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混凝土的施工裂缝与温度控制

来源:本站      发布时间:2015-08-14

混凝土在现代工程建设中占有首要位置。而在今日,混凝土的裂缝较为遍及,在桥梁工程中裂缝简直无所不在。尽管咱们在施工中采纳各种办法,小心翼翼,但裂缝依然时有呈现。究其缘由,咱们对混凝土温度应力的改变留意不行是其间之一。

  在大体积混凝土中,温度应力及温度操控具有首要意义。这首要是因为两方面的缘由。首要,在施工中混凝土常常呈现温度裂缝,影响到构造的整体性和耐久性。其次,在运转进程中,温度改变对构造的应力状况具有明显的不容忽视的影响。咱们遇到的首要是施工中的温度裂缝,因而这篇文章仅对施工中混凝土裂缝的成因和处理办法做一讨论。

  1.裂缝的缘由

  混凝土中发作裂缝有多种缘由,首要是温度和湿度的改变,混凝土的脆性和不均匀性,以及构造不合理,原资料不合格(如碱骨料反应),模板变形,根底不均匀沉降等。

  混凝土硬化期间水泥放出很多水化热,内部温度不断上升,在外表致使拉应力。后期在降温进程中,因为遭到根底或老混凝上的束缚,又会在混凝土内部呈现拉应力。气温的下降也会在混凝土外表致使很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂才能时,即会呈现裂缝。很多混凝土的内部湿度改变很小或改变较慢,但外表湿度也许改变较大或发作剧烈改变。如维护不周、时干时湿,外表干缩形变遭到内部混凝土的束缚,也通常致使裂缝。混凝土是一种脆性资料,抗拉强度是抗压强度的1/10左右,短期加荷时的极限拉伸变形只要(0.6~1.0)×104,长时刻加荷时的极限位伸变形也只要(1.2~2.0)×104.因为原资料不均匀,水灰比不安稳,及运送和浇筑进程中的离析表象,在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的,存在着很多抗拉才能很低,易于呈现裂缝的单薄部位。在钢筋混凝土中,拉应力首要是由钢筋承担,混凝土仅仅承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝上的边际部位假如构造内呈现了拉应力,则须依托混凝土自身承担。通常规划中均请求不呈现拉应力或许只呈现很小的拉应力。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转期间的安稳温度,通常在混凝土内部致使相当大的拉应力。有时温度应力可超越其它外荷载所致使的应力,因而把握温度应力的改变规律关于进行合理的构造规划和施工极为首要。

  2.温度应力的剖析

  依据温度应力的构成进程可分为以下三个期间:

  (1)前期:自浇筑混凝土开端至水泥放热根本完毕,通常约30天。这个期间的两个特征,一是水泥放出很多的水化热,二是混凝上弹性模量的急剧改变。因为弹性模量的改变,这一期间在混凝土内构成剩余应力。

  (2)中期:自水泥放热作用根本完毕时起至混凝土冷却到安稳温度时止,这个期间中,温度应力首要是因为混凝土的冷却及外界气温改变所致使,这些应力与前期构成的剩余应力相叠加,在此期间混凝上的弹性模量改变不大。

  (3)晚期:混凝土彻底冷却今后的运转期间。温度应力首要是外界气温改变所致使,这些应力与前两种的剩余应力相迭加。

  依据温度应力致使的缘由可分为两类:

  (1)自生应力:鸿沟上没有任何束缚或彻底停止的构造,假如内部温度对错线性分布的,因为构造自身彼此束缚而呈现的温度应力。例如,桥梁墩身,构造尺度相对较大,混凝土冷却时外表温度低,内部温度高,在外表呈现拉应力,在中心呈现压应力。

