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混凝土温度裂缝成因探析及防治

2014-05-18 01:10

【论文关键词】混凝土温度裂缝  成因 防治
文摘要】混凝土在现代工程建设中占有重要地位，而混凝土的裂缝较为普遍，特别是在水利水电工程建设中，混凝土裂缝几乎无处不在。尽管我们在施工中采取各种措施，小心谨慎，但裂缝仍然时有发生。究其原因，人们对混凝土温度应力的变化注意不够是原因之一。在大体积混凝土中，温度应力是产生裂缝的主要因素之一，这就反映了混凝土施工温度控制具有重要意义。这主要是由于两方面的原因，首先，在施工中混凝土胶凝材料水化时产生水化热，结构产生温度应力而出现温度裂缝，影响结构的整体性和耐久性；其次，在工程运行过程中，温度的变化对结构的应力状态具有显著的、不容忽视的影响。目前人们遇到的主要是施工中产生的温度裂缝，本文对混凝土施工中裂缝的成因和处理措施作如下初步探讨。
　　1.裂缝的成因
　　混凝土产生裂缝有多种原因，主要因素是温度和湿度的变化、混凝土的脆性和不均匀性、结构不合理、原材料不合格、模板变形和基础不均匀沉降等。
　　混凝土在硬化期间水泥产生大量水化热，内部温度不断上升，在混凝土表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝土的约束，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，如养护不当、时干时湿，表面干缩变形受到内部混凝土体的约束，也往往产生裂缝。
　　由于原材料质地不均匀、水灰比不稳定以及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块体混凝土中其抗拉强度也是不均匀的，存在着许多抗拉能力很低，易于出现裂缝的薄弱部位。

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　　施工中混凝土由最高温度冷却到工程运行时期的稳定温度，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。
　　2.温度应力的分析
　　温度应力根据其形成过程可分为以下三个阶段：
　　（1）第1阶段：自开始浇筑混凝土至水化热基本结束，一般约为30天。这个阶段具备两个特征：一是水泥挥发出大量的水化热，二是混凝土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）第2阶段：自水化热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止。在这个时期，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，在此期间混凝土的弹性模量变化不大。
　　（3）第3阶段：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叠加。
　　3.温度的控制和防止裂缝的措施
　　为了防止混凝土裂缝，减轻温度应力可以从控制混凝土温度、改善约束条件和加强混凝土早期养护三个方面考虑。
　　（1）控制混凝土温度的措施
　　a）拌合混凝土时加浆或用冰将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度；
　　c）在混凝土中埋设冷却水管对混凝土内部进行降温；
　　e）规定合理的拆模时间，气温骤降时对混凝土表面进行保温，以免混凝土表面发生急剧的温度变化；

　　（2）改善约束条件的措施
　　a）对混凝土体进行合理地分缝分块；
　　b）避免基础过大起伏；
　　c）合理的安排混凝土浇筑工序，避免过大的高差和侧面长期暴露；

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　　（3）加强混凝土的早期养护