【淺析大壩混凝土溫控預裂措施5800字（論文）】

大壩混凝土溫控預裂措施研究目錄TOC\o"1-2"\h\u118431.引言 1126592大壩混凝土結構裂縫的類型及其檢測分析 2144862.1概述 2206732.2大壩混凝土結構裂縫的類型 283112.3大壩混凝土結構裂縫的成因 3178933大壩混凝土預裂的形成機理 4164773.1混凝土表面裂縫 4223683.2混凝土深層裂縫 4274003.3混凝土基礎貫穿裂縫 587473.4混凝土裂縫產生 5291494大壩溫控預裂控制措施 52934.1選擇合理的結構形式，合理分縫分塊 5325504.2合理選擇原材料，優(yōu)化混凝土配合比 6196574.3加強混凝土施工質量管理，改善混凝土性能 6274894.4大壩混凝土的養(yǎng)護 776214.5保溫養(yǎng)護的其他要求 7117805總結 8摘要：在大壩混凝土結構施工過程中，內外溫度變化明顯，在凝固過程中，混凝土產生溫度應力，混凝土本體或表面出現裂縫，對其發(fā)生和發(fā)展進行了分析研究。了解開裂機理和內外溫度變化規(guī)律掌握大壩混凝土的力學性能和開裂機理，實施溫控防裂，是混凝土結構設計和施工的關鍵措施，可以有效防止開裂。關鍵詞：大壩混凝土；裂縫；溫度應力1.引言在水利工程建設中，水工混凝土結構裂縫是一種非常普遍的現象。有的裂縫只影響建筑物的外觀，有的影響建筑物的使用功能和耐久性，降低建筑物的使用壽命。建筑物，甚至完全失去其使用功能。通過對江蘇省泰興市馬店泵站的現場安全檢查，發(fā)現泵站下游存在多處裂縫。除新石梁河大壩側墻外，每個橋墩均存在1~3處裂縫。沙營河工程鄭埠口大壩墩存在45處裂縫。在新大壩上發(fā)現了三條橫向裂縫。觀音寺大門地下室共發(fā)現127處裂縫，其中24處為裂縫。新宿樞紐北門地下室及混凝土邊坡流水段存在42條裂縫。仙縣大壩左岸樞紐左洞底部存在裂縫。湖北省漢江公路上下船大壩出現裂縫。漢江杜家臺引大壩底板、翼墻、門槽、胸墻等部位出現裂縫。因此，研究裂縫產生的原因和危害程度不僅具有重要的學術價值，而且對企業(yè)的科學管理和決策具有重要的實用價值。2大壩混凝土結構裂縫的類型及其檢測分析2.1概述在實際工程中，水工混凝土結構的裂縫形式不同，原因復雜，影響不同。在裂縫的檢測和分析中，通常很難做出正確的判斷。本章根據裂縫產生的原因、不同類型裂縫的類型和特點對裂縫進行了分類和描述，并分析了水工混凝土裂縫產生的主要原因。2.2大壩混凝土結構裂縫的類型水工混凝土結構中存在許多不同類型的裂縫，包括微裂縫和宏觀裂縫。為了準確判斷水工混凝土結構的裂縫，有必要對裂縫產生的原因和類型進行綜合分析。描述損害的性質和程度以及活動的性質、方向和形式。根據裂縫產生的原因，可分為壓力應力裂縫、溫度裂縫、收縮裂縫、強迫位移裂縫、結構裂縫、砌體裂縫、預應力裂縫、裝配裂縫、耐久性裂縫和橫向裂縫。根據裂縫形成的時間，可分為早期、中期和晚期三種類型。其中：（1）當混凝土強度達不到設計要求時，第一道裂縫通常在一個月內出現；（2）由于設計或施工原因，平均裂縫出現在6個月內。（3）晚期裂紋是指已經超過12年的裂紋，主要由意外裂紋或自然腐蝕等外部因素引起。根據活動斷層的特征，可將其分為死亞穩(wěn)斷層和不穩(wěn)定亞穩(wěn)斷層。其中：（1）死裂紋的寬度和長度趨于穩(wěn)定，呈間歇性發(fā)展。（2）亞穩(wěn)裂紋寬度隨季節(jié)或某些因素呈周期性變化，但長度變化緩慢。