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1、混凝土施工過程中裂縫控制淺論混凝土的施工過程中溫度與裂縫控制摘要:本文通過多年的現(xiàn)場觀察,本文發(fā)表的結(jié)論來自廣泛查閱有關(guān)混凝土內(nèi)部應力的資料,解釋了混凝土裂縫產(chǎn)生的原因,混凝土裂縫控制和措施,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.刖言混凝土在現(xiàn)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,在橋梁工程中裂縫兒乎無所不在。盡管我們在施工中采取各種措施,小心謹慎,但裂縫仍然時有出現(xiàn)。究其原因,我們對混凝土溫度應力的變化注意不夠是其中Z-O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
2、先,在施工中混凝土常常出現(xiàn)溫度裂縫,影響到結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性。其次,在運轉(zhuǎn)過程中,溫度變化對結(jié)構(gòu)的應力狀態(tài)具有顯著的不容忽視的影響。我們遇到的主要是施工中的溫度裂縫,因此本文僅對施工中混凝土裂縫的成因和處理措施做一探討。2?裂縫的產(chǎn)生1?1裂縫的原因混凝土中產(chǎn)生裂縫有多種原因,主要溫度和濕度的變化,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),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(nèi)部溫度不斷上升,在表面引起拉應力。后期在降溫過程中,由丁受到基礎或老混凝上的約朿,乂會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應力。氣溫的降低也會在
3、混凝土表而引起很大的拉應力。當這些拉應力超出混凝土的抗裂能力時,即會出現(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)護不周、時干時濕,表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束,也往往導致裂縫。混凝土是一種脆性材料,抗拉強度是抗壓強度的1/10左右,短期加荷吋的極限拉伸變形只有(0.6?1.0)X104,長期加荷時的極限位伸變形也只有(1.2?2.0)X104.由丁?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(xiàn)象,在同一?塊混凝土中具抗拉強度乂是不均勻的,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
4、土中,拉應力主要是由鋼筋承擔,混凝土只是承受壓應力。在素混凝土內(nèi)或鋼筋混凝上的邊緣部位如呆結(jié)構(gòu)內(nèi)出現(xiàn)了拉應力,則須依靠混凝土自身承擔。一般設計屮均耍求不岀現(xiàn)拉應力或者只出現(xiàn)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(zhuǎn)時期的穩(wěn)定溫度,往往在混凝土內(nèi)部引起相當大的拉應力。有時溫度應力可超過具它外荷載所引起的應力,因此掌握溫度應力的變化規(guī)律對于進行合理的結(jié)構(gòu)設計和施工極為重耍。1.2溫度應力產(chǎn)生的原因1.2溫度應力的分析根據(jù)溫度應力的形成過程可分為以下三個階段:(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。早期階段的兩個特征,一是水泥放出
5、大量的水化熱,二是混凝上彈性模量的急劇變化。由丁?彈性模量的變化,這一時期在混凝土內(nèi)形成殘余應力。(2)中期:自水泥放熱作用基本結(jié)束時起至混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時止,在中期,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,在此期間混凝上的彈性模量變化不大。(3)晚期:混凝土完全冷卻以后的運轉(zhuǎn)時期。在晚期,溫度應力主耍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(jù)溫度應力引起的原因可分為兩類:(I)自生丿應力:邊界上沒有任何約朿或完全靜止的結(jié)構(gòu),如果內(nèi)部溫度是非線性分布的,由丁?結(jié)構(gòu)本身互相約束而岀現(xiàn)的溫度
6、應力。例如,橋梁墩身,結(jié)構(gòu)尺寸相對較大,混凝土冷卻時表面溫度低,內(nèi)部溫度高,在表面出現(xiàn)拉應力,在中間出現(xiàn)壓應力。(2)約束應力:結(jié)構(gòu)的全部或部分邊界受到外界的約束,不能口由變形而引起的應力。如箱梁頂板混凝土和護欄混凝土。這兩種溫度應力往往和混凝土的干縮所引起的應力共同作用。耍想根據(jù)已知的溫度準確分析岀溫度應力的分布、大小是一項比較復雜的丁作。在大多數(shù)情況下,需耍依靠模盤試驗或數(shù)值計算?;炷恋男熳兪箿囟葢τ邢喈敶蟮乃神Y,計算溫度應力時,必須考慮徐變的影響,具體計算這里就不再細述。1.3阻止裂縫產(chǎn)生的措施1.3溫度的控制和防止裂縫的措施為了防止裂縫,減輕溫
7、度應力可以從控制溫度和改善約束條件兩個方面著手??刂茰囟鹊拇胧┤缦拢海?)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的水泥用量;(2)拌合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;(3)熱天澆筑混凝土時減少澆筑厚度,利用澆筑層面散熱;(4)在混凝土中埋設水管,通入冷水降溫;(5)規(guī)定合理的拆模時間,氣溫驟降時進行表而保溫,以免混凝土表而發(fā)生急劇的溫度梯度;(6)施丁?中長期暴露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;改善約束條件的措施是:(1)合理地分縫分塊;(2)避免基礎過大起伏;(3)合理的
8、安排施TT序,避免過大的高差和側(cè)面長期暴露;此外,改善混凝土的性能