关于混凝土的施工温度与裂缝问题研究
混凝土裂缝产生的原因及处理方法

引言概述:混凝土裂缝是建筑结构中常见的问题,其产生原因多种多样。
本文将详细讨论混凝土裂缝产生的原因及处理方法,并提供专业建议和解决方案,以帮助读者更好地理解和处理该问题。
正文内容:一、施工质量问题1.混凝土配比不合理:混凝土配比中水泥、骨料、砂浆等比例不当,导致混凝土硬度不均匀,容易引发裂缝。
2.施工操作不规范:施工过程中,如浇筑速度过快、震动不均匀、采用不适当的施工工艺等,都可能导致混凝土裂缝的产生。
二、温度变化引起的裂缝1.温度收缩:混凝土在施工过程中会随着环境温度的变化而发生收缩,如果没有采取相应的措施,就会产生裂缝。
2.温度变化速率过快:如果温度变化速率过快,混凝土内部的温度不均匀会导致内部应力的差异,从而引发裂缝的产生。
三、荷载作用引起的裂缝1.设计不合理:如果建筑结构设计不符合实际使用情况,荷载分布不均匀,会导致混凝土承受不均匀的力,从而引起裂缝产生。
2.超载:如果对结构施加超过其承受能力的荷载,混凝土会发生破坏,从而产生裂缝。
四、材料问题1.水泥质量不合格:如水泥含有过多的硫化物,容易引发脆性裂缝。
2.骨料质量不符合标准:如果使用骨料中含有过多的细沙、粘土等杂质,混凝土容易出现裂缝。
五、环境因素1.地基沉降:如果建筑物所处的地基不稳定,随着地基沉降,混凝土结构会受到不均匀的力,从而导致裂缝的产生。
2.地震或其他自然灾害:地震等自然灾害会对建筑物施加巨大的力,导致混凝土结构发生破坏,引发裂缝。
处理方法:1.加强施工质量管理:通过严格控制混凝土配比和施工过程,确保质量控制到位,避免施工质量问题导致裂缝产生。
2.温控措施:采取合理的温度控制措施,如增加伸缩缝、使用防裂剂等,以减少温度变化引起的裂缝。
3.设计优化:在结构设计阶段考虑不同荷载情况,合理分配荷载,确保结构承受力均匀,减少裂缝产生的可能性。
4.选择合格材料:严格把关水泥和骨料的质量,确保材料符合标准,减少因材料问题导致的裂缝。
5.预防措施:加强地基处理,采取适当的防震和自然灾害预防措施,减少环境因素对混凝土裂缝的影响。
土木工程建筑中混凝土裂缝的施工处理技术研究

土木工程建筑中混凝土裂缝的施工处理技术研究一、引言混凝土结构在土木工程建筑中常被用作主体结构材料,然而在使用过程中,由于变形、加载、温度变化等原因,会出现混凝土裂缝现象。
裂缝不仅影响结构的美观和使用寿命,也可能对结构的安全性和稳定性产生负面影响。
混凝土裂缝的施工处理技术成为了土木工程建筑中的一个重要问题。
在本文中,将对混凝土裂缝的施工处理技术进行研究,探讨如何预防混凝土裂缝的发生以及如何有效处理已经出现的裂缝,旨在为土木工程建筑中混凝土裂缝问题的处理提供有效的技术支持和参考。
二、混凝土裂缝的分类和原因混凝土裂缝根据其产生的原因和性质可以分为多种类型,主要包括以下几种:(1)收缩裂缝:混凝土在凝固和初期强度发展阶段,由于收缩变形而产生的裂缝。
(2)温度裂缝:由于混凝土受到温度变化引起的热胀冷缩产生的裂缝。
(3)荷载裂缝:由于外部荷载作用导致混凝土受力超过其承载能力而产生的裂缝。
(4)变形裂缝:由于混凝土内部的变形引起的裂缝,如弯曲变形裂缝、弯曲和剪切变形裂缝等。
(1)内部应力:混凝土中的收缩变形、温度变形、荷载变形等内部应力的积累和释放。
(2)质量问题:混凝土材料的质量问题,如水灰比不合理、掺杂杂质、拌和不均匀等,会导致混凝土本身的质量不达标,从而产生裂缝。
(3)施工问题:施工过程中的缺陷和问题,如捣实不到位、养护不当、模板支撑不稳等,都可能导致混凝土结构出现裂缝。
三、混凝土裂缝的施工处理技术为了有效地处理混凝土裂缝,需要综合考虑裂缝的类型和成因,并采取相应的施工处理技术。
在这方面,可以从预防裂缝、裂缝修复和加固裂缝等多个方面进行技术研究和实践。
