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摘要:随着经济建设的迅速发展和人们对大型、多功能、大空间结构的迫切需求,大尺寸、大体量、大整体、大跨度等钢筋混凝土结构工程陆续涌现。大型混凝土结构具有刚度大、整体性好、经济性强、施工便捷等优点,但是随着混凝土用量的增大,在整体浇筑过程中需要面临和解决水化热引起的温度裂缝问题更加明显。下面,就大体积混凝土温度裂缝控制技术应用以及进展展开分析和探讨。
关键词:大体积混凝土;温度裂缝;控制技术;应用;进展
引言
在大体積混凝土的施工过程中,造成混凝土开裂的影响因素呈现出多样化,例如材料与入模温度与、降温措施等,具有一定的复杂性,并不是因为单一的因素导致的。因此,要运用针对性地措施对裂缝的发生几率进行降低,就要实施裂缝控制措施。混凝土在结构上发生开裂问题,会造成结构没有耐久性,因此,运用针对性地技术措施处理温度应力,根据裂缝的实际情况选择控制措施。
1大体积混凝土温度裂缝的形成原因分析
造成大体积混凝土在施工阶段产生温度裂缝的原因是复杂的、综合性的,是由多方面的因素引起的。主要分为两个方面:一是在混凝土浇筑完成后由于温度变化,导致混凝土内部形成温度梯度而引起温度应力的大小,二是在混凝土内部产生的温度应力大小是否超过了此时混凝土抗拉强度一定限值,变形是否超过了混凝土的变形能力。简而言之,就是当混凝土的抗拉强度不足以抵抗由于温度变化而产生的拉应力时,就会在刚浇筑不久后的混凝土的表面产生裂缝。
大体积混凝土工程的特点一般是水泥用量比较多、混凝土结构的断面尺寸比较大。其中,混凝土浇筑完成后水泥的水化热集聚在混凝土内部会造成混凝土内部温升变化是造成混凝土开裂的主要温度影响因素。在混凝土浇筑完成后,在短时间内水泥水化产生的水化热集聚在混凝土内部,从而使混凝土内部的温度骤然提高,而混凝土导热性能差,且结构尺寸又过于庞大,增加了混凝土内水化热的散热路径,这就使得混凝土内的水化热量不断慢慢积聚而又有不能轻易的散发出去,导致混凝土内部大量水化热量的积聚,而在混凝土表面与大气相接处,混凝土内的水化热相对来说散失的比较容易,这样就造成了在混凝土结构中形成了温度梯度等级,形成温度应力,当这种拉应力超过了一定限值时,混凝土就会产生裂缝。
2大体积混凝土温度裂缝的控制策略
2.1控制混凝土温度变化
为有效控制混凝土自身的温度变化情况,可掺加缓凝型外加剂,由外加剂来减缓水化反应时间,使水泥水化初期阶段的速度维持在最低水平,减少水化热峰值的持续时间,最终达到降低升温反应的效果。另外,养护环节中可采用换热水管的办法对温度进行控制,具体操作为,采用单回路、双回路等方式强化混凝土结构内部温度的散发效果,以保证整个散热过程的均衡性。
2.2加强保温保湿处理
底板混凝土浇筑量较大,且维持的时间较长,常规条件下,混凝土浇筑时间为50h左右,且在夏季施工中,浇筑施工自然温度最大值可超出30℃。针对此,在混凝土浇筑期间,应选择适当手段对混凝土给予保温处理,控制浇筑期间外部温度因素对混凝土浇筑质量的影响。夏季的外部温度多会高于混凝土入模温度,保温保湿处理能够有效控制外部与内部之间的温度传递,以此控制混凝土表层温度。混凝土初次收面完成之后,应在混凝土表层覆盖塑料薄膜,同时给予保湿处理,以降低高温条件下的混凝土水分蒸发速度。
3大体积混凝土施工温度裂缝控制的研究进展
3.1跳仓技术的应用
