混凝土構件溫度裂縫產(chǎn)生的原因及控制措施

高翠娟　唐　紅

摘 要:混凝土廣泛使用于工程建設中,裂縫現(xiàn)象時有發(fā)生,對凝土溫度應力重視不夠是原因之一,下面對施工中混凝土裂縫的原因與控制做些探討。

關鍵詞:混凝土;溫度;裂縫

1 裂縫產(chǎn)生的原因,主要是溫度和濕度的變化,混凝土的脆性和不均勻性,結構不合理,原材料不合格,模板變形,基礎不均勻沉降等,在鋼筋混凝土中,拉應力主要由鋼筋承擔,混凝土只承受壓應力,在素混凝土內(nèi)或鋼筋混凝土的邊緣部位如果結構內(nèi)出現(xiàn)了拉應力,則須依靠混凝土自身承擔,在施工中混凝土由最高溫度冷卻到使用期的穩(wěn)定溫度,往往在混凝土內(nèi)部引起相當大的拉應力,有時溫度應力可超過其它外荷載所引起的應力,因此掌握溫度應力的變化規(guī)律尤為重要。

2 溫度應力的分析

2.1 溫度應力的形成分三個階段:

早期:自澆筑混凝土開始至水泥放熱基本結束,約30天,階段特征:水泥放出大量的水化熱,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)形成殘余應力。中期:自水泥放熱結束起至混凝土冷卻至穩(wěn)定溫度為止,這一時期的溫度應力主要因混凝土的冷卻及外界氣溫變化引起,這些應力與前期殘余應力疊加,此期混凝土的彈性模量變化不大。晚期:混凝土完全冷卻后的動轉時期,溫度應力主要是外界氣溫變化所致,這些應力與前兩期的應力相迭加。

2.2 根據(jù)溫度應力引起的原因分為兩類:

自生應力:邊界上沒有任何約束或完全靜止的結構,如果內(nèi)部溫度呈線性分布,由于結構本身互相約束出現(xiàn)的溫度應力,如橋梁墩身,表面產(chǎn)生拉應力,中間產(chǎn)生壓應力。約束應力:結構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力,如護欄混凝土。這兩種溫度應力往往和混凝土的干縮所引起的應力共同作用。

3 溫度的控制和預防裂縫的措施。

3.1 溫度的控制措施:改善骨料級配,采用干硬性混凝土,摻混合料,加引氣劑等措施,以減少混凝土中的水泥用量;拌合混凝土時加水不或用水將碎石冷卻以降低混凝土 的澆筑溫度;熱天澆筑混凝土時減少澆筑厚度,利用澆筑層面散熱;在混凝土中埋設水管,通入冷水降溫;規(guī)定合理的拆模時間,氣溫驟降時進行保溫,以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度;冬季對施工中暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結構采取保溫措施。

3.2 改善約束條件的措施:合理地分縫分塊;避免基礎過大起伏;合理按排施工工序,避免過大的溫差和側面長期暴露。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,特別是保證混凝土的質量對防止裂縫很重要,施工中應以預防貫穿性裂縫為主。在混凝土的施工中,當混凝土溫度高于氣溫時應適當考慮拆模時間,以免引起混凝土表面的早期裂縫。在混凝土澆筑初期,在拆模后及時在表面覆蓋輕型保溫材料,對于防止混凝土表面產(chǎn)生過大的拉應力顯著效果。加筋對大體積混凝土的溫度影力影響很小,因為大體積混凝土的配筋率低,對一般的鋼筋混凝土有影響。但加筋后結構內(nèi)的裂縫一般變得數(shù)目多,間距小,寬度和深度較小,如果鋼筋的直徑細而間距密時,對提高混凝土抗裂性較好。正確使用外加劑也是減少裂縫的措施之一。例如使用減水防裂劑。許多外加劑都有緩凝,增加和易性,改善塑性的功能,在工程實踐中應多進行這方面的實驗和研究,比單純地靠改善外部條件會更加簡捷,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是不同深度的表面裂縫,其主要成因是溫度梯度而致,寒冷地區(qū)的溫度驟降也易形成裂縫。因此混凝土的保溫對防止表面早期裂縫十分重要。從溫度應力考慮,保溫應達到下述要求: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;防止混凝土超冷,應設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;防止舊混凝土過冷,以減少與新混凝土間的約束。適宜的溫濕度是相互關聯(lián)的,混凝土的保溫措施也有保濕的效果,從理論上而言,新澆混凝土中所含水分完全可以滿足水泥水化的要求。但由于蒸發(fā)等原因常引起水分損失,從而推遲或妨礙水泥的水化,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)護的關鍵時期,在施工中應重視起來。以上對混凝土施工溫度與裂縫之間的關系進行的初步探討,在實踐中的應用效果也比較好,具體施工中我們要多觀察,多分析,多總結,混凝土的裂縫問題最終還是可以解決的。