（3）隨著外界因素的變化，裂紋的寬度和長度是不穩(wěn)定的。根據裂縫的破壞程度，可分為弱裂縫、嚴重裂縫和危險裂縫。其中，（1）弱裂縫是指對結構強度和穩(wěn)定性影響很小的裂縫，（2）嚴重裂縫是指降低結構強度和穩(wěn)定性的裂縫，（3）危險裂縫是指結構強度和穩(wěn)定性的穩(wěn)定性。裂縫具有穩(wěn)定性和耐久性，降低到臨界值以下。根據裂縫的特征（裂縫寬度、裂縫長度和裂縫深度），可將其分為表面裂縫、淺層裂縫、深層裂縫和穿透性裂縫。其中：（1）表面裂縫主要指混凝土表面裂縫；（2）淺層裂縫主要指混凝土內部的深層裂縫；（3）深裂縫主要指混凝土內部的一些裂縫。表面裂紋影響結構的安全性。（4）貫通裂縫是指延伸至結構整個表面，將結構分隔開來，嚴重影響結構安全性和抗?jié)B性的裂縫。裂縫可分為水平裂縫、垂直裂縫、縱向裂縫、橫向裂縫、傾斜裂縫、徑向裂縫等。2.3大壩混凝土結構裂縫的成因2.3.1受彎裂縫從水工混凝土結構的基本原理可以看出，受彎構件的橫截面由受拉區(qū)和受壓區(qū)組成（圖2-1）。由于混凝土結構的抗拉強度不好，混凝土基本不能承受拉應力，鋼筋承受全部拉力。因此，即使在正常使用的限制下，一些受彎構件也會出現裂縫（圖2-2）。(a)受彎構件的拉、壓應力區(qū)(彈性階段)(b)裂縫截面的應力狀態(tài)圖2-l受彎構件的截面應力及裂縫圖2-2受彎裂縫形態(tài)彎曲裂縫通常垂直于主拉應力的方向（即鋼筋的縱向），并首先出現在最大內力處。如果內力相同，裂縫首先出現在混凝土抗拉強度的最弱部分。裂紋呈楔形，裂紋在應力區(qū)邊緣較寬，而裂紋在應力區(qū)邊緣較寬。裂縫寬度反映了鋼筋和混凝土之間的應力差，即鋼筋的應力豐度。因此，在正常使用期間，控制鋼筋的應力狀態(tài)時，裂縫寬度不會太大。主要原因是配筋不足、荷載超限、鋼筋變形、鋼筋強度不足等。2.3.2受壓裂縫當作用效應引起的壓應力達到混凝土的抗壓強度時，受壓變形超過極限而破壞。由于壓力引起側向膨脹（泊松比，裂縫通常沿主壓應力跡象方向（豎向）發(fā)生，將混凝土切割成為許多縱向受力的微小柱體，最后因這些微柱的壓毀而破壞（圖2-3）。(a)壓力作用下的縱向裂縫(b)混凝土的受壓破壞圖2-3混凝土的受壓裂縫及破壞壓裂發(fā)生在受壓構件的壓應力最大且裂縫方向與主壓應力軌跡平行的地方。產生壓縮裂縫的原因多為荷載過大、壓力過大、混凝土強度不足、混凝土局部缺陷、環(huán)箍約束不足等。3大壩混凝土預裂的形成機理3.1混凝土表面裂縫混凝土表面裂縫和溫度裂縫的產生機理受混凝土溫度變形的制約。一般來說，混凝土壩有兩種約束，一種是澆筑混凝土。在混凝土澆筑的初始階段，水化熱會導致膨脹，膨脹僅限于巖石或舊混凝土，導致壓應力降低，但在初始階段，當混凝土的彈性模量較小時，會發(fā)生塑性膨脹。3.2混凝土深層裂縫深層裂縫產生的原因和機理：混凝土深層裂縫主要是由于混凝土結構的冷卻、內外溫差大和相互制約造成的。相反，如果澆筑過程中混凝土的溫度過高，混凝土由于水泥的水化熱而冷卻和收縮，但沒有采取措施減少對舊混凝土的厚墊層和絕緣層的約束，所有或部分約束將通過：深裂縫，有時在地基中，混凝土墊層或其他外部結構，在2-3個月或更長時間內破壞混凝土結構的完整性。例如，如果地基長期不回填，就會受到風、陽光或寒冷的影響。另一種方法是將預制件澆注在伸縮縫的底部，以限制變形溫度。冷卻過程中經常出現深裂紋。對于蒸汽養(yǎng)護預制構件，混凝土冷卻控制不嚴格，冷卻速度過快，混凝土表面會劇烈冷卻。受鋼筋或輪胎模具的限制，很容易對混凝土表面或組件造成損壞。