混凝土溫度裂縫成因探析及防治

混凝土溫度裂縫成因探析及防治

【論文關鍵詞】混凝土溫度裂縫  成因 防治
文摘要】混凝土在現代工程建設中占有重要地位，而混凝土的裂縫較為普遍，特別是在水利水電工程建設中，混凝土裂縫幾乎無處不在。盡管我們在施工中采取各種措施，小心謹慎，但裂縫仍然時有發生。究其原因，人們對混凝土溫度應力的變化注意不夠是原因之一。在大體積混凝土中，溫度應力是產生裂縫的主要因素之一，這就反映了混凝土施工溫度控制具有重要意義。這主要是由于兩方面的原因，首先，在施工中混凝土膠凝材料水化時產生水化熱，結構產生溫度應力而出現溫度裂縫，影響結構的整體性和耐久性；其次，在工程運行過程中，溫度的變化對結構的應力狀態具有顯著的、不容忽視的影響。目前人們遇到的主要是施工中產生的溫度裂縫，本文對混凝土施工中裂縫的成因和處理措施作如下初步探討。
　　1.裂縫的成因
　　混凝土產生裂縫有多種原因，主要因素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、模板變形和基礎不均勻沉降等。
　　混凝土在硬化期間水泥產生大量水化熱，內部溫度不斷上升，在混凝土表面引起拉應力。后期在降溫過程中，由于受到基礎或老混凝土的約束，又會在混凝土內部出現拉應力。氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應力，當這些拉應力超出混凝土的抗裂能力時，即會出現裂縫。
　　許多混凝土的內部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發生劇烈變化，如養護不當、時干時濕，表面干縮變形受到內部混凝土體的約束，也往往產生裂縫。
　　由于原材料質地不均勻、水灰比不穩定以及運輸和澆筑過程中的離析現象，在同一塊體混凝土中其抗拉強度也是不均勻的，存在著許多抗拉能力很低，易于出現裂縫的薄弱部位。
　　施工中混凝土由最高溫度冷卻到工程運行時期的穩定溫度，往往在混凝土內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律對于進行合理的結構設計和施工極為重要。
　　2.溫度應力的分析
　　溫度應力根據其形成過程可分為以下三個階段：
　　（1）第1階段：自開始澆筑混凝土至水化熱基本結束，一般約為30天。這個階段具備兩個特征：一是水泥揮發出大量的水化熱，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形成殘余應力。
　　（2）第2階段：自水化熱作用基本結束時起至混凝土冷卻到穩定溫度時止。在這個時期，溫度應力主要是由于混凝土的冷卻及外界氣溫變化所引起，這些應力與早期形成的殘余應力相疊加，在此期間混凝土的彈性模量變化不大。
　　（3）第3階段：混凝土完全冷卻以后的運轉時期。溫度應力主要是外界氣溫變化所引起，這些應力與前兩種的殘余應力相疊加。
　　3.溫度的控制和防止裂縫的措施
　　為了防止混凝土裂縫，減輕溫度應力可以從控制混凝土溫度、改善約束條件和加強混凝土早期養護三個方面考慮。
　　（1）控制混凝土溫度的措施
　　a）拌合混凝土時加漿或用冰將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度；
　　c）在混凝土中埋設冷卻水管對混凝土內部進行降溫；
　　e）規定合理的拆模時間，氣溫驟降時對混凝土表面進行保溫，以免混凝土表面發生急劇的溫度變化；

　　（2）改善約束條件的措施
　　a）對混凝土體進行合理地分縫分塊；
　　b）避免基礎過大起伏；
　　c）合理的安排混凝土澆筑工序，避免過大的高差和側面長期暴露；
　　（3）加強混凝土的早期養護 
　　混凝土常見的裂縫，大多數是不同深度的表面裂縫，其主要原因是混凝土表面與內部溫差過大，寒冷地區的溫度驟降也容易形成裂縫。因此，混凝土的保溫對防止混凝土表面早期裂縫非常重要。
　　從溫度應力方面考慮，混凝土保溫應達到下述要求：
　　（1）防止混凝土內外溫差過大，防止其表面裂縫；
　　（2）防止混凝土超冷，應該盡量設法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土運行期的穩定溫度；
　　（3）混凝土的早期養護，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。另一方面使水泥水化作用順利進行，以期達到設計強度和設計抗裂能力。適宜的溫、濕度條件是相互關聯的，混凝土的保溫措施常常也有保濕的效果。
　　從理論上分析，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，但由于蒸發等原因常引起水分損失，從而推遲或防礙水泥的水化，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護的關鍵時期，在施工中應切實重視起來。
　　4.總結
　
　　以上對混凝土的施工溫度與裂縫之間的關系進行了初步探討，在施工過程中應根據實際情況盡量采取不同的控制措施，以免混凝土產生裂縫。

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