1. 预防裂缝技术(1)合理设计:在混凝土结构的设计阶段,应根据结构的要求和使用环境,合理设计混凝土结构的尺寸和布置,减小内部应力的积累,避免因内部应力过大而产生裂缝。
(2)选用优质材料:应选择质量良好、配比合理的混凝土材料,避免由于材料质量问题而导致的混凝土裂缝。
混凝土的施工温度与裂缝问题探究

混凝土的施工温度与裂缝问题探究摘要:混凝土因其整体强度较高、可模型、耐久性、耐火性好;易于取材、成本低等优点广泛应用于各类民用建筑的建造,如何对混凝土结构的裂缝进行控制,是保证混凝土结构可靠性的首要前提,本文粗浅的探讨了施工温度对混凝土裂缝的影响。
关键词:混凝土温度裂缝探究引言普通混凝土(以下简称混凝土)一般由水泥、砂、石和水所组成。
为改善混凝土的某些性能,还常加入适量的外加剂和掺合料。
在混凝土中,砂、石起骨架作用,故称为骨料或集料;水和水泥形成水泥浆,包裹在骨料的表面并填充其空隙。
在混凝土硬化前,水泥浆、外加剂与掺合料起润滑作用,赋予拌合物一定的流动性,便于施工操作。
水泥浆硬化后,则将砂、石骨料胶结成一个结实的的整体。
砂、石一般不参与水与水泥的化学反应,其主要作用是节约水泥、承担荷载和限制硬化水泥的收缩。
外加剂、掺合料除了起改善混凝土性能的作用外,还有节约水泥的作用。
混凝土因其强度较高、可模型、耐久性、耐火性好及现浇混凝土结构的整体性、延性好、易于取材、成本低等优点广泛应用于各类民用建筑的建造。
由于混凝土结构的使用依赖于其良好的整体性,必须要严格控制混凝土结构的裂缝,以保证建筑物的可靠性;笔者通过多年的现场施工实践,查阅了大量的相关文献,对混泥土施工温度对裂缝的影响进行了粗浅的探究。
1 裂缝产生的原因混凝土中产生裂缝有多种原因,主要有温度和湿度的变化、混凝土的脆性和不均匀性、结构不合理、原材料不合格(如碱骨料反应)、模板变形以及基础不均匀沉降等。
混凝土硬化期间释放出大量水化热,内部温度不断上升,在表面引起拉应力。
后期在降温过程中,由于受到基础或老混凝上的约束,又会在混凝土内部出现拉应力。
气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。
当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时,即会出现裂缝。
许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢,但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。
如养护不周、时干时湿,表面干缩形变受到内部混凝土的约束,也往往导致裂缝。
建筑工程大体积混凝土温度裂缝控制研究

建筑工程大体积混凝土温度裂缝控制研究摘要:现代建筑工程体量大、规模大,大体积混凝土施工有利于保障建筑结构的整体性,但混凝土容易出现温度裂缝,需进行严格控制。
本文分析了建筑工程大体积混凝土特征,明确了建筑工程大体积混凝土温度裂缝影响,重点阐述建筑工程大体积混凝土温度裂缝控制措施,包括前期设计、中期施工、后期养护几个阶段。
旨在降低建筑工程大体积混凝土温度裂缝发生几率,提高建筑工程大体积混凝土结构施工质量。
关键词:建筑工程;大体积混凝土;温度裂缝;控制措施1建筑工程大体积混凝土特征和传统混凝土结构相比,大体积混凝土结构体积更大,内部钢筋分布更密集,施工消耗大量水泥材料,浇筑量更大,施工消耗大量的作业时间,对工艺技术应用要求更严格,施工质量易受环境因素影响。
在水化热过程中,水泥产生大量热量,但混凝土结构导热性能较差,大体积混凝土内部热量无法消散,内部温度不断上升极易诱发裂缝问题。
除此之外,大体积混凝土弹性模量低,加之内外温差明显,大体积混凝土温度应力更大,易出现裂缝。
2建筑工程大体积混凝土温度裂缝影响第一,在建筑工程施工时,大体积混凝土结构裂缝将直接影响结构整体稳定性及安全性。