3.3混凝土基礎貫穿裂縫與混凝土表面裂縫一樣，是由于混凝土的收縮變形和混凝土本身非線性溫度場的限制，或由于溫度突然下降，混凝土表面大幅度冷卻，迅速降溫，混凝土表層受到影響，約束內的熱混凝土產生溫度應力，當溫度應力大于同齡混凝土的抗拉強度時，就會出現表面裂縫。然而，這些裂縫通常不會形成很深的裂縫或貫穿裂縫，除非有其他因素影響。基礎穿透裂縫危害最大，引起應力重新分布，改變結構的應力條件，嚴重影響結構的完整性、穩(wěn)定性、滲透性、耐久性和承載力。鋼筋混凝土暴露于外界，加速鋼筋的腐蝕，威脅構筑物或建筑物的安全。3.4混凝土裂縫產生水泥水化熱引起的絕熱溫升，與混凝土單位體積中水泥用量和水泥品種有關，并隨混凝上的齡期按指數關系增長，一般在10d-12d接近于最終絕熱溫升。但由于結構物有一個自然散熱條件，實際上混凝土內部的最高溫度，多數發(fā)生在混凝土澆筑后的最初3d-5d，混凝土溫度的升高，特別是大壩混凝土，施工階段外部溫度的變化對混凝土的影響更大，層混凝土與內部混凝土之間的溫度梯度很容易產生開裂。特別是大壩混凝土施工，對大壩混凝土施工極為不利，實際工程中應盡量避免在惡劣天氣條件下施工，因此大壩混凝土施工應科學組織，避免造成不適當的影響。4大壩溫控預裂控制措施4.1選擇合理的結構形式，合理分縫分塊根據混凝土壩施工的特點，混凝土壩基礎的設計不僅滿足設計技術要求，而且還滿足以下要求：混凝土基礎選用中、低強度混凝土，并選擇C20VC35作為強度等級，考慮混凝土強度在今后的應用。除了滿足地基承載力和結構要求外，基礎加固還必須與混凝土壩的施工方法相結合，如混凝土澆筑、泵送或非泵送混凝土澆筑等。通過結構加固控制由水熱引起的溫度應力和熱裂縫的加固。合理配筋可以提高混凝土的極限抗拉強度。當鋼筋直徑較小，鋼筋間距較大時，混凝土的抗裂性和抗裂性應得到提高。4.2合理選擇原材料，優(yōu)化混凝土配合比最佳混凝土配合比考慮如下：選擇水泥?？紤]到低溫、高強、低熱礦渣水泥的要求，一般選用中溫硅酸鹽水泥，并摻入一定量的粉煤灰。就混凝土而言，除了抗裂性、抗凍融性、耐磨性、耐腐蝕性和耐環(huán)境性外，還必須考慮混凝土的收縮。我國許多高溫粉煤灰摻燒工程都取得了良好的效果。粉煤灰具有一定的活性。一定量的粉煤灰可以替代等量的水泥。通過減少水泥用量，可以大大降低混凝土的水化熱，改善混凝土的粘塑性和可泵性。此外，根據大壩混凝土強度的特點，初期強度在高溫下迅速增加，后期強度逐漸增加，這主要是由于水泥在高溫下快速水化所致。摻加粉煤灰可以提高混凝土的后期強度，但初始抗拉強度和最終抗拉強度略有下降。因此，在工程中，粉煤灰常被用作混凝土的外加劑。加入混合物。它由引氣劑、減水劑、緩凝劑、早老化改進劑等物質組成。氣泡的作用是通過在混凝土中產生許多小氣泡來提高混凝土的抗凍融性。在恒溫恒力的條件下，可減少用水量，節(jié)約水泥，降低保溫溫升。礦物水泥可以延緩水泥的水化速度，提高水化速度。膨脹劑具有降低混凝土坍落度損失的特性，能有效減少骨料堿反應造成的損害，減少水化熱引起的收縮，混凝土坍落度損失能防止混凝土結構開裂，提高混凝土的耐久性和養(yǎng)護條件，提高膨脹劑的質量和用量。4.3加強混凝土施工質量管理，改善混凝土性能混凝土施工環(huán)境多樣、隨機，主客觀因素直接影響混凝土結構質量，加強混凝土施工質量控制，科學施工，施工各環(huán)節(jié)均能達到設計要求。注意施工前的準備工作。根據設計要求，應配備各種施工設備和監(jiān)控設備，并在施工前進行檢查，使各種設備立即投入運行，使混凝土施工過程中的溫度控制達到設計要求?？