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混凝土施工溫度與裂縫控制要點

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砼裂縫問題是影響砼工程施工質量的關鍵性問題,而砼溫度應力的成因大致包括自生應力與約束應力兩大類。下面由小編為大家分享混凝土施工溫度與裂縫控制要點,歡迎大家閱讀瀏覽。

混凝土施工溫度與裂縫控制要點

  一、砼裂縫與溫度應力的成因

(一)砼裂縫的成因

砼裂縫是影響砼工程施工質量與使用效能的重要原因,其中引起砼裂縫的原因呈多樣化,其中以溼度變化與溫度變化、砼的不均勻性與脆性、砼結構的不合理性、砼原材料的質量不達標、模板變形等為主。大量研究證實,砼硬化過程水泥必然會出現水化熱現象,此時砼的內部溫度勢必會急劇增加,由此可使砼表面出現一個拉應力。砼施工後期的降溫過程必然會受到老砼或基礎的制約,此時砼內部同樣會產生一個拉應力。除此以外,不斷降低的氣溫亦會使砼表面產生一個拉應力。若上述拉應力的總和比砼的抗裂能力更大,其必然導致砼裂縫的出現。砼內部溼度通常變化較緩或較小,但砼表面的溼度變化卻相對較劇烈或較大,此時若不採取有效的養護措施,其必然因內部變形不一致而產生裂縫。

(二)砼溫度應力的成因

砼溫度應力的形成通常會經歷三個階段,即早期階段、中期階段、晚期階段,其中早期階段是指從砼澆築完畢到水泥水化放熱完畢的階段,期間砼彈性模量的變化較劇烈且水泥的水化熱現象較明顯;中期階段是指從水泥水化放熱完畢到砼冷卻至恆溫狀態,期間溫度應力多由砼的外界氣溫環境與冷卻現象所致;晚期階段是指砼的運轉時期,期間溫度應力多由砼的外界氣溫變化所致。針對砼溫度應力的成因,其大致包括如下兩大方面:

自生應力:若邊界部位分佈著完全靜止或未受任何約束的結構,加上砼內部溫度呈非線性分佈,此時溫度應力主要由砼結構自身相互約束所致,例如橋樑墩身,橋樑墩身結構尺寸較大,則砼表面易受到砼冷卻過程內外溫差的影響而產生一個拉應力。約束應力:砼結構的部分邊界或全部邊界因被外界條件所制約而無法自由變形,此時便可能產生一個應力,例如護欄砼或箱梁頂板砼。

  二、砼施工溫度的控制與裂縫的'控制

由前文可知,加強對砼施工溫度的控制是提高砼施工質量與施用效能的關鍵,同時也是防止砼產生裂縫的有效途徑。若想實現對砼施工溫度的控制,通常應從改善約束條件與控制溫度兩個方面著手,具體如下:

(一)砼施工溫度的控制措施與約束條件的改善措施

砼施工溫度的控制措施:切實減少砼拌合物內水泥的用量,具體措施包括選用乾硬性砼、改善骨料級配、新增塑化劑或引氣劑、摻入混合料等。在砼拌合階段,事先用水或加水冷卻碎石,由此把砼的澆築溫度控制到一定範圍。若砼澆築環境氣溫過高,應儘量減少砼澆築的厚度,由此通過澆築層面事先散熱。把水管埋設到砼的內部,同時通入冷水,由此達到降低砼內部溫度的目的。嚴格控制砼的拆模時間,若遭遇氣溫急劇降低,必須及時做好相應的表面保溫措施,由此規避砼表面的溫度梯度變化。約束條件的改善措施:砼的分縫分塊應科學合理;基礎的整體起伏度應控制到一定範圍。砼施工工序的安排應科學合理,由此有效規避高差過大或側面暴露時間過長等。

(二)大量研究成果已證實,砼抗裂能力的提高、砼表面幹縮的規避、砼整體效能的改善及加強砼的養護等措施皆對控制砼裂縫問題至關重要。貫穿性裂縫對砼結構的整體性具有非常嚴重的影響,其中貫穿性裂縫的恢復處理具有相當大的難度,則必須對貫穿性裂縫做好相關的預防措施。

(三)若想提高砼施工階段模板的週轉率,通常需儘早拆除新澆築砼的模板。若砼溫度比實時環境氣溫更高,則必須重點考慮砼的拆模時間,由此規避砼表面出現早期裂縫。新澆築砼的早期拆模通常會使砼表面出現一個較大的拉應力,同時會引起“溫度衝擊”現象的出現。就砼澆築初期而言,水泥的水化熱現象易使砼表面產生一個較大的拉應力,加上砼表面溫度比當時氣溫更高,若拆除模板,砼表面的溫度必然會急劇下降,同時也會導致溫度梯度的出現,此相當於把一個拉應力附加到砼的表面,由此與水泥的水化熱應力及砼的幹縮應力疊加,此時砼表面異常大的拉應力極易導致砼裂縫的出現。針對此問題,本文建議待拆除掉模板後立即把一層輕型保溫材料覆蓋到砼表面,此項舉措對控制砼表面拉應力至關重要。

(四)加筋通常對大體積砼溫度應力具有較小的影響,究其原因為大體積砼具有非常低的含筋率,則其舉僅對普通鋼筋存在一定的影響。若砼的溫度較低且砼的應力較屈服極限條件更低,則鋼筋的各項效能皆始終保持穩定狀態,但此現象與時間、應力狀態、溫度皆沒有任何關聯性。鋼筋的線脹係數非常接近砼的線脹係數,且溫度變化僅會給兩者的內應力造成極小的影響。考慮到鋼筋的彈性模量超出砼彈性模量的7倍~15倍,若砼因內應力與抗拉強度持平而產生裂縫,則鋼筋的應力最好控制到100kg/cm2~200kg/cm2之間。由此可見,通過鋼筋來控制砼微小裂縫的產生具有非常大的難度,但經加筋處理的砼結構內部所產生的裂縫必然會較原來數目更多、深度與寬度更小、間距更小。當鋼筋的直徑變得更細且間距變得更密,其必然對改善砼的抗裂性意義重大。鋼筋砼結構或砼結構的表面極容易產生一系列淺而細的裂縫,此類裂縫通常以幹縮性裂縫為主。儘管此類裂縫的危害性較其他裂縫輕,但其仍會影響到砼結構的耐久性與強度。除上述措施以外,本文認為合理使用外加劑對控制砼裂縫的出現意義重大,如合理使用減水防裂劑等。