如大体积混凝土结构中出现贯穿性裂缝,将对建筑结构造成严重的结构性损伤,且修复极为困难,这种损伤甚至会对建筑结构带来不可逆的影响,严重威胁结构强度。
第二,大体积混凝土结构裂缝将影响建筑功能发挥。
我国高层建筑及商场等均为大体积混凝土结构。
混凝土结构出现裂缝将导致渗漏问题发生,影响建筑内部功能区域使用[1]。
第三,大体积混凝土裂缝将会使建筑结构刚度不断下降,严重影响建筑工程使用寿命。
大体积混凝土裂缝将会导致该部位刚度下降,尤其是承重部位的裂缝将会导致结构承载能力大幅降低,严重威胁建筑结构整体安全。
除此之外,大体积混凝土裂缝将导致内部混凝土长期暴露在空气条件下,混凝土将受到侵蚀。
随侵蚀不断深入,内部钢筋将会出现锈蚀,大幅降低混凝土结构耐久性。
混凝土的施工温度控制与裂缝防止探讨

土的脆性 和不 均匀性 . 以及结 构不合理 . 原材 料不合格 f 碱骨料反 如 改善约束条件的措施是 : f) 1合理地分缝分块 应) , 模板变形 , 基础不均匀沉降等。混凝土硬化期问水 泥放 出大量水 化热, 内部温度不断上升 , 在表 面引起 拉应力 。后期在降温过程 中. 由 f) 2避免基础过大起伏 于受 到基础或老混凝上 的约束 , 又会在 混凝土 内部 出现拉应力 气温 ( 合理的安排施工工序 , 3 ) 避免过大的高差和侧 面长期暴露。 的降低也会在混凝土表 面引起很大的拉应力 。 当这些拉应力超 出混凝 为保证混凝土工程质量 . 防止开裂 . 提高混凝土 的耐久性 , 正确使 土的抗裂能力时 , 即会出现裂缝。许多混凝土 的内部湿度变化很小或 用外加剂也是减少开裂的措施之 一 例如使用减水防裂剂 . 笔者在实 变化 较 慢 . 表 面 湿度 可 能 变 化 较 大 或发 生 剧 烈 变 化 如养 护不 周 、 但 时 践 中总结出其主要作用为 : ( 凝 土 中存在 大量 毛细 孔道 . 蒸发 后 毛细 管 中产生 毛 细管 张力 , 1 水 于时湿 , 表面干缩 形变受到 内部混凝土的约束 . 也往往导致裂缝 混凝 但会使混凝土 土是 一 种 脆 性 材 料 , 拉 强 度 是 抗 压 强度 的 1 0左 右 . 期 加 荷 时 的 使混凝土干缩变形 增大毛细孔径可降低毛细管表面张力. 抗 /1 短 极限拉伸变形 只有f. 1 )l4 长期加荷 时的极 限位伸变形也只有 强度降低 这个表面张力理论早在六十年代就已被国际上所确认。 06 . x 0 , ~O (.~ )l4由 于原 材料不均匀 , 】2 2Ox 0 . 水灰 比不稳定 , 及运输 和浇筑过程 () 2水灰 比是影响混凝土收缩的重要因素 . 使用减水防裂剂可使混 中的离析现象 , 同一块 混凝土 巾其抗拉强度 又是不 均匀的 . 在 存在着 凝土用水量减少 2 % 5 许多抗拉能力很低 , 易于出现裂缝的薄弱部位 。 在钢筋混凝土中. 拉应 f) 3水泥用量也是混凝土收缩率的重要因素. 掺加减水防裂剂的混 力主要是 由钢筋承担 . 混凝土只是承受压应力 在素混凝土 内或钢筋 凝土在保持混凝土强度的条件下 可减 少 1%的水泥用量 . 5 其体积用增 混凝上 的边缘部位如果结构 内出现了拉应力 . 则须依靠混凝土 自身承 加 骨 料 朋 量来 补 充 担 。一 般 设计 中均 要 求 不 出现 拉应 力 或 者 只 出 现很 小 的拉 应 力 但 是 f) 4减水 防裂剂可 以改善水 泥浆 的稠度 . 减少 混凝 土泌水 , 减少沉 在施工 中混凝土由最 高温度冷却到运转时期 的稳定温度 . 往往在混凝 缩 变 形 。 () 5提高水泥浆与骨料 的粘结力 , 提高的混凝 土抗裂性能。 土内部 引起相当大的拉应力 。 有时温度应力可超过其它外荷 载所引起 f) 6混凝土在收缩时受到约束产生拉应力 . 