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文檔簡介
1、大體積混凝土施工裂縫產(chǎn)生原因及預(yù)防措施摘要:通過近幾年來的現(xiàn)場理論及查閱相關(guān)的技術(shù)資料,對混凝土裂縫產(chǎn)生的原因、現(xiàn)場混凝土溫度的控制和預(yù)防裂縫的措施進(jìn)展簡要的闡述。關(guān)鍵詞:大體積混凝土;裂縫;原因;預(yù)防措施1裂縫產(chǎn)生的原因分析混凝土中產(chǎn)生的裂縫有多種原因,主要是溫度和濕度的變化,混凝土的脆性和不均勻性,原材料不合格如堿骨料反映,模板變形,根底不均勻沉降等。混凝土硬化期間水泥放出大量水熱化熱,內(nèi)部溫度不段上升,在外表引起拉應(yīng)力,后期在降溫過程中,由于受到根底或老混凝上的約束,又會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力,當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂才能時(shí),即會出現(xiàn)裂縫。許多混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢,但外
2、表濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化。如養(yǎng)護(hù)不周、時(shí)干時(shí)濕,外表干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束,也往往導(dǎo)致裂縫?;炷潦且恢写嘈圆牧希箯?qiáng)度是抗壓強(qiáng)度的1/10左右,短期加荷時(shí)的極限拉伸變形也只有0.61.0104,長期加荷時(shí)的極限拉伸變形也只有1.22.0104。由于原材料不均勻,水灰比不穩(wěn)定,及運(yùn)輸和澆注過程中的離析現(xiàn)象,在同一塊混凝土中其拉強(qiáng)度又是不均勻的,存在著許多抗拉才能很低,易于出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。在鋼筋混凝土中,拉應(yīng)力只要是由鋼筋來承擔(dān),混凝土只是承受壓應(yīng)力。在素混凝土內(nèi)或鋼筋混凝土的邊緣部位假設(shè)構(gòu)造出現(xiàn)了拉應(yīng)力,那么須依靠混凝土自身承擔(dān)。一般設(shè)計(jì)中均要求不出現(xiàn)拉應(yīng)力或者只出現(xiàn)很小的
3、拉應(yīng)力,但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運(yùn)轉(zhuǎn)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,因此掌握溫度應(yīng)力的變化規(guī)律對于進(jìn)展合理的構(gòu)造設(shè)計(jì)和施工極為重要。2溫度應(yīng)力的分析溫度應(yīng)力的形成過程可分為以下三個(gè)階段:1早期:自澆筑混凝土開始至水泥放熱根本完畢,一般約30天。這個(gè)階段有兩個(gè)特征,一是水泥放出大量的水化熱,二是混凝土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)形成剩余應(yīng)力。2中期:自水泥放熱作用根本完畢時(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)力與早期形成的剩余應(yīng)力相疊加,在此期間混凝土上的彈性模量變化不大
4、。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)力與前兩種的剩余應(yīng)力相疊加。根據(jù)溫度應(yīng)力引起的原因可分為兩類:1自生才能:沒有任何約束或完全靜止的構(gòu)造,假設(shè)內(nèi)部溫度是非線性分布的,由于構(gòu)造本身互相約束而出現(xiàn)的溫度應(yīng)力。例如,橋梁墩身,構(gòu)造尺寸相對較大,混凝土冷卻時(shí)外表的溫度低,內(nèi)部溫度高,在外表出現(xiàn)拉應(yīng)力,在中間出現(xiàn)壓應(yīng)力。2約束才能:構(gòu)造的全部或部分邊界受到外界的約束,不能自由變形而一起的應(yīng)力,如箱梁頂板混凝土和護(hù)攔混凝土;這兩種溫度應(yīng)力往往和混凝土上的干縮所引起的應(yīng)力共同作用;想要根據(jù)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,
5、需要依靠模型試驗(yàn)或數(shù)值計(jì)算,混凝土的徐變使溫度應(yīng)力有相當(dāng)大的松弛,計(jì)算溫度應(yīng)力時(shí),必須考慮徐變的影響,詳細(xì)計(jì)算這里就不再細(xì)述。3溫度的控制和防止裂縫的措施為了防止裂縫,可以從控制溫度和改善約束條件兩個(gè)方面著手,現(xiàn)場常用的措施如下: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攪拌混凝土?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,最好控制在500以內(nèi),以便于外表散熱;第二層澆筑必須在第一段砼初凝前澆筑完畢。4根據(jù)混凝土澆注面積,在混凝土上中下部設(shè)置一定數(shù)量測溫管,定時(shí)測定內(nèi)外溫度,前4天每2h測一次,57天每4h
