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混凝土施工溫度與裂縫控制要點(diǎn)
砼裂縫問(wèn)題是影響砼工程施工質(zhì)量的關(guān)鍵性問(wèn)題，而砼溫度應(yīng)力的成因大致包括自生應(yīng)力與約束應(yīng)力兩大類(lèi)。下面由小編為大家分享混凝土施工溫度與裂縫控制要點(diǎn)，歡迎大家閱讀瀏覽。
一、砼裂縫與溫度應(yīng)力的成因
(一)砼裂縫的成因
砼裂縫是影響砼工程施工質(zhì)量與使用性能的重要原因，其中引起砼裂縫的原因呈多樣化，其中以濕度變化與溫度變化、砼的不均勻性與脆性、砼結(jié)構(gòu)的不合理性、砼原材料的質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、模板變形等為主。大量研究證實(shí)，砼硬化過(guò)程水泥必然會(huì)出現(xiàn)水化熱現(xiàn)象，此時(shí)砼的內(nèi)部溫度勢(shì)必會(huì)急劇增加，由此可使砼表面出現(xiàn)一個(gè)拉應(yīng)力。砼施工后期的降溫過(guò)程必然會(huì)受到老砼或基礎(chǔ)的制約，此時(shí)砼內(nèi)部同樣會(huì)產(chǎn)生一個(gè)拉應(yīng)力。除此以外，不斷降低的氣溫亦會(huì)使砼表面產(chǎn)生一個(gè)拉應(yīng)力。若上述拉應(yīng)力的總和比砼的抗裂能力更大，其必然導(dǎo)致砼裂縫的出現(xiàn)。砼內(nèi)部濕度通常變化較緩或較小，但砼表面的濕度變化卻相對(duì)較劇烈或較大，此時(shí)若不采取有效的養(yǎng)護(hù)措施，其必然因內(nèi)部變形不一致而產(chǎn)生裂縫。
(二)砼溫度應(yīng)力的成因
砼溫度應(yīng)力的形成通常會(huì)經(jīng)歷三個(gè)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筑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(xiàn)象較明顯;中期階段是指從水泥水化放熱完畢到砼冷卻至恒溫狀態(tài)，期間溫度應(yīng)力多由砼的外界氣溫環(huán)境與冷卻現(xiàn)象所致;晚期階段是指砼的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期，期間溫度應(yīng)力多由砼的外界氣溫變化所致。針對(duì)砼溫度應(yīng)力的成因，其大致包括如下兩大方面：
自生應(yīng)力：若邊界部位分布著完全靜止或未受任何約束的結(jié)構(gòu)，加上砼內(nèi)部溫度呈非線性分布，此時(shí)溫度應(yīng)力主要由砼結(jié)構(gòu)自身相互約束所致，例如橋梁墩身，橋梁墩身結(jié)構(gòu)尺寸較大，則砼表面易受到砼冷卻過(guò)程內(nèi)外溫差的影響而產(chǎn)生一個(gè)拉應(yīng)力。約束應(yīng)力：砼結(jié)構(gòu)的部分邊界或全部邊界因被外界條件所制約而無(wú)法自由變形，此時(shí)便可能產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)力，例如護(hù)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(qiáng)對(duì)砼施工溫度的控制是提高砼施工質(zhì)量與施用性能的關(guān)鍵，同時(shí)也是防止砼產(chǎn)生裂縫的有效途徑。若想實(shí)現(xiàn)對(duì)砼施工溫度的控制，通常應(yīng)從改善約束條件與控制溫度兩個(gè)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(shí)減少砼拌合物內(nèi)水泥的用量，具體措施包括選用干硬性砼、改善骨料級(jí)配、添加塑化劑或引氣劑、摻入混合料等。在砼拌合階段，事先用水或加水冷卻碎石，由此把砼的澆筑溫度控制到一定范圍。若砼澆筑環(huán)境氣溫過(guò)高，應(yīng)盡量減少砼澆筑的厚度，由此通過(guò)澆筑層面事先散熱。把水管埋設(shè)到砼的內(nèi)部，同時(shí)通入冷水，由此達(dá)到降低砼內(nèi)部溫度的目的。嚴(yán)格控制砼的拆模時(shí)間，若遭遇氣溫急劇降低，必須及時(shí)做好相應(yīng)的表面保溫措施，由此規(guī)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(yīng)科學(xué)合理;基礎(chǔ)的整體起伏度應(yīng)控制到一定范圍。砼施工工序的安排應(yīng)科學(xué)合理，由此有效規(guī)避高差過(guò)大或側(cè)面暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等。