当拉应力大于混凝土抗 的应力 , 因此掌握 温度应力的变化规律对 于进行合理的结构设计和施 工 极 为 重 要 拉强度时裂缝就会产生 。减水 防裂 剂可有效 的提 高的混凝土抗拉强 度 . 幅 提 高混 凝 土 的 抗 裂性 能 大 2温 度 应 力 的 分析 . f) 7掺加外加剂可使混凝土密实性好 . 可有效地提高混凝土的抗碳 根据温度应力 的形成过程可分 为以下三 个阶段 减少碳化 收缩 () 1早期 : 自浇筑混凝 土开始至水泥放热基本结束 . 一般约 3 0天 化性 . f) 8掺减水防裂剂后混凝土缓凝时间适 当. 在有效防止水泥迅速水 这 个 阶段 的 两 个 特 征 , 是水 泥 放 出 大 量 的 水 化 热 . 是 混凝 上 弹 性 一 二 避免因水泥长期不凝而带来的塑性收缩增加 模量的急剧变化。由于弹性模量的变化 , 这一时期在混凝土内形成残 化放热基 础上 . () 9掺外加剂混凝土和易性好 , 表面易摸平 , 形成微膜 , 减少水分蒸 余应力 。 减 () 2中期 : 自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度 发 . 少 干燥 收缩 许多外加剂都有缓凝 、 增加和易性 、 改善塑性的功能 , 我们在工程 时止 , 这个时期 中, 温度应 力主要是 由于混凝土 的冷却及 外界气温变 化所 引起 , 这些应力与早期形 成的残余应力相叠加 , 在此期 问混凝上 实践 中应多进行这方 面的实 验对 比和研究 .比单纯 的靠 改善外部条 件. 可能会更加简捷 、 经济。 的弹性模量变化不大 f 晚期 : 3 ) 混凝土完全冷 却以后的运转时期 温度应力主要是外界 气温变化所引起 . 这些应力与前两种 的残余应力相迭加 根据温度应 力引起 的原因可分 为两类 : () 1自生应力 : 边界 上没有 任何约束或完全静止 的结构 . 如果内部 温 度 是 非 线性 分 布 的 , 于 结构 本 身 互 相 约 束 而 出 现 的 温 度应 力 例 南 如, 桥梁墩身 , 结构尺寸相对较大 , 混凝 土冷却时表面温度低 . 内部温 度高 . 在表面出现挣应力 . 中间出现压应力 在 () 束应力 : 2e q 结构的全部或部分边 界受到外界的约束 . 能 自由 不 变 形 而 引起 的应 力 如 箱梁 项 板 混 凝 土 和 护 栏 混凝 土 这两种温度应力往往和混凝土 的干缩所引起的应力共 同作用 要 想根据 已知的温度准确分析 出温度应力的分布、 大小是一项比 较复杂的工作 。 大多数情况下 , 在 需要依靠模 型试验或数值 计算 混凝 土的徐变使温度应力有相 当大 的松驰 , 计算温度应力时 . 必须 考虑徐 变的影响, 在运转过程 中, 温度 变化对结构的应 力状 态具有显著的不容忽视的影响。我们遇到的主要是施工 中的温 度裂缝 , 因此本 文仅 对 施 工 中 混 凝 土裂 缝 的 成 因和 处理 措 施 做 一探 讨 。
混凝土施工中的温度与裂缝控制

混凝土施工中的温度与裂缝控制摘要:温度控制及温度应力对于大体积混凝土而言极为重要。
在施工过程中,不可避免就会出现混凝土裂缝问题。
但是我们可以通过多种措施,将温度裂缝控制在可控范围内,不会出现较为严重的危害。
该文首先阐述了混凝土的温度裂缝及其危害,其次,分析了温度应力,同时,就温度控制和防止裂缝的措施进行了深入的探讨,具有一定的参考价值。
关键词:温度控制裂缝控制混凝土施工温度控制及温度应力对于大体积混凝土而言极为重要。
原因主要有两个方面,第一,混凝土结构的应力状态会受到温度变化的影响;第二,混凝土在施工过程中会出现温度裂缝,对于结构的耐久性和整体性都会造成影响。
本文就混凝土施工中的温度与裂缝控制进行探讨。
1 混凝土的温度裂缝及其危害在施工过程中,不可避免就会出现混凝土裂缝问题。
但是我们可以通过多种措施,将温度裂缝控制在可控范围内,不会出现较为严重的危害。
