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        淺談混凝土施工中的溫度及裂縫控制

        2018-07-28 06:49:10趙心睿
        商情 2018年29期

        趙心睿

        【摘要】混凝土施工過(guò)程中一定要控制好施工溫度,并要注意混凝土裂縫的防治,還要注意混凝土的早期養(yǎng)護(hù)工作,只有這樣才能保證建筑的施工質(zhì)量。

        【關(guān)鍵詞】混凝土施工;溫度控制;裂縫控制;早期養(yǎng)護(hù)

        一、引言

        混凝工作為重要的施工原材料之一,在工程施工中應(yīng)用相當(dāng)普遍,為確保工程質(zhì)量,混凝土的質(zhì)量控制尤為重要?;炷亮芽p成為所有混凝土施工中普遍存在的質(zhì)量問(wèn)題,不僅會(huì)導(dǎo)致工程結(jié)構(gòu)主體發(fā)生滲漏、變形,破壞工程性能及質(zhì)量,同時(shí)也會(huì)使整個(gè)工程功能受到影響,給國(guó)家、社會(huì)及人民財(cái)產(chǎn)安全造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

        二、產(chǎn)生裂縫的原因

        在對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)行建設(shè)的過(guò)程當(dāng)中,其中的混凝土在硬化的環(huán)節(jié)當(dāng)中,水泥在進(jìn)行硬化之前,一直都會(huì)放出非常多的水化熱,這就會(huì)致使混凝土的內(nèi)部溫度不斷的升高,并且在表面會(huì)形成一定程度的拉應(yīng)力。在對(duì)混凝土進(jìn)行降溫的過(guò)程當(dāng)中,因?yàn)槭艿嚼鋮s的混凝土所產(chǎn)生的制約,就會(huì)在混凝土的內(nèi)部當(dāng)中產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力,但是,隨著混凝土溫度不斷的降低,實(shí)際的拉應(yīng)力就會(huì)不斷的提升,如果拉應(yīng)力大于混凝土抗裂能力的情況下,那么混凝土的表面就會(huì)出現(xiàn)裂縫的問(wèn)題。但是,如果混凝土的內(nèi)部濕度變化較小的話,那么表面的濕度又有很大的可能產(chǎn)生非常大的改變,所以,這也是形成裂縫的主要原因。

        混凝土材料自身有非常大的脆性特點(diǎn),而實(shí)際的抗拉強(qiáng)度還有抗壓的強(qiáng)度為1:10的比例,所以,在對(duì)施工原材料進(jìn)行運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程當(dāng)中還有進(jìn)行澆筑的過(guò)程當(dāng)中就會(huì)產(chǎn)生離析的問(wèn)題,還有的原材料沒有均勻的進(jìn)行配置從而致使有很大的不穩(wěn)定,所以就有很大的可能會(huì)致使混凝土產(chǎn)生裂縫的問(wèn)題。而出現(xiàn)混凝土裂縫的主要措施就是,一定要在進(jìn)行施工的過(guò)程當(dāng)中不斷的加強(qiáng)重視的程度,并且相關(guān)的工作人員一定要對(duì)溫度應(yīng)力的變化,準(zhǔn)確的有效的進(jìn)行掌控,施工的合理以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有效性對(duì)工程建設(shè)的工作起到非常關(guān)鍵的作用。

        三、溫度應(yīng)力的分析

        (一)根據(jù)溫度應(yīng)力的形成過(guò)程可分為以下三個(gè)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30d。這個(gè)階段的兩個(gè)特征:①水泥放出大量的水化熱;②混凝上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)中期:自水泥放熱作用基本結(jié)束時(shí)起至混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時(shí)止,這個(gè)時(shí)期中,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,在此期間混凝上的彈性模量變化不大。

        (3)晚期:混凝土完全冷卻以后的運(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)力相迭加。

        (二)根據(jù)溫度應(yīng)力引起的原因可分為兩類

        (1)自生應(yīng)力:邊界上沒有任何約束或完全靜止的結(jié)構(gòu),如果內(nèi)部溫度是非線性分布的,由于結(jié)構(gòu)本身互相約束而出現(xiàn)的溫度應(yīng)力。例如,橋梁墩身,結(jié)構(gòu)尺寸相對(duì)較大,混凝土冷卻時(shí)表面溫度低,內(nèi)部溫度高,在表面出現(xiàn)拉應(yīng)力,在中間出現(xiàn)壓應(yīng)力。

        (2)約束應(yīng)力:結(jié)構(gòu)的全部或部分邊界受到外界的約束,不能自由變形而引起的應(yīng)力。如箱梁頂板混凝土和護(hù)欄混凝土。

        這兩種溫度應(yīng)力往往和混凝土的干縮所弓l起的應(yīng)力共同作用。

        要想根據(jù)已知的溫度準(zhǔn)確分析出溫度應(yīng)力的分布、大小是一項(xiàng)比較復(fù)雜的工作。在大多數(shù)情況下,需要依靠模型試驗(yàn)或數(shù)值計(jì)算。

