓應(yīng)力,在素混凝土內(nèi)或鋼筋混凝土的邊緣部位如果結(jié)構(gòu)內(nèi)出現(xiàn)了拉應(yīng)力,則須依靠混凝土自身承擔(dān),在施工中混凝土由最高溫度冷卻到使用期的穩(wěn)定溫度,往往在混凝土內(nèi)部引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力,有時(shí)溫度應(yīng)力可超過其它外荷載所引起的應(yīng)力,因此掌握溫度應(yīng)力的變化規(guī)律尤為重要。

2 溫度應(yīng)力的分析

2.1 溫度應(yīng)力的形成分三個(gè)階段:

早期:自澆筑混凝土開始至水泥放熱基本結(jié)束,約30天,階段特征:水泥放出大量的水化熱,混凝土彈性模量的急劇變化,由于彈性模量的變化,這一時(shí)期在混凝土內(nèi)形成殘余應(yīng)力。中期:自水泥放熱結(jié)束起至混凝土冷卻至穩(wěn)定溫度為止,這一時(shí)期的溫度應(yīng)力主要因混凝土的冷卻及外界氣溫變化引起,這些應(yīng)力與前期殘余應(yīng)力疊加,此期混凝土的彈性模量變化不大。晚期:混凝土完全冷卻后的動(dòng)轉(zhuǎn)時(shí)期,溫度應(yīng)力主要是外界氣溫變化所致,這些應(yīng)力與前兩期的應(yīng)力相迭加。

2.2 根據(jù)溫度應(yīng)力引起的原因分為兩類:

自生應(yīng)力:邊界上沒有任何約束或完全靜止的結(jié)構(gòu),如果內(nèi)部溫度呈線性分布,由于結(jié)構(gòu)本身互相約束出現(xiàn)的溫度應(yīng)力,如橋梁墩身,表面產(chǎn)生拉應(yīng)力,中間產(chǎn)生壓應(yīng)力。約束應(yīng)力:結(jié)構(gòu)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(yīng)力,如護(hù)欄混凝土。這兩種溫度應(yīng)力往往和混凝土的干縮所引起的應(yīng)力共同作用。

3 溫度的控制和預(yù)防裂縫的措施。

3.1 溫度的控制措施:改善骨料級(jí)配,采用干硬性混凝土,摻混合料,加引氣劑等措施,以減少混凝土中的水泥用量;拌合混凝土?xí)r加水不或用水將碎石冷卻以降低混凝土 的澆筑溫度;熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度,利用澆筑層面散熱;在混凝土中埋設(shè)水管,通入冷水降溫;規(guī)定合理的拆模時(shí)間,氣溫驟降時(shí)進(jìn)行保溫,以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度;冬季對(duì)施工中暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu)采取保溫措施。

3.2 改善約束條件的措施:合理地分縫分塊;避免基礎(chǔ)過大起伏;合理按排施工工序,避免過大的溫差和側(cè)面長(zhǎng)期暴露。此外,改善混凝土的性能,提高抗裂能力,加強(qiáng)養(yǎng)護(hù),防止表面干縮,特別是保證混凝土的質(zhì)量對(duì)防止裂縫很重要,施工中應(yīng)以預(yù)防貫穿性裂縫為主。在混凝土的施工中,當(dāng)混凝土溫度高于氣溫時(shí)應(yīng)適當(dāng)考慮拆模時(shí)間,以免引起混凝土表面的早期裂縫。在混凝土澆筑初期,在拆模后及時(shí)在表面覆蓋輕型保溫材料,對(duì)于防止混凝土表面產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力顯著效果。加筋對(duì)大體積混凝土的溫度影力影響很小,因?yàn)榇篌w積混凝土的配筋率低,對(duì)一般的鋼筋混凝土有影響。但加筋后結(jié)構(gòu)內(nèi)的裂縫一般變得數(shù)目多,間距小,寬度和深度較小,如果鋼筋的直徑細(xì)而間距密時(shí),對(duì)提高混凝土抗裂性較好。正確使用外加劑也是減少裂縫的措施之一。例如使用減水防裂劑。許多外加劑都有緩凝,增加和易性,改善塑性的功能,在工程實(shí)踐中應(yīng)多進(jìn)行這方面的實(shí)驗(yàn)和研究,比單純地靠改善外部條件會(huì)更加簡(jiǎn)捷,經(jīng)濟(jì)。

4 混凝土的早期養(yǎng)護(hù)

實(shí)踐證明,混凝土常見的裂縫大多是不同深度的表面裂縫,其主要成因是溫度梯度而致,寒冷地區(qū)的溫度驟降也易形成裂縫。因此混凝土的保溫對(duì)防止表面早期裂縫十分重要。從溫度應(yīng)力考慮,保溫應(yīng)達(dá)到下述要求:防止混凝土內(nèi)外溫度差及混凝土表面梯度,防止表面裂縫;防止混凝土超冷,應(yīng)設(shè)法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土使用期的穩(wěn)定溫度;防止舊混凝土過冷,以減少與新混凝土間的約束。適宜的溫濕度是相互關(guān)聯(lián)的,混凝土的保溫措施也有保濕的效果,從理論上而言,新澆混凝土中所含水分完全可以滿足水泥水化的要求。但由于蒸發(fā)等原因常引起水分損失,從而推遲或妨礙水泥的水化,表面混凝土最容易而且直接受到這種不利影響。因此混凝土澆筑后的最初幾天是養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵時(shí)期,在施工中應(yīng)重視起來。以上對(duì)混凝土施工溫度與裂縫之間的關(guān)系進(jìn)行的初步探討,在實(shí)踐中的應(yīng)用效果也比較好,具體施工中我們要多觀察,多分析,多總結(jié),混凝土的裂縫問題最終還是可以解決的。