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        淺論混凝土的溫度與裂縫關(guān)系

        2019-10-20 02:05:43檀素麗
        廣告大觀 2019年7期
        關(guān)鍵詞:溫度應(yīng)力控制裂縫

        檀素麗

        摘要:混凝土已廣泛應(yīng)用于工程建筑之中。本文通過分析混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因及溫度應(yīng)力,闡述了現(xiàn)場混凝土溫度的控制和預(yù)防裂縫的措施。

        關(guān)鍵詞:混凝土;溫度應(yīng)力;裂縫;控制

        混凝土在現(xiàn)代工程建設(shè)中占有重要地位,而混凝土裂縫較為普遍,常出現(xiàn)的溫度裂縫,影響到建筑結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性,因此,對混凝土溫度與裂縫關(guān)系分析,并進行溫度應(yīng)力及溫度控制具有重要意義。

        1.裂縫成因

        混凝土中產(chǎn)生裂縫有多種原因,主要有溫度和濕度的變化,混凝土的脆性和不均勻性,以及結(jié)構(gòu)不合理,原材料不合格(如堿骨料反應(yīng)),模板變形,基礎(chǔ)不均勻沉降等。

        而溫度變化主要是因為混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱,內(nèi)部溫度不斷上升,在表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過程中,由于受到基礎(chǔ)或老混凝上的約束,又會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力。當這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時,即會出現(xiàn)裂縫。

        2.溫度應(yīng)力分析

        2.1根據(jù)溫度應(yīng)力的形成過程可分為以下三個階段:

        早期:自澆筑混凝土開始至水泥放熱基本結(jié)束,一般約30天。這個階段的兩個特征,一是水泥放出大量的水化熱,二是混凝土彈性模量的急劇變化。由于彈性模量的變化,這一時期在混凝土內(nèi)形成殘余應(yīng)力。

        中期:自水泥放熱作用基本結(jié)束時起至混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時止,這個時期中,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。

        晚期:混凝土完全冷卻以后的運轉(zhuǎn)時期。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。

        2.2根據(jù)溫度應(yīng)力引起的原因可分為兩類:

        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,柱身,結(jié)構(gòu)尺寸相對較大,混凝土冷卻時表面溫度低,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。

        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欄混凝土。

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

        3.溫度的控制和防止裂縫的措施

        為了防止裂縫,減輕溫度應(yīng)力可以從控制溫度和改善約束條件兩個方面著手。

        3.1控制溫度的措施如下:

        (1)采用改善骨料級配,用干硬性混凝土,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;

        (2)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;

        (3)熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度,利用澆筑層面散熱;

        (4)在混凝土中埋設(shè)水管,通入冷水降溫;

        (5)規(guī)定合理的拆模時間,氣溫驟降時進行表面保溫,以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度;

        (6)施工中長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。

        3.2改善約束條件的措施是:

        (1)合理的分縫分塊;

        (2)避免基礎(chǔ)過大起伏;

        (3)合理的安排施工工序,避免過大的高差和側(cè)面長期暴露。

        此外,改善混凝土的性能,提高抗裂能力,加強養(yǎng)護,防止表面干縮,應(yīng)特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫,出現(xiàn)后要恢復(fù)其結(jié)構(gòu)的整體性是十分困難的,因此施工中應(yīng)以預(yù)防貫穿性裂縫的發(fā)生為主。

        3.3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,其主要作用為:

        (1)混凝土中存在大量毛細孔道,水蒸發(fā)后毛細管中產(chǎn)生毛細管張力,使混凝土干縮變形。增大毛細孔徑可降低毛細管表面張力,但會使混凝土強度降低。

        (2)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%。

        (3)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補充。

        (4)減水防裂劑可以改善水泥漿的稠度,減少混凝土泌水,減少收縮變形。

        (5)提高水泥漿與骨料的粘結(jié)力,提高的混凝土抗裂性能。

        (6)混凝土在收縮時受到約束產(chǎn)生拉應(yīng)力,當拉應(yīng)力大于混凝土抗拉強度時裂縫就會產(chǎn)生。減水防裂劑可有效的提高的混凝土抗拉強度,大幅提高混凝土的抗裂性能。

        (7)摻加外加劑可使混凝土密實性好,可有效地提高混凝土的抗碳化性,減少碳化收縮。

        (8)摻減水防裂劑后混凝土緩凝時間適當,在有效防止水泥迅速水化放熱基礎(chǔ)上,避免因水泥長期不凝而帶來的塑性收縮增加。

        (9)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,在工程實踐中應(yīng)多進行這方面的實驗對比和研究,比單純的靠改善外部條件,可能會更加簡捷、經(jīng)濟。

        4.混凝土的早期養(yǎng)護

        實踐證明,混凝土常見的裂縫,大多數(shù)是不同深度的表面裂縫,其主要原因是溫度梯度造成,寒冷地區(qū)的溫度驟降也容易形成裂縫。因此說混凝土的保溫對防止表面早期裂縫尤其重要。

        從溫度應(yīng)力觀點出發(fā),保溫應(yīng)達到下述要求:

        1)防止混凝土內(nèi)外溫度差及混凝土表面梯度,防止表面裂縫。

        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使用期的穩(wěn)定溫度。

        3)防止老混凝土過冷,以減少新老混凝土間的約束。

        混凝土的早期養(yǎng)護,主要目的在于保持適宜的溫濕條件,以達到兩個方面的效果,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。一方面使水泥水化作用順利進行,以期達到設(shè)計的強度和抗裂能力。

        5.結(jié)束語

        以上對混凝土的施工溫度與裂縫之間的關(guān)系進行了理論和實踐上的初步探討,雖然學(xué)術(shù)界對于混凝土裂縫的成因和計算方法有不同的理論,但對于具體的預(yù)防和改善措施意見還是比較統(tǒng)一,同時在實踐中的應(yīng)用效果也是比較好的,具體施工中要靠我們多觀察、多比較,出現(xiàn)問題后多分析、多總結(jié),結(jié)合多種預(yù)防處理措施,混凝土的裂縫是可以避免的。

        參考文獻:

        [1]? 韓少清.混凝土施工中溫度控制與裂縫的關(guān)系[J].工程與技術(shù),2012(4)-382

        [2]? 林多鎖.淺談混凝土施工溫度與裂縫的關(guān)系[J].工程科技,2016(6)-244

        (作者單位:河北科技學(xué)院)

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