        四、溫度的控制和防止裂縫的措施

        (一)控制溫度的措施。a.采用改善骨料級(jí)配,用于硬性混凝土,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;b.拌合混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度;c一熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度,利用澆筑層面散熱;d.在混凝土中埋設(shè)水管,通人冷水降溫;e.規(guī)定合理的拆模時(shí)間,氣溫驟降時(shí)進(jìn)行表面保溫,以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度;f.施工中長(zhǎng)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。

        (二)改善約束條件的措施。加筋對(duì)大體積混凝土的溫度應(yīng)力影響很小,因?yàn)榇篌w積混凝土的含筋率極低。只是對(duì)一般鋼筋混凝土有影響。在溫度不太高及應(yīng)力低于屈服極限的條件下,鋼的各項(xiàng)性能是穩(wěn)定的,而與應(yīng)力狀態(tài)、時(shí)間及溫度無(wú)關(guān)。鋼的線脹系數(shù)與混凝土線脹系數(shù)相差很小,在溫度變化時(shí)兩者間只發(fā)生很小的內(nèi)應(yīng)力。由于鋼的彈性模量為混凝土彈性模量的7~15倍,當(dāng)內(nèi)混凝土應(yīng)力達(dá)到抗拉強(qiáng)度而開裂時(shí),鋼筋的應(yīng)力將不超過(guò)100-200kg/cm2因此,在混凝土中想要利用鋼筋來(lái)防止細(xì)小裂縫的出現(xiàn)很困難。但加筋后結(jié)構(gòu)內(nèi)的裂縫一般就變得數(shù)目多、間距小、寬度與深度較小了。而且如果鋼筋的直徑細(xì)而間距密時(shí),對(duì)提高混凝土抗裂性的效果較好?;炷梁弯摻罨炷两Y(jié)構(gòu)的表面常常會(huì)發(fā)生細(xì)而淺的裂縫,其中大多數(shù)屬于干縮裂縫。雖然這種裂縫一般都較淺,但它對(duì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐久性仍有一定的影響。

        為保證混凝土工程質(zhì)量,防止開裂,提高混凝土的耐久性,正確使用外加劑也是減少開裂的措施之一。例如使用減水防裂劑,筆者在實(shí)踐中總結(jié)出其主要作用為:a.混凝土中存在大量毛細(xì)孔道,水蒸發(fā)后毛細(xì)管中產(chǎn)生毛細(xì)管張力,使混凝土干縮變形。增大毛細(xì)孔徑可降低毛細(xì)管表面張力,但會(huì)使混凝土強(qiáng)度降低。這個(gè)表面張力理論早在六十年代就已被國(guó)際上所確認(rèn)。b.水灰比是影響混凝土收縮的重要因素,使用減水防裂劑可使混凝土用水量減少25%。c.水泥用量也是混凝土收縮率的重要因素,摻加減水防裂劑的混凝土在保持混凝土強(qiáng)度的條件下可減少15%的水泥用量,其體積用增加骨料用量來(lái)補(bǔ)充。d.減水防裂劑可以改善水泥漿的稠度,減少混凝土泌水,減少沉縮變形。e.提高水泥漿與骨料的粘結(jié)力,提高的混凝土抗裂性能。f.混凝土在收縮時(shí)受到約束產(chǎn)生拉應(yīng)力,當(dāng)拉應(yīng)力大于混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)裂縫就會(huì)產(chǎn)生。減水防裂劑可有效的提高的混凝土抗拉強(qiáng)度,大幅提高混凝土的抗裂性能。g.摻加外加劑可使混凝土密實(shí)性好,可有效地提高混凝土的抗碳化性,減少碳化收縮。h.摻減水防裂劑后混凝土緩凝時(shí)間適當(dāng),在有效防止水泥迅速水化放熱基礎(chǔ)上,避免因水泥長(zhǎng)期不凝而帶來(lái)的塑性收縮增加。i.摻外加劑混凝土和易性好,表面易摸平,形成微膜,減少水分蒸發(fā),減少干燥收縮。許多外加劑都有緩凝、增加和易性、改善塑性的功能,我們?cè)诠こ虒?shí)踐中應(yīng)多進(jìn)行這方面的實(shí)驗(yàn)對(duì)比和研究,比單純的靠改善外部條件,可能會(huì)更加簡(jiǎn)捷、經(jīng)濟(jì)。

        五、結(jié)語(yǔ)

        混凝土施工技術(shù)是確保水利工程施工質(zhì)量的關(guān)鍵,在施工期間應(yīng)加強(qiáng)對(duì)混凝土溫度的控制,采取有效預(yù)防措施,避免混凝土產(chǎn)生裂縫,以提高工程質(zhì)量,確保工程正常運(yùn)行。

        參考文獻(xiàn):

        [1]段文祥.探究混凝土施工中的裂縫控制策略[J].山西建筑,2017(26).

        [2]鄔曉光,俞向東.橋梁施工技術(shù)[M].西北工業(yè)大學(xué)出版社.

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