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        混凝土溫度裂縫成因及防治措施探討

        2012-04-21 03:37:04曹洪生
        現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè) 2012年1期
        關(guān)鍵詞:裂縫混凝土溫度

        曹洪生

        摘 要:裂縫的存在,不僅會(huì)影響工程質(zhì)量的整體外觀形象,而且會(huì)降低抗?jié)B和抗凍能力,并會(huì)導(dǎo)致鋼筋銹蝕,影響結(jié)構(gòu)物的耐久性。因此,研究裂縫產(chǎn)生的原因及影響因素,能更好地防治裂縫,提高工程質(zhì)量。如何在混凝土施工中避免混凝土裂縫已經(jīng)成為施工中的難題。分析了混凝土的施工溫度與裂縫之間的關(guān)系,解析了根據(jù)實(shí)際情況在施工過程中采取不同的控制措施,以防混凝土產(chǎn)生裂縫。

        關(guān)鍵詞:混凝土;裂縫;溫度;

        中圖分類號:TB文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1672-3198(2012)01-0281-01

        1 裂縫的成因

        混凝土產(chǎn)生裂縫有多種原因,實(shí)驗(yàn)表明在混凝土拌和過程種,石子的表面吸附一層水膜;成型時(shí),混凝土種多余的水分上升,在粗骨料的底面停留形成水囊;加上凝結(jié)時(shí)水泥石的收縮,使得骨料和水泥石的結(jié)和面上形成了局部的結(jié)和面微細(xì)裂縫(界面裂縫)。這種裂縫在混凝土種是不可避免的,由于溫差作用、荷載作用、不均勻沉降或施工操作不規(guī)范等原因,裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展,形成較大裂縫,這產(chǎn)生很大影響。裂縫進(jìn)一步擴(kuò)大甚至可能會(huì)導(dǎo)致坍塌事故。主要因素是溫度和濕度的變化、混凝土的脆性和不均勻性、結(jié)構(gòu)不合理、原材料不合格、模板變形和基礎(chǔ)不均勻沉降等。本文將對混凝土由溫度變化引起的裂縫進(jìn)行分析。

        混凝土在硬化期間水泥產(chǎn)生大量水化熱,內(nèi)部溫度不斷上升,在混凝土表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過程中,由于受到基礎(chǔ)或老混凝土的約束,又會(huì)在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。氣溫的降低也會(huì)在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力,當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時(shí),即會(huì)出現(xiàn)裂縫。

        由于原材料質(zhì)地不均勻、水灰比不穩(wěn)定以及運(yùn)輸和澆筑過程中的離析現(xiàn)象,在同一塊體混凝土中其抗拉強(qiáng)度也是不均勻的,存在著許多抗拉能力很低,易于出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。

        施工中混凝土由最高溫度冷卻到工程運(yùn)行時(shí)期的穩(wěn)定溫度,往往在混凝土內(nèi)部引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力,有時(shí)溫度應(yīng)力可超過其它外荷載所引起的應(yīng)力。因此,掌握溫度應(yīng)力的變化規(guī)律對于進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工極為重要。

        2 溫度應(yīng)力的分析

        (1)自開始澆筑混凝土至水化熱基本結(jié)束,一般約為30天。這個(gè)階段具備兩個(gè)特征:一是水泥揮發(fā)出大量的水化熱,二是混凝土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。

        (2)自水化熱作用基本結(jié)束時(shí)起至混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時(shí)止。在這個(gè)時(shí)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)力相疊加,在此期間混凝土的彈性模量變化不大。

        (3)混凝土完全冷卻后的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)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)力相疊加。