混凝土的温度裂缝可分为宏观裂缝、微观裂缝。
宏观裂缝是受到外力的作用而产生的裂缝,微观裂缝是肉眼不易看见、也不受任何外力影响的裂缝。
微观的裂缝包括32种,一种裂缝存在于骨料上面,另外一种裂缝是存在于水泥粘合面,还有一种是水泥石自身的裂缝。
宏观裂缝主要是由于外来力量作用而产生的,此外收缩、温度等因素也会使之变形,尤其是混凝土的浇灌初期,水泥的热量很大,就很容易会造成混凝土出现裂缝问题。
混凝土属于典型的脆性材料,抗压强度是抗拉强度的10倍。
极限拉伸变形在长期加荷时为(1.2-2.0)×104,短期加荷时为(0.6-1.0)×104。
再加上浇筑、运输中出现离析、水灰比不稳定、原材料不均匀等原因,很容易使得混凝土的抗拉能力较差,很容易就会出现裂缝薄弱部位。
钢筋混凝土中,混凝土通常只会承受压应力,而由钢筋来承担拉应力。
而在钢筋混凝土的边缘部位或者素混凝土内,通常需要由混凝土来独自承担拉应力。
混凝土在施工过程中,由于温度变化较大,就很容易出现较大的拉应力。
大体积混凝土裂缝控制与施工技术研究共3篇

大体积混凝土裂缝控制与施工技术研究共3篇大体积混凝土裂缝控制与施工技术研究1混凝土裂缝是指在混凝土结构中因受力、干燥收缩、温度影响等因素而产生的裂缝,如果这些裂缝不加以控制和修补,就会导致混凝土结构的损坏和失效。
因此,混凝土裂缝控制是现代建筑施工的重要工作之一。
一、混凝土裂缝的成因混凝土裂缝的成因主要由以下几个方面造成。
1.受力影响:混凝土结构承受荷载后,受力分布不均,产生局部应力大的情况,从而引起裂缝。
2.温度影响:建筑工地环境温度会影响混凝土的体积和尺寸,当混凝土表面温度下降时,体积也会相应收缩,从而引起裂缝。
3.干燥收缩:混凝土内外表面的水分含量存在差异,造成混凝土往内部吸收水分,对混凝土的体积起到破坏作用。
4.施工技术:混凝土的施工技术如振捣、抹光、浇筑等步骤不当也会引起混凝土裂缝的产生。
二、混凝土裂缝控制混凝土裂缝控制应在混凝土设计和施工过程中同时考虑。
在混凝土设计过程中,可以采用以下方法来控制混凝土裂缝的产生和发展。
1.增加混凝土强度:增加混凝土的强度可以提高混凝土承载能力,降低混凝土受力时的应力水平。
2.控制混凝土的水灰比:在混凝土设计过程中,应该控制混凝土的水灰比,防止混凝土过度流动和影响混凝土质量。
3.使用加筋材料:在混凝土设计中,可以使用钢筋、纤维等材料进行加筋,提高混凝土的抗拉强度,降低混凝土裂缝的形成和发展。
施工过程中,可以采用以下方法来控制混凝土裂缝的产生和发展。
1.控制施工温度:混凝土施工过程中,应控制环境温度,避免温度变化过大,引发混凝土收缩和裂缝的产生。
2.振捣、抹光等施工技术:在混凝土施工过程中,应掌握好振捣、抹光等技术,充分混合混凝土中的水分,避免“水分逸散”现象的发生。
三、混凝土裂缝修补混凝土裂缝出现后,应及时进行修补。
不同类型的裂缝需要采用不同的修补方法。
1.小裂缝:混凝土表面小裂缝可以采用磨削、填补等方法进行修补。
2.大裂缝:对于混凝土表面大面积的裂缝,可以采用钢筋加固、土工材料、自充隆等方法进行修补。
混凝土的施工裂缝与温度的关系分析

现的裂缝现象进 行有效的制止和预防措施 ,从而有 效的保证施工 的质
量。
3 混凝 土 由于温度产 生裂痕 的危 害
3 . 1 产 生 渗 漏 现 象
由 于温度 的影 响使混凝土产生 的裂缝现象, 水就很容易的进入到混 凝 土 内 部 。混 凝 j 在 水 压力 的作 用 下 , 裂 缝就 会 逐 步 的 扩 宽和 发展 ; 当水