  (2)束缚应力:构造的悉数或部分鸿沟遭到外界的束缚,不能自在变形而致使的应力。如箱梁顶板混凝土和护栏混凝土。

  这两种温度应力通常和混凝土的干缩所致使的应力共同作用。

  要想依据已知的温度精确剖分出温度应力的分布、大小是一项比较复杂的作业。在大多数情况下,需求依托模型试验或数值核算。混凝土的徐变使温度应力有相当大的松驰,核算温度应力时,必须思考徐变的影响,具体核算这儿就不再细述。

  3.温度的操控和避免裂缝的办法

  为了避免裂缝,减轻温度应力能够从操控温度和改进束缚条件两个方面着手。

  操控温度的办法如下:

  (1)采用改进骨料级配,用干硬性混凝土,掺混合料,加引气剂或塑化剂等办法以削减混凝土中的水泥用量;

  (2)拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以下降混凝土的浇筑温度;

  (3)热天浇筑混凝土时削减浇筑厚度,运用浇筑层面散热;

  (4)在混凝土中埋设水管,通入冷水降温;

  (5)规则合理的拆模时刻,气温骤降时进行外表保温,避免混凝土外表发作急剧的温度梯度;

  (6)施工中长时刻露出的混凝土浇筑块外表或薄壁构造,在冰冷时节采纳保温办法;

  改进束缚条件的办法是:

  (1)合理地分缝分块;

  (2)避免根底过大崎岖;

  (3)合理的组织施工工序,避免过大的高差和旁边面长时刻露出;

少碳化缩短。

  (8)掺减水防裂剂后混凝土缓凝时刻恰当,在有用避免水泥敏捷水化放热根底上,避免因水泥长时刻不凝而带来的塑性缩短添加。

  (9)掺外加剂混凝土和易性好,外表易摸平,构成微膜,削减水分蒸腾,削减枯燥缩短。

  很多外加剂都有缓凝、添加和易性、改进塑性的功用,咱们在工程实践中应多进行这方面的实验比照和研讨,比单纯的靠改进外部条件,也许会愈加简捷、经济。

  4.混凝土的前期维护

  实践证明,混凝土多见的裂缝,大多数是不一样深度的外表裂缝,其首要缘由是温度梯度构成冰冷区域的温度骤降也简单构成裂缝。因而说混凝土的保温对避免外表前期裂缝特别首要。

  从温度应力观念动身,保温应到达下述请求:

  1)避免混凝土表里温度差及混凝土外表梯度,避免外表裂缝。

  2)避免混凝土超冷,应当尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土运用期的安稳温度。

  3)避免老混凝土过冷,以削减新老混凝土间的束缚。此外,改进混凝土的功用,进步抗裂才能,加强维护,避免外表干缩,特别是确保混凝土的质量对避免裂缝是十分首要,应特别留意避免发作贯穿裂缝,呈现后要康复其构造的整体性是十分艰难的,因而施工中应以预防贯穿性裂缝的发作为主。

  在混凝土的施工中,为了进步模板的周转率,通常请求新浇筑的混凝土尽早拆模。当混凝土温度高于气温时应恰当思考拆模时刻,避免致使混凝土外表的前期裂缝。新浇筑前期拆模,在外表致使很大的拉应力,呈现“温度冲击”表象。在混凝土浇筑前期,因为水化热的发出,外表致使相当大的拉应力,此刻外表温度亦较气温为高,此刻撤除模板,外表温度骤降,必定致使温度梯度,然后在外表附加一拉应力,与水化热应力迭加,再加上混凝土干缩,外表的拉应力到达很大的数值,就有致使裂缝的危险,但假如在撤除模板后及时在外表掩盖一轻型保温资料,如泡沫海棉等,关于避免混凝土外表发作过大的拉应力,具有明显的作用。