刂苹炷涟韬衔锏臏囟?。在混凝土的各種原料中，石的比熱小，但每立方米混凝土的石重量最大，水的比熱最大，但重量只是零頭。因此，石料和水的溫度對出機混凝土的溫度影響最大。為了降低機器的溫度，最有效的方法是降低石材的溫度，在高溫施工的情況下，可以在碎石場上放置一個遮陽篷，以阻擋陽光直射。調整灌溉溫度。從攪拌機卸料、卸料、泵送、澆注和振搗后，通常采取季節(jié)性措施降低混凝土溫度，減少結構內外溫差，然后開始覆蓋。整個輸電管道采用秸稈填料，輸送過程中經常噴冷水降低管道溫度。減少混凝土外露面積，提高供水速度，縮短澆水時間。冬季施工時施工結構厚度1.0m以上的大規(guī)格混凝土時，施工時需要保溫管和保溫保養(yǎng)，在混凝土達到允許的臨界強度之前防止凍害。改進混合工藝。使用沙盤攪拌混凝土時，可以改變順序，先混合水、水泥和沙子，然后加入石子攪拌，這種方法也稱為二次進料法。這種攪拌工藝的主要優(yōu)點是沒有泌水現象，可以有效防止水在石材和水泥砂漿表面的集中，使硬化的界面過渡層結構致密，結合力強。4.4大壩混凝土的養(yǎng)護4.6.1表面保溫絕緣主要是表面絕緣體，其目的是減小混凝土表面與內部的溫差，降低表面溫度，防止表面裂縫的發(fā)生。無論是在室溫還是負溫下施工，混凝土表面都必須覆蓋一層絕緣層。常溫保溫層可緩沖混凝土表面因大氣溫度變化或雨水侵襲引起的溫度效應，負保溫層根據工程位置和溫度條件確定，以控制外界與外界的溫差。4.6.2養(yǎng)護大壩混凝土的養(yǎng)護也是防裂重要環(huán)節(jié)，一般有下列要求：保溫養(yǎng)護措施，使混凝土澆筑塊的內外溫差及降溫速度，滿足溫控設計指標的要求。保溫養(yǎng)護的時間，應根據溫度應力(包括混凝土收縮產生的應力)加以控制確定，保溫時間不宜偏早，保溫最有利時間選擇，應從混凝土降溫時開始，綜合以下幾個方面：混凝土在高溫階段基本處于受壓狀態(tài)。此時，混凝土表面的拉應力非常小，混凝土開裂的可能性非常小。如果保溫在高溫階段開始，這實際上是混凝土的蓄熱，這將提高混凝土的最高溫度?；炷翂蔚酿B(yǎng)護期不少于30天，保溫層應逐層清除。為了保持溫暖，混凝土表面必須始終保持濕潤。濕度可以提高混凝土表面的抗裂性。工程實踐表明，濕養(yǎng)護混凝土的極限應力值比干養(yǎng)護混凝土高20%～50%。4.5保溫養(yǎng)護的其他要求除了現有的工程措施外，還應在工程實踐中應用計算機信息處理技術，實現信息管理。大壩混凝土保溫過程中，應監(jiān)測大體積混凝土的內外溫差和冷卻速度。內外溫度及溫度變化與人工檢測相結合，實時科學調整保溫措施，使混凝土內外溫差最大化，加熱和冷卻速率可在控制范圍內確定。在混凝土壩的養(yǎng)護過程中，如果不采取強制冷卻和不均勻冷卻措施，混凝土壩容易出現裂縫?；炷翂问┕ぶ饕捎娩撃０搴湍灸０?。使用模具時，應在模具外采取保溫措施，以滿足保溫和維護的需要。使用木模板時，應使用木模板作為保溫材料，木模板的拆除時間應根據保溫和維護要求確定。模板拆除后，無論是鐵模板還是木模板，均應采取防寒、防潮、冷卻、干燥等措施。5總結大壩混凝土溫度開裂的機理是混凝土中水泥砂漿和骨料的熱膨脹系數不同，溫度升高發(fā)展，從而形成界面裂縫，界面裂縫延伸到水泥砂漿中。在隨后的冷卻過程中，水泥砂漿的界面裂縫和微裂縫不斷發(fā)生，可發(fā)展成宏觀裂縫，導致混凝土結構破壞，溫度裂縫引起其他有害物質，導致混凝土裂縫。溫度應力計算對于大