体使用性能 。近些年 以来, 我 国的基础建 设不断的发展壮大 , 全 国很 多的地 方都掀起 了一场混凝土施工 建设的风潮 , 但是随着混 凝 i 工程的不断增 多, 其 中的问题也层 出不穷 , 而 其中混凝: t裂缝 的现象也 最为常见 。这种现 象的 出现不但 影响 了混凝土 的结构强度 , 而 且还会严重 的引发渗漏 的现象 , 从而严重 的影 响了建筑物的使用性 能和 使用寿命 。. 奉 文针对混凝土 工程在进行施 工中 出现 的裂缝情 况进行具体 的分析, 主要研究其与温度 的关系。 关键 词 : 混凝 { : 施 工; 裂缝现象 ; 与 温 度 的 关 系
水和石灰的比例不稳定 、 在运输 在桥 梁 进 行 施 工 时 、 在 高层 建 筑 施 进 行 工 时 、 在 进 行 箱 涵 施 工 时 等 等 地 其抗压强度 。当所使用 的原材料不均匀 、 过程 中出现离析现象 , 再加上混凝土 本身抗 拉能力具有 不均匀性 , 这样 方都会 出现混凝土的裂缝现象 。 但是在各种施工中裂缝现象 的产生没有 共 - . 陡, 在每个地方 出现的裂缝现象都各不相 同, 而 导 致 施 工 中裂 缝 现 就使得在混凝土中抗 拉能力较弱的地方就很容易产生裂缝现象 。如果是
渗 入 到 混 凝 土 的 内 部 之后 , 会 将 水泥 的某 些 水 化 物 质 溶 解 并 日 . 可 能 会 导
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关于混凝土的施工温度与裂缝问题研究
发表时间:2012-05-21T09:49:17.767Z 来源:《时代报告(学术版)》2012年2月(上)供稿作者:薛志峰
[导读] 混凝土在现代工程建设中占有重要地位。
而在今天,混凝土的裂缝较为普遍,在桥梁工程中裂缝几乎无所不在。
薛志峰(河南新中建设工程有限公司河南郑州 450000)
中图分类号:TV544+.91 文献标识码:A 文章编号:41-1413(2012)02-0000-01
摘要:通过多年的现场观察,通过查阅有关混凝土内部应力方面的专著,对混凝土温度裂缝产生的原因、现场混凝土温度的控制和预防裂缝的措施进行等进行阐述。
关键词:混凝土温度应力裂缝控制
混凝土在现代工程建设中占有重要地位。
而在今天,混凝土的裂缝较为普遍,在桥梁工程中裂缝几乎无所不在。
尽管我们在施工中采取各种措施,小心谨慎,但裂缝仍然时有出现。
究其原因,我们对混凝土温度应力的变化注意不够是其中之一。
在大体积混凝土中,温度应力及温度控制具有重要意义。
这主要是由于两方面的原因。
首先,在施工中混凝土常常出现温度裂缝,影响到结构的整体性和耐久性。
其次,在运转过程中,温度变化对结构的应力状态具有显著的不容忽视的影响。
我们遇到的主要是施工中的温度裂缝,因此本文仅对施工中混凝土裂缝的成因和处理措施做一探讨。
一、裂缝的原因
混凝土中产生裂缝有多种原因,主要是温度和湿度的变化,混凝土的脆性和不均匀性,以及结构不合理,原材料不合格(如碱骨料反应),模板变形,基础不均匀沉降等。
混凝土硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,在表面引起拉应力。
后期在降温过程中,由于受到基础或老混凝上的约束,又会在混凝土内部出现拉应力。
气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。
当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时,即会出现裂缝。
许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢,但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。
如养护不周、时干时湿,表面干缩形变受到内部混凝土的约束,也往往导致裂缝。