按照“抗与放”的原则进行,“跳仓法”的由来,是我国裂缝控制的研究人员、学者王铁梦教授提出的,其认为,在施工中将大规模的混凝土施工面话费呢为几个不同的区域,结合“分层浇筑、隔块施工、整体成型”的原则分布施工。当在较短的时间内对温度应力进行释放之后,可以把若干个小块体连接在一起,形成一个整体,实现主要依靠混凝土的抗拉强度抵抗混凝土的温度应力的目的。蒙圈,“跳仓法”已经被大量的在地下室底板的混凝土结构中进行了应用。学者、研究人员李栋等人将“跳仓法”应用在超长和超宽与超深的混凝土的地下结构中。跳仓的施工技术在大体积混凝土施工中的运用,主要体现在浇筑方面,呈现出比较好的抗渗效果以及抗裂效果。在具体的施工过程中还需要注意,相邻两块间的间隔时间要大于一周,其在混凝土浇筑时间方面的控制和大体积混凝土接缝应力的处理还是存在一些不足。
3.2对永久的变形缝进行设置
想要降低地基不均匀沉降与地震作用以及温度应力的建筑物中所产生的影响,就要在建造建筑物前,将变形后的敏感部位的结构断开,将变形缝留出,主要对不同部分的建筑物距离进行保障,并在变形当中对建筑破坏的可能性进行减小。在大规模混凝土当中设置地下室的永久变形缝,要求结构体系必需在设缝中脱开,尤其是高层与裙房中必需进行彻底脱开,防止各自沉降影响整体结构。因为地下室在土中进行深埋,变形缝构造的设计重点是对防潮与防水保障,在具体的施工过程中,工程发生地下室变形缝主要集中在止水带内埋式的构造和可卸式的构造中。
3.3水管冷却法的应用
因为水泥在施工中的用量非常大,所以,水泥的水化过程会产生集中的多热量,导致混凝土内部的温度逐渐上升,混凝土的内部温度能够得到60~90℃。然而混凝土属于热的不良导体,其温降的速度非常慢,想要对工程质量进行保障,促进工程的施工进度不断提升,冷却水管法的施工方法在大体积混凝土的温控中经常被运用。也就是:将网状水管预埋在混凝土当中,通过管中的循环冷水,主要是指可用的地下水和江与河以及湖泊,还有自来水等水源,这部分水源的流动对混凝土中的温度进行降低。上个世纪中期,国外发达国家,主要是指美国,这一国家对胡佛坝进行了设计,这是世界范围中一个比较高的混凝土坝体。运用的是水管冷却的降温技术,并在现场实施了很多试验,能够看出,水管冷却在混凝土坝体的温将效果发面非常明显。所以,这是大体积混凝土控制温控问题的重要措施。对于我国来说,当然也不逊色,研究人员、院士朱伯芳很早之前就对大坝混凝土当中冷却水管的计算问题进行了研究,利用积分的变换法,深入简析了大体积混凝土本身的热源平面现象,与此同时,对非金属的聚乙烯水管的降温方法进行研究,做了深入讨论,并对计算方法进行全面研究,此外,还研究了水管冷却等效热源的传导方程。在热-流耦合算法的温度场展开具体计算,学者、研究人员刘杏红等人利用有限元软件ABAQUS平台,分析和研究热流耦合用户子的单元,将官地碾压混凝土的重力坝中的浇筑块作为对热流耦合算法以及用户子单元本身的可靠性与合理性进行研究;学者、研究人员段寅等人利用等效算法和精细法对某混凝土坝中的浇筑块进行研究,并对比其计算结果。
结语
大体积混凝土温度裂缝的产生主要由于温度应力的作用,在控制温度裂缝时,需要进行全面考虑,选择合适的温度裂缝控制方法,依据实际的情况选择合适的技术,推动大体积混凝土温度裂缝控制技术的发展。
参考文献:
[1]陈鹏旭,王泽云,石跃兵.大体积混凝土裂缝控制措施[J].四川水泥,2016(04):270.
[2]王利明.大体积混凝土施工温度裂缝控制措施[J].建材与装饰,2016(01):23-24.
