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1、混凝土施工過程中裂縫控制摘要:本文發(fā)表的結(jié)論來口廣泛查閱有關(guān)混凝上內(nèi)部應(yīng)力的資料,解釋了混凝土裂縫產(chǎn)生的原因,混凝上裂縫控制和措施,以及避免由于溫度產(chǎn)生的混凝土溫度裂縫。關(guān)鍵詞:施工過程;裂縫;混凝土;1.前言混凝土的裂縫校為普遍,在橋梁工程屮裂縫幾乎無(wú)所不在。盡管我們?cè)谑┕ゅ扇↓R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(duì)混凝土溫度應(yīng)力的變化注意不夠是其中之一。rAT-溫度和濕度的變化,混凝土的脆性和不均勻性,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?;炷拎?/p>
2、化期間水泥放岀大量水化熱,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)或老混凝上的約束,乂會(huì)在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。氣溫的降低也會(huì)在混凝土表而引起很大的拉應(yīng)力。當(dāng)這些拉應(yīng)力超岀混凝土的抗裂能力時(shí),即會(huì)岀現(xiàn)裂縫。許多混凝土的內(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)部混凝土的約束,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)度的1/10左右,短期加荷時(shí)的極限拉伸變形只有(0.6?1.0)X104,長(zhǎng)期加荷時(shí)的極限
3、位伸變形也只有(1.2?2.0)X104.由于原材料不均勻,水灰比不穩(wěn)定,及運(yùn)輸和澆筑過程中的離析現(xiàn)象,在同一塊混凝土中其抗拉強(qiáng)度又是不均勻的,存在著許多抗拉能力很低,易于出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。在鋼筋混凝土屮,拉應(yīng)力主耍是由鋼筋承擔(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,則須依靠混凝土口身承擔(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)很小的拉應(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)期的穩(wěn)定溫度,往往在混凝土內(nèi)部引起相當(dāng)人的拉應(yīng)力。有時(shí)溫度應(yīng)力町超過其它外荷載所引
4、起的應(yīng)力,因此掌握溫度應(yīng)力的變化規(guī)律對(duì)于進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工極為重要。2.1溫度應(yīng)力產(chǎn)生的原因早期階段的兩個(gè)特征,一是水泥放出大量的水化熱,二是混凝上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。在中期,溫度應(yīng)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(yīng)力與早期形成的殘余應(yīng)力和疊加,在此期間混凝上的彈性模量變化不大。在晚期,溫度應(yīng)力主要是外界氣溫變化所引起,這些應(yīng)力與前兩種的殘余應(yīng)力相迭加。根據(jù)溫度應(yīng)力引起的原因可分為商類:(1)自生應(yīng)力:邊界上沒有任何約束或完全靜止
5、的結(jié)構(gòu),如果內(nèi)部溫度是非線性分布的,由于結(jié)構(gòu)木身互相約朿而出現(xiàn)的溫度應(yīng)力。例如,橋梁墩身,結(jié)構(gòu)尺寸相對(duì)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)的全部或部分邊界受到外界的約束,不能門由變形而引起的應(yīng)力。如箱梁頂板混凝土和護(hù)欄混凝土。這兩種溫度應(yīng)力往往和混凝土的干縮所引起的應(yīng)力共同作用。要想根據(jù)已知的溫度準(zhǔn)確分析岀溫度應(yīng)力的分布、大小是一?項(xiàng)比較復(fù)雜的工作。在人多數(shù)情況卜需要依靠模型試驗(yàn)或數(shù)值計(jì)算?;炷恋男熳兪箿囟葢?yīng)力有相當(dāng)大的松馳,計(jì)算溫度應(yīng)力時(shí),
6、必須考慮徐變的影響,具體計(jì)算這里就不再細(xì)述。2.2阻止裂縫產(chǎn)生的措施在混凝上中埋設(shè)水管,通入冷水降溫;拌合混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻以降低混凝上的澆筑溫度;規(guī)定合理的拆模時(shí)間,氣溫驟降時(shí)進(jìn)行表面保溫,以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度;采用改善骨料級(jí)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屮的水泥用量;施工中長(zhǎng)期暴鱷的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;熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度,利用澆筑層面散熱;改善約束條件的措施是:(3)合理的安排施工工序,避免過大的高差和側(cè)
7、面長(zhǎng)期暴露;(2)避免基礎(chǔ)過人起伏;(1)合理地分縫分塊;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)防止裂縫是十分重耍,應(yīng)特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫,出現(xiàn)后要恢復(fù)其結(jié)構(gòu)的整體性是十分困難的,因此施工屮應(yīng)以預(yù)防貫穿性裂縫的發(fā)生為主。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。新澆筑早期拆模,在表面引起很大的拉應(yīng)力,出現(xiàn)“溫度沖擊”現(xiàn)象。在混凝土澆筑初期,由于水化熱的散發(fā),表面引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力,此時(shí)表面溫度亦較氣溫為高,此時(shí)拆除模板,表面溫度驟降,必然引起溫度梯
8、度,從而在表面附加一拉應(yīng)力,與水化熱應(yīng)力迭加,再加上混凝土干縮,表面的拉應(yīng)力達(dá)到很人的數(shù)值,就有導(dǎo)致裂縫的危險(xiǎn),但如果在拆除模板后及時(shí)在表面覆蓋一輕型保溫材料,如泡沫海棉等,對(duì)于防止混凝土表面產(chǎn)生過人的拉應(yīng)力,具有顯著的效果。在溫度不太高及應(yīng)力低于屈服極限的條件下,鋼的各項(xiàng)性能是穩(wěn)定的,而與應(yīng)力狀態(tài)、時(shí)間及溫度無(wú)關(guān)。鋼的線脹系數(shù)與混凝上線脹系數(shù)相差很小,在溫度變化時(shí)兩者間只發(fā)生很小的內(nèi)應(yīng)力。出于鋼的彈性模量為混凝土彈性模量的7