混凝土是一种脆性材料,抗拉强度是抗压强度的1/10左右,短期加荷时的极限拉伸变形只有(0.6—1.0)×104,长期加荷时的极限位伸变形也只有(1.2—2.0)×104,由于原材料不均匀,水灰比不稳定及运输和浇筑过程中的离析现象,在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的,存在着许多抗拉能力很低,易于出现裂缝的薄弱部位。
一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。
但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度,往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。
有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力,因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。
二、温度应力的分析
根据温度应力的形成过程可分为以下三个阶段:
1.早期:自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束,一般约30天。
这个阶段的两个特征,一是水泥放出大量的水化热,二是混凝上弹性模量的急剧变化。
由于弹性模量的变化,这一时期在混凝土内形成残余应力。
2.中期:自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止,这个时期中,温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起,这些应力与早期形成的残余应力相叠加,在此期间混凝上的弹性模量变化不大。
3.晚期:混凝土完全冷却以后的运转时期。
温度应力主要是外界气温变化所引起,这些应力与前两种的残余应力相迭加。
根据温度应力引起的原因可分为两类:
1.自生应力:边界上没有任何约束或完全静止的结构,如果内部温度是非线性分布的,由于结构本身互相约束而出现的温度应力。
例如,桥梁墩身,结构尺寸相对较大,混凝土冷却时表面温度低,内部温度高,在表面出现拉应力,在中间出现压应力。
2.约束应力:结构的全部或部分边界受到外界的约束,不能自由变形而引起的应力。
如箱梁顶板混凝土和护栏混凝土。
这两种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用。
三、温度的控制和防止裂缝的措施
控制温度的措施如下:
1.采用改善骨料级配,用干硬性混凝土,掺混合料,加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量。
2.拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度。
3.热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度,利用浇筑层面散热。
4.在混凝土中埋设水管,通入冷水降温。
5.规定合理的拆模时间,气温骤降时进行表面保温,以免混凝土表面发生急剧的温度梯度。
6.施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构,在寒冷季节采取保温措施。
改善约束条件的措施是:
1.合理地分缝分块。
2.避免基础过大起伏。
3.合理的安排施工工序,避免过大的高差和侧面长期暴露。
此外,改善混凝土的性能,提高抗裂能力,加强养护,防止表面干缩,特别是保证混凝土的质量对防止裂缝是十分重要,应特别注意避免产生贯穿裂缝,出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的,因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。