[3]涂伟成,刘松,张明雷.富春江船闸大体积混凝土温度及裂缝控制技术[J].混凝土世界,2015(10):78-83.
[4]赵慧勇.浅析房屋建筑工程中大体积混凝土裂缝控制技术[J].门窗,2015(08):123-124.
关键词:大体积混凝土;温度裂缝;控制技术;应用;进展
引言
在大体積混凝土的施工过程中,造成混凝土开裂的影响因素呈现出多样化,例如材料与入模温度与、降温措施等,具有一定的复杂性,并不是因为单一的因素导致的。因此,要运用针对性地措施对裂缝的发生几率进行降低,就要实施裂缝控制措施。混凝土在结构上发生开裂问题,会造成结构没有耐久性,因此,运用针对性地技术措施处理温度应力,根据裂缝的实际情况选择控制措施。
1大体积混凝土温度裂缝的形成原因分析
造成大体积混凝土在施工阶段产生温度裂缝的原因是复杂的、综合性的,是由多方面的因素引起的。主要分为两个方面:一是在混凝土浇筑完成后由于温度变化,导致混凝土内部形成温度梯度而引起温度应力的大小,二是在混凝土内部产生的温度应力大小是否超过了此时混凝土抗拉强度一定限值,变形是否超过了混凝土的变形能力。简而言之,就是当混凝土的抗拉强度不足以抵抗由于温度变化而产生的拉应力时,就会在刚浇筑不久后的混凝土的表面产生裂缝。
大体积混凝土工程的特点一般是水泥用量比较多、混凝土结构的断面尺寸比较大。其中,混凝土浇筑完成后水泥的水化热集聚在混凝土内部会造成混凝土内部温升变化是造成混凝土开裂的主要温度影响因素。在混凝土浇筑完成后,在短时间内水泥水化产生的水化热集聚在混凝土内部,从而使混凝土内部的温度骤然提高,而混凝土导热性能差,且结构尺寸又过于庞大,增加了混凝土内水化热的散热路径,这就使得混凝土内的水化热量不断慢慢积聚而又有不能轻易的散发出去,导致混凝土内部大量水化热量的积聚,而在混凝土表面与大气相接处,混凝土内的水化热相对来说散失的比较容易,这样就造成了在混凝土结构中形成了温度梯度等级,形成温度应力,当这种拉应力超过了一定限值时,混凝土就会产生裂缝。
2大体积混凝土温度裂缝的控制策略
2.1控制混凝土温度变化
为有效控制混凝土自身的温度变化情况,可掺加缓凝型外加剂,由外加剂来减缓水化反应时间,使水泥水化初期阶段的速度维持在最低水平,减少水化热峰值的持续时间,最终达到降低升温反应的效果。另外,养护环节中可采用换热水管的办法对温度进行控制,具体操作为,采用单回路、双回路等方式强化混凝土结构内部温度的散发效果,以保证整个散热过程的均衡性。
2.2加强保温保湿处理
底板混凝土浇筑量较大,且维持的时间较长,常规条件下,混凝土浇筑时间为50h左右,且在夏季施工中,浇筑施工自然温度最大值可超出30℃。针对此,在混凝土浇筑期间,应选择适当手段对混凝土给予保温处理,控制浇筑期间外部温度因素对混凝土浇筑质量的影响。夏季的外部温度多会高于混凝土入模温度,保温保湿处理能够有效控制外部与内部之间的温度传递,以此控制混凝土表层温度。混凝土初次收面完成之后,应在混凝土表层覆盖塑料薄膜,同时给予保湿处理,以降低高温条件下的混凝土水分蒸发速度。
3大体积混凝土施工温度裂缝控制的研究进展
3.1跳仓技术的应用
