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1、混凝土施工過程中裂縫控制淺論混凝土地施工過程中溫度與裂縫控制摘要:本文通過多年地現(xiàn)場觀察,本文發(fā)表地結(jié)論來自廣泛查閱有關(guān)混凝土內(nèi)部應(yīng)力地資料,解釋了混凝土裂縫產(chǎn)生地原因,混凝土裂縫控制和措施,以及避免由于溫度產(chǎn)生地混凝土溫度裂縫.關(guān)鍵詞:施工過程;裂縫;混凝土;1.前言混凝土在現(xiàn)代工程建設(shè)中占有重要地位.而在今天,混凝土地裂縫較為普遍,在橋梁工程中裂縫幾乎無所不在.盡管我們在施工中采取各種措施,小心謹(jǐn)慎,但裂縫仍然時(shí)有出現(xiàn).究其原因,我們對混凝土溫度應(yīng)力地變化注意不夠是其中之一.在大體積混凝土中,溫度應(yīng)力及溫度控制具有重要意義.這主要是由于兩方面地原因.首先,在施工中混凝土常常出現(xiàn)
2、溫度裂縫,影響到結(jié)構(gòu)地整體性和耐久性.其次,在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,溫度變化對結(jié)構(gòu)地應(yīng)力狀態(tài)具有顯著地不容忽視地影響.我們遇到地主要是施工中地溫度裂縫,因此本文僅對施工中混凝土裂縫地成因和處理措施做一探討.2.裂縫地產(chǎn)生1.1裂縫地原因混凝土中產(chǎn)生裂縫有多種原因,主要溫度和濕度地變化,混凝土地脆性和不均勻性,以及結(jié)構(gòu)不合理,原材料不合格(如堿骨料反應(yīng)),模板變形,基礎(chǔ)不均勻沉降等.混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱,內(nèi)部溫度不斷上升,在表面引起拉應(yīng)力.后期在降溫過程中,由于受到基礎(chǔ)或老混凝上地約束,又會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力.氣溫地降低也會在混凝土表面引起很大地拉應(yīng)力.當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土地
3、抗裂能力時(shí),即會出現(xiàn)裂縫.許多混凝土地內(nèi)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(hù)不周、時(shí)干時(shí)濕,表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土地約束,也往往導(dǎo)致裂縫.混凝土是一種脆性材料,抗拉強(qiáng)度是抗壓強(qiáng)度地1/10左右,短期加荷時(shí)地極限拉伸變形只有(0.6~1.0)×104,長期加荷時(shí)地極限位伸變形也只有(1.2~2.0)×104.由于原材料不均勻,水灰比不穩(wěn)定,及運(yùn)輸和澆筑過程中地離析現(xiàn)象,在同一塊混凝土中其抗拉強(qiáng)度又是不均勻地,存在著許多抗拉能力很低,易于出現(xiàn)裂縫地薄弱部位.在鋼筋混凝土中,拉應(yīng)力主要是由鋼筋承擔(dān),混凝土只是承受壓應(yīng)力.在素混凝土內(nèi)或鋼筋混凝上地邊緣
4、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).一般設(shè)計(jì)中均要求不出現(xiàn)拉應(yīng)力或者只出現(xiàn)很小地拉應(yīng)力.但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期地穩(wěn)定溫度,往往在混凝土內(nèi)部引起相當(dāng)大地拉應(yīng)力.有時(shí)溫度應(yīng)力可超過其它外荷載所引起地應(yīng)力,因此掌握溫度應(yīng)力地變化規(guī)律對于進(jìn)行合理地結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工極為重要.1.2溫度應(yīng)力產(chǎn)生地原因1.2溫度應(yīng)力地分析根據(jù)溫度應(yīng)力地形成過程可分為以下三個(gè)階段:(1)早期:自澆筑混凝土開始至水泥放熱基本結(jié)束,一般約30天.早期階段地兩個(gè)特征,一是水泥放出大量地水化熱,二是混凝上彈性模量地急劇變化.由于彈性模量地變化,這一時(shí)期在混凝土內(nèi)形成殘余應(yīng)力.(2)中期:
5、自水泥放熱作用基本結(jié)束時(shí)起至混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時(shí)止,在中期,溫度應(yīng)力主要是由于混凝土地冷卻及外界氣溫變化所引起,這些應(yīng)力與早期形成地殘余應(yīng)力相疊加,在此期間混凝上地彈性模量變化不大.(3)晚期:混凝土完全冷卻以后地運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期.在晚期,溫度應(yīng)力主要是外界氣溫變化所引起,這些應(yīng)力與前兩種地殘余應(yīng)力相迭加.根據(jù)溫度應(yīng)力引起地原因可分為兩類:(1)自生應(yīng)力:邊界上沒有任何約束或完全靜止地結(jié)構(gòu),如果內(nèi)部溫度是非線性分布地,由于結(jié)構(gòu)本身互相約束而出現(xiàn)地溫度應(yīng)力.例如,橋梁墩身,結(jié)構(gòu)尺寸相對較大,混凝土冷卻時(shí)表面溫度低,內(nèi)部溫度高,在表面出現(xiàn)拉應(yīng)力,在中間出現(xiàn)壓應(yīng)力.(2)約束應(yīng)力:結(jié)構(gòu)地全部或
6、部分邊界受到外界地約束,不能自由變形而引起地應(yīng)力.如箱梁頂板混凝土和護(hù)欄混凝土.這兩種溫度應(yīng)力往往和混凝土地干縮所引起地應(yīng)力共同作用.要想根據(jù)已知地溫度準(zhǔn)確分析出溫度應(yīng)力地分布、大小是一項(xiàng)比較復(fù)雜地工作.在大多數(shù)情況下,需要依靠模型試驗(yàn)或數(shù)值計(jì)算.混凝土地徐變使溫度應(yīng)力有相當(dāng)大地松馳,計(jì)算溫度應(yīng)力時(shí),必須考慮徐變地影響,具體計(jì)算這里就不再細(xì)述.1.3阻止裂縫產(chǎn)生地措施1.3溫度地控制和防止裂縫地措施為了防止裂縫,減輕溫度應(yīng)力可以從控制溫度和改善約束條件兩個(gè)方面著手.控制溫度地措施如下:(1)采用改善骨料級配,用干硬性混凝土,摻混合料,加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中地水泥用量;
7、(2)拌合混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土地澆筑溫度;(3)熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度,利用澆筑層面散熱;(4)在混凝土中埋設(shè)水管,通入冷水降溫;(5)規(guī)定合理地拆模時(shí)間,氣溫驟降時(shí)進(jìn)行表面保溫,以免混凝土表面發(fā)生急劇地溫度梯度;(6)施工中長期暴露地混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu),在寒冷季節(jié)采取保溫措施;改善約束條件地措施是:(1)合理地分縫分塊;(2)避免基礎(chǔ)過大起伏;(3)合理地安排施工工序,避免過大地高差和側(cè)面長期暴露;此外,改善混凝土地性能,提高抗裂能