道路與橋梁：施工中混凝土溫度對(duì)裂縫的影響

　　通過多年的施工現(xiàn)場(chǎng)觀察，以及查閱有關(guān)混凝土內(nèi)部應(yīng)力方面的專著，我對(duì)混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因及現(xiàn)場(chǎng)混凝土溫度的控制和預(yù)防裂縫的措施進(jìn)行闡述。

　　1裂縫的原因

　　混凝土中產(chǎn)生裂縫有多種原因，主要溫度和濕度的變化，混凝土的脆性和均勻性，以及結(jié)構(gòu)不合理，原材料不合格(如堿骨料反應(yīng))，模板變形，基礎(chǔ)不均勻沉降等。

　　混凝土硬化期間水泥大量放出水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在表面引起拉應(yīng)力。后期再降溫過程中，由于受到基礎(chǔ)或老混凝上的約束，又會(huì)在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力，當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土抗裂能力時(shí)，即會(huì)出現(xiàn)裂縫。許多混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度變化較大或發(fā)生劇烈變化，如養(yǎng)護(hù)不周，時(shí)干時(shí)濕，表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束，也往往導(dǎo)致裂縫。有時(shí)溫度應(yīng)力可超過其它外荷載所引起的應(yīng)力，因此掌握溫度應(yīng)力的變化規(guī)律對(duì)于進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工極為重要。

　　2溫度應(yīng)力的分析

　　根據(jù)溫度應(yīng)力的形式過程可分為以下三個(gè)階段：

　　(1)早期：自澆筑混凝土開始至水泥放熱基本結(jié)束，一般約為30天。這個(gè)階段的兩個(gè)特征，一是水泥放出大量的水熱化，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(shí)期在混凝土內(nèi)形成殘余應(yīng)力。

　　(2)中期：自水泥放熱作用基本結(jié)束時(shí)起至混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時(shí)止，這個(gè)時(shí)期中，溫度應(yīng)力主要是由于混凝土的冷卻劑外界氣溫變化所引起，這些應(yīng)力與早期形成的殘余應(yīng)力相疊加，在此期間混凝土的彈性模量變化不大。

　　(3)晚期：混凝土完全冷卻以后的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期。溫度應(yīng)力主要是外界氣溫變化所引起，這些應(yīng)力與前兩種的殘余應(yīng)力相迭加。

　　3溫度的控制和防止裂縫措施

　　為了防止裂縫，減輕溫度應(yīng)力可以從控制溫度和改善約束條件兩個(gè)方面著手。

　　4控制溫度的措施

　　合理地分縫分塊;避免基礎(chǔ)過大起伏;合理的安排施工工序皮面過大的高差和側(cè)面長(zhǎng)期暴露。

　　此外改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，防止表面干縮特別是保證混凝土的質(zhì)量對(duì)防止裂縫是十分重要，應(yīng)特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫，出現(xiàn)后要恢復(fù)其結(jié)構(gòu)的整體性是十分困難的，因此施工中應(yīng)以預(yù)防貫穿性裂縫的發(fā)生為主。

　　為保證混凝土工程質(zhì)量，防止開裂，提高混凝土的耐久性，正確使用外加劑也是減少開裂措施之一。

　　本人在實(shí)踐中總結(jié)出以下幾點(diǎn)：

　　(1)水灰比是影響混凝土收縮的重要因素，使用減水防裂劑可使混凝土用水量減少25%.

　　(2)水泥用量也是混凝土收縮率的重要因素，摻加減水防裂劑的混凝土在保持混凝土強(qiáng)度的條件下可減少15%的水泥用量，其體積用增加骨料用量來(lái)補(bǔ)充。

　　(3)提高水泥漿與骨料的粘結(jié)力，挺高混凝土抗裂性能。

　　(4)在收縮時(shí)受到約束產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力大于混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)裂縫就會(huì)產(chǎn)生。減水防裂劑可有效的提高混凝土抗拉強(qiáng)度，大幅度提高混凝土的抗裂性能。

　　(5)摻減水防裂劑后混凝土緩凝，時(shí)間適當(dāng)，在有效防止水泥迅速水化放熱基礎(chǔ)上，避免因水泥長(zhǎng)期不凝而帶來(lái)的塑性收縮增加。

　　5混凝土的早期培養(yǎng)

　　實(shí)踐證明，混凝土常見的裂縫，大多數(shù)是不同深度的表面裂縫，其主要原因是溫度梯度造成寒冷地區(qū)的溫度驟降也容易形成裂縫。因此說混凝土的保溫對(duì)防止表面早期裂縫尤其重要。

　　從溫度應(yīng)力觀點(diǎn)出發(fā)，保溫應(yīng)達(dá)到下述要求：

　　(1)防止混凝土內(nèi)外溫差及混凝土表面梯度，防止表面裂縫。

　　(2)防止混凝土超冷，應(yīng)該盡量設(shè)法式混凝土的施工期最低溫度不低與混凝土使用期的穩(wěn)定溫度。

　　(3)防止老混凝土過冷，以減少新老混凝土間的約束。

　　6混凝土的早期養(yǎng)護(hù)

　　主要目的在于保持適宜得濕溫條件，已達(dá)到兩個(gè)方面的效果：

　　(1)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。

　　(2)使水泥水化作用順利進(jìn)行，以期達(dá)到設(shè)計(jì)的強(qiáng)度和抗裂能力。

　　從理論上分析，新澆筑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(fā)等原因常常引起水分損失，從而推遲或妨礙水泥的水化，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(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵時(shí)刻，在施工中要切實(shí)重視起來(lái)。這樣混凝土的裂縫就可以完全避免。

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