談混凝土的施工溫度與裂縫

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    摘要：通過多年的現(xiàn)場觀察，通過查閱有關混凝土內(nèi)部應力方面的專著。對混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因、現(xiàn)場混凝土溫度的控制和頹防裂縫的措施進行等進行闡述。
     
   引言

     混凝土在現(xiàn)代工程建設中占有重要地位。而在今天，混凝土的裂縫較為普遍，在建筑工程中裂縫幾乎無所不在。盡管我們在施工中采取各種措施，小心謹慎，但裂縫仍然時有出現(xiàn)?；炷廉a(chǎn)生裂縫的原因有多種，但根本原因是混凝土中的拉應力超過了混凝土的抗拉強度。具體可歸結為溫度和濕度變化、外荷載產(chǎn)生的變形過大和施工方法不當這3種原因。
     但在大體積混凝土中，溫度應力及溫度控制具有重要意義。這主要是由于兩方面的原因。首先，在施工中混凝土常常出現(xiàn)溫度裂縫，影響到結構的整體性和耐久性。其次，在運轉過程中，溫度變化對結構的應力狀態(tài)具有顯著的不容忽視的影響。我們遇到的主要是施工中的溫度裂縫，因此本文僅對施工中因溫度應力產(chǎn)生混凝土裂縫的成因和處理措施做一探討。
    一、裂縫的原因
     混凝土中產(chǎn)生裂縫有多種原因，細分可分為：水泥干縮產(chǎn)生的裂縫。溫差變化，由熱脹冷縮效應引起的裂縫。應力集中引起的裂縫。使用不當造成過載，變形過大引起的裂縫。張拉力引起的裂縫。不均勻沉降引起的裂縫。施工中，在混凝土初凝階段因模板振動、變形或移位會使結構產(chǎn)生裂縫。加荷過早產(chǎn)生的裂縫。施工縫處理不好則可能在施工縫部位出現(xiàn)裂縫?；炷令A制構件，在脫模、運輸、堆放、起吊過程中因各種原因使構件受壓區(qū)處于受拉狀態(tài)，都可能使構件產(chǎn)生裂縫。
     二、溫度應力的分析
     在大體積混凝土中，混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因是由于溫度應力的作用?；炷劣不陂g水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在表面引起拉應力。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)律對于進行合理的結構設計和施工極為重要。
     根據(jù)溫度應力的形成過程可分為以下3個階段：
      早期：自澆筑混凝土開始至水泥放熱基本結束，一般約30天。這個階段的兩個特征．一是水泥放出大量的水化熱，二是混凝上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：自水泥放熱作用基本結束時起至混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時止，這個時期中．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．在此期間混凝上的彈性模量變化不大。
     晚期：混凝土完壘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迭加。
     根據(jù)溫度應力引起的原因可分為兩類：
     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)部溫度是非線性分布的，由于結構本身互相約束而出現(xiàn)的溫度應力。
     約束應力：結構的壘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。如箱粱頂板混凝土和護欄混凝土。
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。
     要想根據(jù)已知的溫度準確分析出溫度應力的分布、大小是一項比較復雜的工作。在大多數(shù)情況下，需要依靠模型試驗或數(shù)值計算?；炷恋男熳兪箿囟葢τ邢喈敶蟮乃神Y，計算溫度應力時，必須考慮徐變的影響，具體計算這里就不再細述。
     三、溫度的控制和防止裂縫的措施
     由于溫差的作用，裂縫的產(chǎn)生是不可避免的。根據(jù)計算可以看出，可以采用摻加粉煤灰等有效方法，以降低混凝土硬化過程中混凝土內(nèi)表的溫差。因而， 在施工中采取適宜的措施， 能夠避免有害裂縫的出現(xiàn)。
     降低水泥水化熱。包括： 混凝土的熱量主要來自水泥水化熱，因而選用低水化熱的礦渣硅酸鹽水泥配制混凝土較好·精心設計混凝土配合比。采用摻加粉煤灰和減水劑的“雙摻”技術，減少每立方米混凝土中的水泥用量，以達到降低水化熱的目的；選用適宜的骨料。施工中根據(jù)現(xiàn)場條件盡量選用粒徑較大，級配良好的粗骨料；選用中粗砂，改善混凝土的和易性，并充分利用混凝土的后期強度，減少用水量。嚴格控制混凝土的塌落度。在現(xiàn)場設專人進行塌落度的測量，將混凝土的塌落度始終控制在設計范圍內(nèi)，一般以7～9cm為最佳，夏季施工時，在混凝土內(nèi)部預埋冷卻水管，通循環(huán)冷卻水，強制降低混凝土水化熱溫度。冬季施工時，采用保溫措施進行養(yǎng)護，如技術條件允許，可在混凝土結構中摻加10％～15％的大石塊，減少混凝土的用量，以達到節(jié)省水泥和降低水化熱的目的。