韩雄伟：浅谈混凝土的施工温度与裂缝.docVIP

韩雄伟：浅谈混凝土的施工温度与裂缝 　　摘要：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，模板变形，基础不均匀沉降等。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。 　　关键词：混凝土；温度与裂缝；控制：措施 　　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。由于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 　　（一）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。 　　（二）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，转换层其结构尺寸相对较大，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。 　　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。在大多数情况下，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，具体计算这里就不再细述。 　　三、温度的控制和防止裂缝的措施 　　为了防止裂缝.减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。 　　（一）控制温度的措施 　　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。 （二）改善约束条件的措施 　　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。新浇筑早期拆模，在表面引起很大的拉应力，出现“温度冲击”现象。在混凝土浇筑初期，由于水化热的散发，表面引起相当大的拉应力，此时表面温度亦较气温为高，此时拆除模板，表面温度骤降，必然引起温度梯度，从而在表面附加一拉应力，与水化热应力迭加，再加上混凝土干缩，表面的拉应力达到很大的数值，就有导致裂缝的危险，但如果在拆除模板后及时在表面覆盖一轻型保温材料，如泡沫海棉等，对于防止混凝土表面产生过大的拉应力，具有显著的效果。 　　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180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