(二)大量研究成果已證實(shí)，砼抗裂能力的提高、砼表面干縮的規(guī)避、砼整體性能的改善及加強(qiáng)砼的養(yǎng)護(hù)等措施皆對(duì)控制砼裂縫問(wèn)題至關(guān)重要。貫穿性裂縫對(duì)砼結(jié)構(gòu)的整體性具有非常嚴(yán)重的影響，其中貫穿性裂縫的恢復(fù)處理具有相當(dāng)大的難度，則必須對(duì)貫穿性裂縫做好相關(guān)的預(yù)防措施。
(三)若想提高砼施工階段模板的周轉(zhuǎn)率，通常需盡早拆除新澆筑砼的模板。若砼溫度比實(shí)時(shí)環(huán)境氣溫更高，則必須重點(diǎn)考慮砼的拆模時(shí)間，由此規(guī)避砼表面出現(xiàn)早期裂縫。新澆筑砼的早期拆模通常會(huì)使砼表面出現(xiàn)一個(gè)較大的拉應(yīng)力，同時(shí)會(huì)引起“溫度沖擊”現(xiàn)象的出現(xiàn)。就砼澆筑初期而言，水泥的水化熱現(xiàn)象易使砼表面產(chǎn)生一個(gè)較大的拉應(yīng)力，加上砼表面溫度比當(dāng)時(shí)氣溫更高，若拆除模板，砼表面的溫度必然會(huì)急劇下降，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致溫度梯度的出現(xiàn)，此相當(dāng)于把一個(gè)拉應(yīng)力附加到砼的表面，由此與水泥的水化熱應(yīng)力及砼的干縮應(yīng)力疊加，此時(shí)砼表面異常大的拉應(yīng)力極易導(dǎo)致砼裂縫的出現(xiàn)。針對(duì)此問(wèn)題，本文建議待拆除掉模板后立即把一層輕型保溫材料覆蓋到砼表面，此項(xiàng)舉措對(duì)控制砼表面拉應(yīng)力至關(guān)重要。
(四)加筋通常對(duì)大體積砼溫度應(yīng)力具有較小的影響，究其原因?yàn)榇篌w積砼具有非常低的含筋率，則其舉僅對(duì)普通鋼筋存在一定的影響。若砼的溫度較低且砼的應(yīng)力較屈服極限條件更低，則鋼筋的各項(xiàng)性能皆始終保持穩(wěn)定狀態(tài)，但此現(xiàn)象與時(shí)間、應(yīng)力狀態(tài)、溫度皆沒(méi)有任何關(guān)聯(lián)性。鋼筋的線脹系數(shù)非常接近砼的線脹系數(shù)，且溫度變化僅會(huì)給兩者的內(nèi)應(yīng)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(nèi)應(yīng)力與抗拉強(qiáng)度持平而產(chǎn)生裂縫，則鋼筋的應(yīng)力最好控制到100kg/cm2~200kg/cm2之間。由此可見(jiàn)，通過(guò)鋼筋來(lái)控制砼微小裂縫的產(chǎn)生具有非常大的難度，但經(jīng)加筋處理的砼結(jié)構(gòu)內(nèi)部所產(chǎn)生的裂縫必然會(huì)較原來(lái)數(shù)目更多、深度與寬度更小、間距更小。當(dāng)鋼筋的直徑變得更細(xì)且間距變得更密，其必然對(duì)改善砼的抗裂性意義重大。鋼筋砼結(jié)構(gòu)或砼結(jié)構(gòu)的表面極容易產(chǎn)生一系列淺而細(xì)的裂縫，此類(lèi)裂縫通常以干縮性裂縫為主。盡管此類(lèi)裂縫的危害性較其他裂縫輕，但其仍會(huì)影響到砼結(jié)構(gòu)的耐久性與強(qiáng)度。除上述措施以外，本文認(rèn)為合理使用外加劑對(duì)控制砼裂縫的出現(xiàn)意義重大，如合理使用減水防裂劑等。
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