混凝土施工中的温度与裂缝控制

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lisenrui
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  摘要:随着建设水平的提高,为了满足人们日益增长的物质需求,各种建筑物就越来越普遍,混凝土在不同程度上都存在不能避免的局限性,本文将对混凝土温度裂缝产生的原因、现场混凝土温度的控制和预防裂缝的措施进行等进行阐述。
  关键词:混凝土施工;温度;裂缝;控制
  中图分类号:TV331文献标识码: A
  混凝土在现代工程建设中占有重要地位。而在今天,混凝土的裂缝较为普遍,尽管我们在施工中采取各种措施,小心谨慎,但裂缝仍然时有出现。究其原因,我们对混凝土温度应力的变化注意不够是其中之一。这主要是由于两方面的原因。首先,在施工中混凝土常常出现温度裂缝,影响到结构的整体性和耐久性。其次,在运转过程中,温度变化对结构的应力状态具有显著的不容忽视的影响。我们遇到的主要是施工中的温度裂缝,因此本文仅对施工中混凝土裂缝的成因和处理措施做一探讨。 
  1、裂缝产生的原因 
  1.1混凝土中产生裂缝的原因很多,主要是温度和湿度的变化、原材料不合格、结构不均匀沉降等原因.混凝土硬化期间水泥产生大量水化热,内部温度不断上升,内部温度大于表面温度,在表面产生拉应力。后期在降温过程中,由于受到外部约束,混凝土内部出现拉应力。当拉应力超过混凝土的抗裂能力时,即会产生裂缝。混凝土内部湿度变化较小或较慢,但表面湿度可能变化较大,如果养护不到位,表面干缩变形受到内部混凝土的约束,往往会导致裂缝。混凝土是脆性材料,抗拉强度是抗压强度的1/10左右,短期加载时极限拉伸变形为(O.S一1.0)x10’ 4,长期加载时极限拉伸变形为(1.1一2.0)x 10-4,均较小。由于原材料不均匀、水灰比变化大、运输和浇注混凝土过程中产生离析等原因,混凝土中各部分抗拉强度也是不均匀的,存在易于出现裂缝的薄弱部位。 
  1.2施工过程中环境产生的影响 
  混凝土的裂缝与环境条件(施工期和施工后)有很大关系。施工过程中应注意气温和湿度的变化,采取有效措施控制高温、低温冲击和激烈干燥冲击,此时,应力状态接近弹性应力状态,混凝土应力松弛效应无法发挥出来,特别注意浇筑后经过一定时期养护的混凝土仍然需要保护(维护),不宜长期裸露。注意与气象站的密切联系(降温及降雨预报),不得在雨中浇筑混凝土,否则会严重改变水灰比。结构施工后验收投入使用,由于环境变化(如生产使用条件、房屋装修改变条件),承受了新的温度、湿度、振动(包括相邻振动)、化学腐蚀及荷载变化影响等,都可能引起后期開裂。
  2、混凝土施工中形成温度应力的过程分析
  依据形成温度应力的具体过程,我们可进行三类阶段的分析。首先在早期阶段,也就是开始进行混凝土浇筑一直到水泥完成放热阶段,通常会持续三十天时间。该阶段具备两类显著特点,首先是水泥放热过程会产生较多水化热,同时混凝土会产生显著快速变化的弹性模量,并位于其内部产生残余应力。第二个时期为中期阶段,也就是完成水泥放热一直到混凝土逐步冷却并降低到稳定温度水平时期,该阶段形成的温度应力来自于冷却的混凝土变化以及外围环境温度的波动。第三个时期为晚期阶段,也就是待混凝土冷却至稳定温度以后逐步进入运转阶段,其温度应力来自于外界环境温度的波动。依据产生温度应力影响因素,可将其划分为两种,即自生应力与约束应力。前者在混凝土边界不产生约束,倘若混凝土内部呈现出非线性的温度布局,则会基于自身结构间的约束作用形成温度应力。比如,桥梁施工中具有较大尺寸结构及墩身,在混凝土逐步发生冷却阶段中其表面温度会持续降低,而内部则仍旧呈现出较高的温度水平,因而会在在中间形成一定压应力并在表面形成拉应力。混凝土受到来自于外界的制约无法自由变形时,便会引发约束应力,例如护栏或梁箱顶板施工阶段中,便会形成该应力。
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  表面混凝土温度裂缝走向无一定规律性,梁板或长度较大的结构,裂缝多平行于短边,大面积结构裂缝无规律,常纵横交错。裂缝一般和结构短边方向平行或与结构短边近于平行,裂缝分段出现,结构全长中间较密。裂缝宽度大小各异,一般在0.5 mm以下,裂缝宽度沿全长没有多大变化。温度裂缝一般都发生在水化热温度上升、温度开始下降的时候,多在混凝土浇注后一周内发生,在这个过程中要注意控制混凝土的内外温差,使其小于25 ℃。预防结构受外部约束引起的混凝土温度裂缝, 一般可采取以下技术措施。 
  ( 1) 选用低热或中热水泥( 如矿渣水泥、抗硫酸盐水泥、粉煤灰水泥) 配制混凝土; 在混凝土中掺加粉煤灰或减水剂; 利用后期( 90 d、180 d) 强度以降低水泥用量和升温; 在基础内预埋冷却水管, 通入循环冷水, 将水化热导出; 在厚大少筋大体积混凝土中, 掺入20% 以下块石吸热, 并可节省混凝土。 
  ( 2) 避开炎热天及夜间浇筑混凝土: 采用低温水拌制混凝土; 对砂石进行冷水雾降温, 或设置简易遮阳装置,以降低混凝土拌合物温度; 同时采取薄层浇筑混凝土, 每层厚度不大于30 cm, 加快热量散发, 并使热量分布均匀。 
  ( 3) 做好混凝土的保温、保湿养护, 缓慢降温, 充分发挥徐变特性, 削减温度应力; 夏季避免暴晒, 冬季采取保温顶盖, 以免出现急剧的温度梯度; 采取长时间养护,规定合理的拆模时间, 充分发挥混凝土的“应力松弛效应”; 加强温度监测, 及时调整保温及养护措施, 控制混凝土内外温差不大于25 􀀁 ; 混凝土拆模后, 及时回填土, 避免结构侧面长期暴露。 
  (4)在混凝土的施工中,为了提高模板的周转率,往往要求新浇筑的混凝土尽早拆模。当混凝土温度高于气温时应适当考虑拆模时间,以免引起混凝土表面的早期裂缝。新浇筑早期拆模,在表面引起很大的拉应力,出现“温度冲击”现象。在混凝土浇筑初期,由于水化热的散发,表面引起相当大的拉应力,此时表面温度亦较气温为高,此时拆除模板,表面温度骤降,必然引起温度梯度,从而在表面附加一拉应力,与水化热应力迭加,再加上混凝土干缩,表面的拉应力达到很大的数值,就有导致裂缝的危险,但如果在拆除模板后及时在表面覆盖一轻型保温材料,对于防止混凝土表面产生过大的拉应力,具有显著的效果。 
  (5)优化混凝土配料的比例,选用良好的级配骨料,降低水泥含量,减少水化热,对于沙石的含量要有严格的控制,降低水灰比;在施工时严格按照施工规范来,并充分利用混凝土的后期强度,提高混凝土的密实性和抗拉强度,从而对温度裂缝起到有效的预防。 
  4、结语
  总之,混凝土施工阶段中引发温度裂缝形成的因素复杂多样,我们只有深入分析、有效控制、科学养护、全面预防,结合多种预防处理措施,使棍凝土的温度裂缝得到有效控制。
  参考文献:
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