6、測一次,815天每天一次,并及時(shí)記錄,確?;炷羶?nèi)外溫差控制在25以內(nèi),做到及時(shí)觀察,出現(xiàn)溫度超偏,可通過調(diào)整養(yǎng)護(hù)方式來降低溫差。5規(guī)定合理的拆模時(shí)間,以免混凝土外表發(fā)生急劇的溫度梯度,加強(qiáng)保溫養(yǎng)護(hù)措施,現(xiàn)場通常采取措施為混凝土澆注后先覆蓋一層塑料薄膜,用麻袋裝鋸末,厚度80100進(jìn)展中層覆蓋,最后覆蓋12層100厚巖棉被。6夏季施工中長期暴露的混凝土澆筑塊外表及側(cè)邊,設(shè)置專人撒水養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14d,有條件的應(yīng)對根底側(cè)邊進(jìn)展覆土掩蓋,防止內(nèi)部水分蒸發(fā)過快,產(chǎn)生裂縫。改善約束條件的措施是:1合理地分區(qū)分塊。2防止根底過大起伏。3合理的安排施工工序,防止過大的高差和側(cè)面長期暴露。此外,改善混凝土
7、的性能,進(jìn)步抗裂才能,加強(qiáng)養(yǎng)護(hù),防止外表干縮,特別是保證混凝土的質(zhì)量對防止裂縫是非常重要,應(yīng)特別主注意防止產(chǎn)生貫穿裂縫,出現(xiàn)后要恢復(fù)其構(gòu)造的整體性是非常困難的,因此施工中應(yīng)以預(yù)防貫穿性裂縫的發(fā)生為主。在混凝土澆筑初期,由于水化熱的散發(fā),外表引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力,此時(shí)外表溫度亦較氣溫為高,此時(shí)撤除模板,外表溫度驟降,必然引起溫度梯度,從而在外表附加一拉應(yīng)力,與水化熱應(yīng)力疊加,再加上混凝土干縮,外表拉應(yīng)力到達(dá)很大的數(shù)值,就有導(dǎo)致裂縫的危險(xiǎn)。但假設(shè)在撤除模板后及時(shí)在外表覆蓋一些輕型保溫材料,如泡沫海綿等,對于防止混凝土外表產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力,具有顯著的效果。加筋對大體積混凝土的溫度應(yīng)力影響很小,因?yàn)榇篌w
8、積混凝土的含筋率極低,只是對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,而與應(yīng)力狀態(tài)、時(shí)間及溫度無關(guān)。鋼的線脹系數(shù)與混凝土的線脹系數(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715倍,當(dāng)內(nèi)混凝土應(yīng)力到達(dá)抗拉強(qiáng)度而開裂時(shí),鋼筋的應(yīng)力將不超過100200kg/2,因此,在混凝土中想要利用鋼筋來防止細(xì)小裂縫的出現(xiàn)很困難,但加筋后構(gòu)造內(nèi)的裂縫一般就變的數(shù)目多、間距孝寬度與深度較小了。為了保證混凝土工程質(zhì)量,防止開裂,進(jìn)步混凝土的耐久性,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,在理論中總結(jié)出其主要作用為:1混
9、凝土中存在大量的毛細(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)管外表張力,但會使混凝土強(qiáng)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(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補(bǔ)充。4摻加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。5外加劑混凝土和易性好,外表易抹平,形成微膜,減少水分蒸發(fā),減少枯燥收縮。許多外加劑都有緩凝、增加和易性、改善塑性功能,我們在工程理論中應(yīng)多進(jìn)展這方面的研究,比單純改善外部條件,可能會更
10、加簡潔、經(jīng)濟(jì)。4混凝土的早期養(yǎng)護(hù)理論證明,混凝土常見的裂縫,大多數(shù)是不同深度的外表裂縫,其主要原因是溫度梯度造成的,寒冷地區(qū)的溫度驟降也是容易形成裂縫的。因此說混凝土的保溫對防止外表早期裂縫尤其重要;從溫度應(yīng)力觀點(diǎn)出發(fā),現(xiàn)場保溫應(yīng)到達(dá)下述要求:1防止混凝土內(nèi)外溫度差及混凝土外表梯度,防止外表裂縫。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的使用期的穩(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。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)等原因常常引起水分損失,從而推延或防礙水泥的水化,外表混凝土最容易而且直承受到這種不利影響。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)該實(shí)在重視起來
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