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浅谈混凝土的施工温度与裂缝
【摘要】混凝土是现代建筑中不可缺少的建筑材料,其优点也使其在工程建筑中获得了广泛的应用。同时混凝土的裂缝问题也成为了混凝土施工中的通病,而且其出现的概率较高,即使在施工中采用各种措施也不能百分百的杜绝裂缝。究其原因就是因为混凝土本身会产生水化热,从而导致温度应力的形成,如果温度应力超过了混凝土的拉伸极限当然就会出现裂缝,因此本文从克服温度应力的角度,简要介绍了防止裂缝的措施。
【关键词】温度应力;混凝土裂缝;控温措施;防止裂缝
1 混凝土温度应力的产生
在混凝土强度形成的过程中,其温度应力的形成和作用也需要经过三个阶段:1)初级阶段。混凝土自浇筑开始到混凝土水泥放热的完成,这个阶段一般为30d。这个阶段的特征是,水泥放热产生大量的水化热量;混凝土的弹性模量发生变化,这个变化将引起混凝土形成残余应力。2)中级阶段,这时水泥放热作用对混凝土的影响结束,这个时间段温度应力主要是因为混凝土冷却和外部温度变化而引起的,而且这些应力可以与早期残留的应力向叠加,这时的混凝土弹性模量的变化不明显。3)稳定阶段,即混凝土的温度完全达到冷却状态,此时已经进入到混凝土的使用阶段。温度应力主要是因为外部环境问题的变化而引起的混凝土的温度变化,同时这种简单的热胀冷缩可与之前的形成的残余应力相叠加。
根据前面的温度应力产生的原因可以将其归结为两种应力形式:1)自身应力:这种应力出现在没有边界约束或者完全静止的构筑物中,呈非线性的分布,由于自身结构形式的限制而形成了温度应力,在一些大体积的混凝土中,因为在冷却的过程中混凝土的各个部分的温度降低的次序问题,从而引起内部温度高而表面温度低的情况,这就容易引起温度应力。2)约束型应力,混凝土结构中一部分或者全部受到外界约束的限制,而不能发生变形从而引起的应力。如:箱梁的顶板或者护栏混凝土内部产生的应力。这两种温度应力的作用形式通常和混凝土的干缩引起的应力共同作用在混凝土构件上。所以在实际的研究中很难将二者区分开来,因为温度应力的出现通常不是按照线性规律而分布的,往往只有大体的方向,而干缩应力也是如此,因此在控制二者对混凝土的影响时都需要复杂的模拟试验来进行。
2 混凝土裂缝的形成
在实际的工程实践中,混凝土的裂缝成因较为复杂,主要的因素有:温度、湿度、脆性、均匀性,材料因素、模板因素、浇筑因素等等。
首先,混凝土在硬化的过程中,大量的水泥的水化热导致其内部的温度持续上升,在表面引起克服形状变化的张拉应力。在水化热释放完毕后的降温过程中,还会受到构造物外部结构的约束,就会在混凝土的内部出现应力变化。同时外部环境的温度降低也会引起混凝土表面受到热胀冷缩的影响而产生应力,当这种应力超出混凝土表面的张力极限后,就可产生裂缝。
其次,多数混凝土内部的温度变化是很小而缓慢的,但是其表面的温度和湿度的变化往往是剧烈的。因此如果养护的措施不够完善就会造成表面承受张拉应力的能力下降,在受到干缩变形的影响时就会因为内部的混凝土的约束而产生裂缝。
最后,钢筋混凝土的重要的抗应力作用是由钢筋来完成的,而混凝土承受的只是压力载荷,在混凝土内部或者钢筋混凝上的边缘部分如果结构内部出现了张拉应力,则需要靠混凝土自身来消化。一般的设计中都会要求消除张拉应力或者张拉