        3 溫度的控制和防止裂縫的措施

        為了防止混凝土裂縫,減輕溫度應(yīng)力可以從以下幾個(gè)方面考慮。

        3.1 充分認(rèn)識裂縫危害,提高全員質(zhì)量意識

        隨著建設(shè)事業(yè)的飛速發(fā)展,混凝土技術(shù)也在向功能型和智能型方向發(fā)展,這就要求參建的技術(shù)管理人員不斷加強(qiáng)自身的學(xué)習(xí)和提高,充分認(rèn)識裂縫產(chǎn)生的危害,加強(qiáng)對混凝土結(jié)構(gòu)組成、各種材料對混凝土性能的影響、新工藝新過程的學(xué)習(xí)了解,監(jiān)理單位、設(shè)計(jì)單位和施工單位一起對操作人員進(jìn)行技術(shù)交底,對工程中的重要部位、關(guān)鍵工序、施工措施,與施工班組研究討論,共同努力實(shí)現(xiàn)控制質(zhì)量目標(biāo),有效地避免有害裂縫的產(chǎn)生。

        3.2 加強(qiáng)控制混凝土溫度

        (1)拌合混凝土?xí)r加漿或用冰將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度;(2)在混凝土中埋設(shè)冷卻水管對混凝土內(nèi)部進(jìn)行降溫;(3)規(guī)定合理的拆模時(shí)間,氣溫驟降時(shí)對混凝土表面進(jìn)行保溫,以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度變化。

        3.3 改善約束條件

        (1)對混凝土體進(jìn)行合理地分縫分塊;(2)避免基礎(chǔ)過大起伏;(3)合理的安排混凝土澆筑工序,避免過大的高差和側(cè)面長期暴露。

        3.4 加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)

        混凝土常見的裂縫,大多數(shù)是不同深度的表面裂縫,其主要原因是混凝土表面與內(nèi)部溫差過大,寒冷地區(qū)的溫度驟降也容易形成裂縫。因此,混凝土的保溫對防止混凝土表面早期裂縫非常重要。

        從溫度應(yīng)力方面考慮,混凝土保溫應(yīng)達(dá)到下述要求:

        (1)防止混凝土內(nèi)外溫差過大,防止其表面裂縫;(2)防止混凝土超冷,應(yīng)該盡量設(shè)法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土運(yùn)行期的穩(wěn)定溫度;(3)混凝土的早期養(yǎng)護(hù),主要目的在于保持適宜的溫濕條件,以達(dá)到兩個(gè)方面的效果,一方面使混凝土免受不利溫、濕度變形的侵襲,防止有害的冷縮和干縮。另一方面使水泥水化作用順利進(jìn)行,以期達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度和設(shè)計(jì)抗裂能力。適宜的溫、濕度條件是相互關(guān)聯(lián)的,混凝土的保溫措施常常也有保濕的效果。

        從理論上分析,新澆混凝土中所含水分完全可以滿足水泥水化的要求而有余,但由于蒸發(fā)等原因常引起水分損失,從而推遲或防礙水泥的水化,表面混凝土最容易而且直接受到這種不利影響。因此,混凝土澆筑后的最初幾天是養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵時(shí)期,在施工中應(yīng)切實(shí)重視起來。

        混凝土拆模后裂縫修補(bǔ),混凝土拆模后若發(fā)現(xiàn)裂縫,通常如下處理:(1)一般性表面細(xì)小裂縫,可將裂縫部位清洗干凈,干燥后用環(huán)氧漿液灌縫或表面涂刷封閉。(2)裂縫較大時(shí),可將裂縫鑿成八字形凹槽、洗凈濕潤,刷一層水泥漿,用1∶2水泥砂漿分層壓實(shí)抹光后用環(huán)氧膠泥嵌補(bǔ)。(3)對影響結(jié)構(gòu)整體,防水防滲要求的結(jié)構(gòu)裂縫,應(yīng)根據(jù)裂縫寬度、深度情況,采用水泥壓力灌漿、化學(xué)灌漿的方法修補(bǔ),或表面封閉與注漿同時(shí)使用;明顯降低結(jié)構(gòu)剛度,承載力和嚴(yán)重裂縫,應(yīng)根據(jù)情況,采用預(yù)應(yīng)力加固或用鋼筋混凝土圍套、鋼套箍或結(jié)構(gòu)膠粘貼劑貼鋼板加固等方法。

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