蘇華彬砼防裂論文

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1、混凝土工程防裂技術(shù)重慶市土木建筑學(xué)會(huì)舒華彬2006年9月16日17混凝土工程防裂技術(shù)一、混凝土結(jié)構(gòu)物裂縫問題采用混凝土結(jié)構(gòu)的建筑物和構(gòu)筑物在建設(shè)過程和使用過程中常常出現(xiàn)不同程度、不同形式的裂縫。結(jié)構(gòu)物的破壞和倒塌都是從裂縫的擴(kuò)展開始的，如強(qiáng)地震后震區(qū)的建筑物上布滿了裂縫，荷載試驗(yàn)的鋼筋混凝土梁上出現(xiàn)大量裂縫等等，所以人們對裂縫往往產(chǎn)生一種破壞前兆的恐懼感。同時(shí)裂縫可以引起滲漏，有損觀感因而影響建筑物的正常使用。此外裂縫可使結(jié)構(gòu)物長期強(qiáng)度降低、保護(hù)層剝落、鋼筋腐蝕、混凝土碳化從而對結(jié)構(gòu)物的耐久性造成極其不利的負(fù)面影響。例如大體積混凝土和

2、大面積混凝土工程的出現(xiàn)，在施工過程中產(chǎn)生的早期裂縫的預(yù)防始終是困擾建筑工程技術(shù)人員的技術(shù)難題。因?yàn)檫@類早期裂縫，尤其是貫穿裂縫，常常在混凝土澆灌完畢幾天之后出現(xiàn)，給混凝土造成“先天不足”，降低混凝土結(jié)構(gòu)物的承載能力，造成滲漏，影響結(jié)構(gòu)物的正常使用。而且，這類裂縫處理效果也不理想，因此必須預(yù)防這類裂縫的發(fā)生。工程界對混凝土結(jié)構(gòu)物的裂縫問題十分重視。對裂縫問題的對策的基本思路：一是治理，二是預(yù)防和控制。筆者認(rèn)為應(yīng)強(qiáng)化預(yù)防和控制。對混凝土結(jié)構(gòu)物已經(jīng)發(fā)生裂縫往往采用系統(tǒng)分析裂縫原因，科學(xué)評估裂縫安全性（危害性），正確找出處理方案（治縫方案、混

3、凝土結(jié)構(gòu)物加固方案或拆出重建方案）的方法來解決。對于待建結(jié)構(gòu)物則應(yīng)采取預(yù)防和控制裂縫的思路進(jìn)行結(jié)構(gòu)物施工前、施工中和施工后的工作。雖然混凝土17結(jié)構(gòu)物的安全性首先是由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來保證。而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建立在強(qiáng)度的極限承載能力基礎(chǔ)上的，但大多數(shù)工程的使用標(biāo)準(zhǔn)卻是由裂縫控制的，對混凝土結(jié)構(gòu)物的某些部位不允許出現(xiàn)裂縫。二、混凝土結(jié)構(gòu)物裂縫產(chǎn)生的原因大量研究表明，混凝土結(jié)構(gòu)物有兩類：一是荷載引起，二是變形變化引起，據(jù)有關(guān)專家統(tǒng)計(jì)，外荷載引起的裂縫約占20%，變形變化引起的約占80%。1、荷載作用引起的裂縫研究表明，混凝土的抗拉強(qiáng)度約為抗壓強(qiáng)度的7～

4、14%，平均為10%，即混凝土的抗拉強(qiáng)度大大小于其抗壓強(qiáng)度。當(dāng)荷載引起的混凝土結(jié)構(gòu)物的拉應(yīng)力大于該結(jié)構(gòu)物混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)該混凝土結(jié)構(gòu)物便發(fā)生裂縫。此類裂縫產(chǎn)生原因可分為以下幾種情況：（1）使用荷載過超過設(shè)計(jì)荷載混凝土結(jié)構(gòu)建成使用時(shí)發(fā)生裂縫，這類裂縫原因又可分為以下兩種情形：1）設(shè)計(jì)錯(cuò)誤設(shè)計(jì)荷載過小，不能滿足實(shí)際使用荷載的要求。即結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)承載能力小于結(jié)構(gòu)物實(shí)際的使用要求。2）使用錯(cuò)誤用戶隨意改變結(jié)構(gòu)物用途，致實(shí)際使用荷載超過結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)承載能力。（2）施工荷載超過設(shè)計(jì)荷載17施工過程中，由種種原因造成的施工荷載過大，超過結(jié)構(gòu)物的設(shè)