按照“抗与放”的原则进行,“跳仓法”的由来,是我国裂缝控制的研究人员、学者王铁梦教授提出的,其认为,在施工中将大规模的混凝土施工面话费呢为几个不同的区域,结合“分层浇筑、隔块施工、整体成型”的原则分布施工。当在较短的时间内对温度应力进行释放之后,可以把若干个小块体连接在一起,形成一个整体,实现主要依靠混凝土的抗拉强度抵抗混凝土的温度应力的目的。蒙圈,“跳仓法”已经被大量的在地下室底板的混凝土结构中进行了应用。学者、研究人员李栋等人将“跳仓法”应用在超长和超宽与超深的混凝土的地下结构中。跳仓的施工技术在大体积混凝土施工中的运用,主要体现在浇筑方面,呈现出比较好的抗渗效果以及抗裂效果。在具体的施工过程中还需要注意,相邻两块间的间隔时间要大于一周,其在混凝土浇筑时间方面的控制和大体积混凝土接缝应力的处理还是存在一些不足。
3.2对永久的变形缝进行设置
想要降低地基不均匀沉降与地震作用以及温度应力的建筑物中所产生的影响,就要在建造建筑物前,将变形后的敏感部位的结构断开,将变形缝留出,主要对不同部分的建筑物距离进行保障,并在变形当中对建筑破坏的可能性进行减小。在大规模混凝土当中设置地下室的永久变形缝,要求结构体系必需在设缝中脱开,尤其是高层与裙房中必需进行彻底脱开,防止各自沉降影响整体结构。因为地下室在土中进行深埋,变形缝构造的设计重点是对防潮与防水保障,在具体的施工过程中,工程发生地下室变形缝主要集中在止水带内埋式的构造和可卸式的构造中。
3.3水管冷却法的应用
因为水泥在施工中的用量非常大,所以,水泥的水化过程会产生集中的多热量,导致混凝土内部的温度逐渐上升,混凝土的内部温度能够得到60~90℃。然而混凝土属于热的不良导体,其温降的速度非常慢,想要对工程质量进行保障,促进工程的施工进度不断提升,冷却水管法的施工方法在大体积混凝土的温控中经常被运用。也就是:将网状水管预埋在混凝土当中,通过管中的循环冷水,主要是指可用的地下水和江与河以及湖泊,还有自来水等水源,这部分水源的流动对混凝土中的温度进行降低。上个世纪中期,国外发达国家,主要是指美国,这一国家对胡佛坝进行了设计,这是世界范围中一个比较高的混凝土坝体。运用的是水管冷却的降温技术,并在现场实施了很多试验,能够看出,水管冷却在混凝土坝体的温将效果发面非常明显。所以,这是大体积混凝土控制温控问题的重要措施。对于我国来说,当然也不逊色,研究人员、院士朱伯芳很早之前就对大坝混凝土当中冷却水管的计算问题进行了研究,利用积分的变换法,深入简析了大体积混凝土本身的热源平面现象,与此同时,对非金属的聚乙烯水管的降温方法进行研究,做了深入讨论,并对计算方法进行全面研究,此外,还研究了水管冷却等效热源的传导方程。在热-流耦合算法的温度场展开具体计算,学者、研究人员刘杏红等人利用有限元软件ABAQUS平台,分析和研究热流耦合用户子的单元,将官地碾压混凝土的重力坝中的浇筑块作为对热流耦合算法以及用户子单元本身的可靠性与合理性进行研究;学者、研究人员段寅等人利用等效算法和精细法对某混凝土坝中的浇筑块进行研究,并对比其计算结果。
结语
大体积混凝土温度裂缝的产生主要由于温度应力的作用,在控制温度裂缝时,需要进行全面考虑,选择合适的温度裂缝控制方法,依据实际的情况选择合适的技术,推动大体积混凝土温度裂缝控制技术的发展。
参考文献:
[1]陈鹏旭,王泽云,石跃兵.大体积混凝土裂缝控制措施[J].四川水泥,2016(04):270.
[2]王利明.大体积混凝土施工温度裂缝控制措施[J].建材与装饰,2016(01):23-24.
[3]涂伟成,刘松,张明雷.富春江船闸大体积混凝土温度及裂缝控制技术[J].混凝土世界,2015(10):78-83.
[4]赵慧勇.浅析房屋建筑工程中大体积混凝土裂缝控制技术[J].门窗,2015(08):123-124.