  加筋对大体积混凝土的温度应力影响很小,因为大体积混凝土的含筋率极低。仅仅对通常钢筋混凝土有影响。在温度不太高及应力低于屈从极限的条件下,钢的各项功用是安稳的,而与应力状况、时刻及温度无关。钢的线胀系数与混凝土线胀系数相差很小,在温度改变时两者间只发作很小的内应力。因为钢的弹性模量为混凝土弹性模量的7~15倍,当内混凝土应力到达抗拉强度而开裂时,钢筋的应力将不超越100~200kg/cm2..因而,在混凝土中想要运用钢筋来避免细微裂缝的呈现很艰难。但加筋后构造内的裂缝通常就变得数目多、距离小、宽度与深度较小了。并且假如钢筋的直径细而距离密时,对进步混凝土抗裂性的作用较好。混凝土和钢筋混凝土构造的外表常常会发作细而浅的裂缝,其间大多数归于干缩裂缝。尽管这种裂缝通常都较浅,但它对构造的强度和耐久性仍有一定的影响。

  为确保混凝土工程质量,避免开裂,进步混凝土的耐久性,准确运用外加剂也是削减开裂的办法之一。例如运用减水防裂剂,笔者在实践中总结出其首要作用为:

  (1)混凝土中存在很多毛细孔道,水蒸腾后毛细管中发作毛细管张力,使混凝土干缩变形。增大毛细孔径可下降毛细管外表张力,但会使混凝土强度下降。这个外表张力理论早在六十年代就已被国际上所确认。

  (2)水灰比是影响混凝土缩短的首要因素,运用减水防裂剂可使混凝土用水量削减25%。

  (3)水泥用量也是混凝土缩短率的首要因素,掺加减水防裂剂的混凝土在坚持混凝土强度的条件下可削减15%的水泥用量,其体积用添加骨料用量来弥补。

  (4)减水防裂剂能够改进水泥浆的稠度,削减混凝土泌水,削减沉缩变形。

  (5)进步水泥浆与骨料的粘结力,进步的混凝土抗裂功用。

  (6)混凝土在缩短时遭到束缚发作拉应力,当拉应力大于混凝土抗拉强度时裂缝就会发作。减水防裂剂可有用的进步的混凝土抗拉强度,大幅进步混凝土的抗裂功用。

  (7)掺加外加剂可使混凝土密实性好,可有用地进步混凝土的抗碳化性,削减碳化缩短。

  (8)掺减水防裂剂后混凝土缓凝时刻恰当,在有用避免水泥敏捷水化放热根底上,避免因水泥长时刻不凝而带来的塑性缩短添加。

  (9)掺外加剂混凝土和易性好,外表易摸平,构成微膜,削减水分蒸腾,削减枯燥缩短。

  很多外加剂都有缓凝、添加和易性、改进塑性的功用,咱们在工程实践中应多进行这方面的实验比照和研讨,比单纯的靠改进外部条件,也许会愈加简捷、经济。

  4.混凝土的前期维护

  实践证明,混凝土多见的裂缝,大多数是不一样深度的外表裂缝,其首要缘由是温度梯度构成冰冷区域的温度骤降也简单构成裂缝。因而说混凝土的保温对避免外表前期裂缝特别首要。

  从温度应力观念动身,保温应到达下述请求:

  1)避免混凝土表里温度差及混凝土外表梯度,避免外表裂缝。

  2)避免混凝土超冷,应当尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土运用期的安稳温度。

  3)避免老混凝土过冷,以削减新老混凝土间的束缚。

  混凝土的前期维护,首要目的在于坚持适合的温湿条件,以到达两个方面的作用,一方面使混凝土免受晦气温、湿度变形的侵袭,避免有害的冷缩和干缩。一方面使水泥水化作用顺利进行,以期到达规划的强度和抗裂才能。

  适合的温湿度条件是彼此相关的。混凝上的保温办法常常也有保湿的作用。

  从理论上剖析,新浇混凝土中所含水分彻底能够满意水泥水化的请求而有余。但因为蒸腾等缘由常致使水分丢失,然后推延或防碍水泥的水化,外表混凝土最简单并且直接遭到这种晦气影响。因而混凝土浇筑后的开始几天是维护的关键期间,在施工中应实在注重起来。

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