5、計(jì)承載能力。此類裂縫原因也可以為以下兩種情形：1）施工管理不善引起的施工荷載過大施工時(shí)隨意性堆放建筑材料、機(jī)具、模具等于混凝土結(jié)構(gòu)物之上，造成施工荷載超過混凝土結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)承載能力。2）新澆混凝土結(jié)構(gòu)物幾何尺寸過大（如混凝土結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層），此時(shí)該混凝土結(jié)構(gòu)物及其模具即為其下層結(jié)構(gòu)物的施工荷載，當(dāng)此荷載超過下層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)承載能力時(shí)，下層結(jié)構(gòu)便發(fā)生裂縫。2、變形作用引起的裂縫變形作用包括溫度變形（水化熱、氣溫、生產(chǎn)熱、太陽輻射），溫度變形（自生收縮、失水干縮、碳化收縮、塑性收縮等），地基變形（膨脹地基、濕陷地基、地基差異沉降等）。溫度變形作

6、用引起的裂縫發(fā)生在混凝土已經(jīng)硬化，但尚未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的過程中，這是一個(gè)復(fù)雜的化學(xué)物理過程?；炷涟韬衔镆恍纬杉窗l(fā)生水泥的水化反應(yīng)。其產(chǎn)生的水化熱不斷釋放與擴(kuò)散，與外界取得熱平衡。對于大體積混凝土來說，其中心部位的水氏熱因散熱緩慢則發(fā)生熱量大量積聚而使混凝土溫度升高，在升至最高溫度后又開始降溫至外界溫度一致，這一熱過程大約在14天左右。而升溫階段的終點(diǎn)與降溫階段的始點(diǎn)大約在5～7天左右?；炷恋牧W(xué)性能在這一過程中也是逐步變化，由沒有強(qiáng)度逐步發(fā)展到具有一定的強(qiáng)度?；炷恋臏囟茸冃涡阅茉谶@一過程中也遵循“熱賬冷縮”的規(guī)律，而在升溫階段發(fā)生

7、膨脹，降溫階段發(fā)生收縮。同時(shí)，混凝土也發(fā)生自生收縮、塑性收縮。此外在干燥環(huán)境中還將發(fā)生因水分蒸發(fā)而產(chǎn)生的干縮現(xiàn)象?？傊炷猎谟不^程中將發(fā)生收縮變形。17假如沒有約束（即限制條件）混凝土的變形是自由的，混凝土內(nèi)將不會(huì)產(chǎn)生因變形所致的內(nèi)應(yīng)力?；炷烈膊粫?huì)發(fā)生裂縫。當(dāng)約束條件與混凝土發(fā)生的收縮變形同時(shí)存在時(shí)，約束條件將阻止混凝土的收縮變形，而導(dǎo)致在混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力。約束越大，拉應(yīng)力越大?；炷潦湛s變形越大，拉應(yīng)力也越大。當(dāng)這種情況下混凝土所產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于其抗拉強(qiáng)度時(shí)混凝土就發(fā)生裂縫。雖有約束條件，假如混凝土不變形（即無收縮變形也無膨

8、脹變形時(shí)，混凝土不產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力（即內(nèi)應(yīng)力為0））?；炷敛划a(chǎn)生裂縫。如雖存在約束條件但混凝土發(fā)生膨脹變形時(shí)，約束條件阻礙混凝土的膨脹變形而使混凝土產(chǎn)生壓應(yīng)力，工程實(shí)踐表明這種壓應(yīng)力小于混凝土的抗壓強(qiáng)度，混凝土不會(huì)發(fā)生裂縫。