在混凝土的施工中,为了提高模板的周转率,往往要求新浇筑的混凝土尽早拆模。
当混凝土温度高于气温时应适当考虑拆模时间,以免引起混凝土表面的早期裂缝。
加筋对大体积混凝土的温度应力影响很小,因为大体积混凝土的含筋率极低。
只是对一般钢筋混凝土有影响。
在温度不太高及应力低于屈服极限的条件下,钢的各项性能是稳定的,而与应力状态、时间及温度无关。
钢的线胀系数与混凝土线胀系数相差很小,在温度变化时两者间只发生很小的内应力。
由于钢的弹性模量为混凝土弹性模量的7—15倍,当内混凝土应力达到抗拉强度而开裂时,钢筋的应力将不超过100—200kg/cm2。
因此,在混凝土中想要利用钢筋来防止细小裂缝的出现很困难。
但加筋后结构内的裂缝一般就变得数目多、间距
小、宽度与深度较小了。
而且如果钢筋的直径细而间距密时,对提高混凝土抗裂性的效果较好。
混凝土和钢筋混凝土结构的表面常常会发生细而浅的裂缝,其中大多数属于干缩裂缝。
虽然这种裂缝一般都较浅,但它对结构的强度和耐久性仍有一定的影响。
为保证混凝土工程质量,防止开裂,提高混凝土的耐久性,正确使用外加剂也是减少开裂的措施之一。
例如使用减水防裂剂,笔者在实践中总结出其主要作用为:
1.混凝土中存在大量毛细孔道,水蒸发后毛细管中产生毛细管张力,使混凝土干缩变形。
增大毛细孔径可降低毛细管表面张力,但会使混凝土强度降低。
2.水灰比是影响混凝土收缩的重要因素,使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25%。
3.水泥用量也是混凝土收缩率的重要因素,掺加减水防裂剂的混凝土在保持混凝土强度的条件下可减少15%的水泥用量,其体积用增加骨料用量来补充。
4.减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度,减少混凝土泌水,减少沉缩变形。
5.提高水泥浆与骨料的粘结力,提高的混凝土抗裂性能。
6.混凝土在收缩时受到约束产生拉应力,当拉应力大于混凝土抗拉强度时裂缝就会产生。
减水防裂剂可有效的提高的混凝土抗拉强度,大幅提高混凝土的抗裂性能。
7.掺加外加剂可使混凝土密实性好,可有效地提高混凝土的抗碳化性,减少碳化收缩。
8.掺减水防裂剂后混凝土缓凝时间适当,在有效防止水泥迅速水化放热基础上,避免因水泥长期不凝而带来的塑性收缩增加。
四、混凝土的早期养护
实践证明,混凝土常见的裂缝,大多数是不同深度的表面裂缝,其主要原因是温度梯度造成寒冷地区的温度骤降也容易形成裂缝。
因此说混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。
从温度应力观点出发,保温应达到下述要求:
1.防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度,防止表面裂缝。
2.防止混凝土超冷,应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度。
3.防止老混凝土过冷,以减少新老混凝土间的约束。
混凝土的早期养护,主要目的在于保持适宜的温湿条件,以达到两个方面的效果,一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭,防止有害的冷缩和干缩;一方面使水泥水化作用顺利进行,以期达到设计的强度和抗裂能力。
适宜的温湿度条件是相互关联的,混凝上的保温措施常常也有保湿的效果。
五、结束语
以上对混凝土的施工温度与裂缝之间的关系进行了理论和实践上的初步探讨,虽然学术界对于混凝土裂缝的成因和计算方法有不同的理论,但对于具体的预防和改善措施意见还是比较统一,同时在实践中的应用效果也是比较好的,具体施工中要靠我们多观察、多比较,出现问题后多分析、多总结,结合多种预防处理措施,混凝土的裂缝是完全可以避免的。