裂缝控制论文

时间:2023-03-24 15:08:39

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裂缝控制论文

第1篇

引起砌体结构墙体裂缝的因素很多,既有地基、温度、干缩,也有设计上的疏忽、施工质量、材料不合格及缺乏经验等。而最为常见的裂缝有两大类,一是温度裂缝,二是干燥收缩裂缝。

1.1温度裂缝温度的变化会引起材料的热胀、冷缩,当约束条件下温度变形引起的温度应力足够大时,墙体就会产生温度裂缝。最常见的裂缝是在砼平屋盖房屋顶层两端的墙体上,如在门窗洞边的正八字斜裂缝,平屋顶下或屋顶圈梁下沿砖(块)灰缝的水平裂缝等。导致平屋顶温度裂缝的原因,是顶板的温度比其下的墙体高得多,而砼顶板的线胀系数又比砖砌体大得多,故顶板和墙体间的变形差,在墙体中产生很大的拉力和剪力。剪应力在墙体内的分布为两端大,中间小,顶层大,下部小。温度裂缝是造成墙体早期裂缝的主要原因。这些裂缝一般经过一个冬夏之后才逐渐稳定,不再继续发展。

1.2干缩裂缝烧结粘土砖,其干缩变形很小,且变形完成比较快。只要不使用新出窑的砖,一般不要考虑砌体本身的干缩变形引起的附加应力。但对这类砌体在潮湿情况下会产生较大的湿胀,而且这种湿胀是不可逆的变形。对于砌块等砌体,随着含水量的降低,材料会产生较大的干缩变形。如砼砌块的干缩率为0.3~0.45mm/m,它相当于25~40℃的温度变形,可见干缩变形的影响很大。轻骨料块体砌体的干缩变形更大。干缩变形的特征是早期发展比较快,如砌块出窑后放置28d能完成50%左右的干缩变形,以后逐步变慢,几年后材料才能停止干缩。但是干缩后的材料受湿后仍会发生膨胀,脱水后材料会再次发生干缩变形,但其干缩率有所减小,约为第一次的80%左右。这类干缩变形引起的裂缝在建筑上分布广、数量多、裂缝的程度也比较严重。如房屋内外纵墙中间对称分布的倒八字裂缝;在建筑底部一至二层窗台边出现的斜裂缝或竖向裂缝;在大片墙面上出现的底部重、上部较轻的竖向裂缝。另外不同材料和构件的差异变形也会导致墙体开裂。如楼板错层处或高低层连接处常出现的裂缝,框架填充墙或柱间墙因不同材料的差异变形出现的裂缝。

2裂缝的危害和防裂的迫切性

砌体属于脆性材料,裂缝的存在降低了墙体的质量,如整体性、耐久性和抗震性能,同时墙体的裂缝给居住者在感观上和心理上造成不良影响。它已成为住户评判建筑物安全的一个非常直观、敏感和首要的质量标准。因此加强砌体结构,已成为国家行政主管部门、建筑公司及房屋开发商共同关注的课题。

3现有产生裂缝的原因

3.1设计者重视强度设计而忽略抗裂构造措施设计者一般认为多层砌体房屋比较简单,在强度方面作必要的计算后,针对构造措施,引用标准图集,很少单独提出有关防裂要求和措施。

3.2我国《砌体规范》抗裂措施的局限性我认为这是最为重要的原因。《砌体规范》GBJ3-88的抗裂措施主要有两条,一是第5.3.1条:对钢筋砼屋盖的温度变化和砌体的干缩变形引起的墙体开裂,可采取设置保温层或隔热层;采用有檩屋盖或瓦材屋盖;控制硅酸盐砖和砌块出厂到砌筑的时间和防止雨淋。二是第5.3.2条:防止房屋在正常使用条件下,由温差和墙体干缩引起的墙体竖向裂缝,应在墙体中设置伸缩缝。

由此可见,《砌体规范》的抗裂措施,如温度区段限值,主要是针对干缩小、块体小的粘土砖砌体结构的,而对干缩大、块体尺寸比粘土砖大得多的砼砌块和硅酸盐砌体房屋,基本是不适用的。因为如果按照砼砌块、硅酸盐块体砌体的干缩率0.2~0.4mm/m,无筋砌体的温度区段不能越过10m;对配筋砌体也不能大于30m。在这方面,国外已有比较成熟的预防和控制墙体开裂的经验,值得借鉴:一是在较长的墙上设置控制缝,这种控制缝和我国的双墙伸缩缝不同,而是在单墙上设置的缝。该缝的构造既能允许建筑物墙体的伸缩变形,又能隔声和防风雨,当需要承受平面外水平力时,可通过设置附加钢筋达到。这种控制缝的间距要比我国规范的伸缩缝区段小得多。二是在砌体中根据材料的干缩性能,配置一定数量的抗裂钢筋,其配筋率各国不尽相同,从0.03%~0.2%或将砌体设计成配筋砌体,如美国配筋砌体的最小含钢率为0.07%,该配筋率又抗裂,又能保证砌体具有一定的延性。

4防止墙体开裂的具体构造措施建议

4.1防止混凝土屋盖的温度变化与砌体的干缩变形引起的墙体开裂,宜采取下列措施:

4.1.1屋盖上设置保温层或隔热层;

4.1.2在屋盖的适当部位设置控制缝,控制缝的间距不大于30m;

4.1.3当采用现浇混凝土挑檐的长度大于12m时,宜设置分隔缝,分隔缝的宽度不应小于20mm,缝内用弹性油膏嵌缝;

4.1.4建筑物温度伸缩缝的间距除应满足《砌体结构设计规范》BGJ3-88第5.3.2条的规定外,宜在建筑物墙体的适当部位设置控制缝,控制缝的间距不宜大于30m。

4.2防止主要由墙体材料的干缩引起的裂缝可采用下列措施之一

4.2.1设置控制缝①控制缝的设置位置a在墙的高度突然变化处设置竖向控制缝;b在墙的厚度突然变化处设置竖向控制缝;c在不大于离相交墙或转角墙允许接缝距离之半设置竖向控制缝;d在门、窗洞口的一侧或两侧设置竖向控制缝;e竖向控制缝,对3层以下的房屋,应沿房屋墙体的全高设置;对大于3层的房屋,可仅在建筑物1-2层和顶层墙体的上述位置设置;f控制缝在楼、屋盖处可不贯通,但在该部位宜作成假缝,以控制可预料的裂缝;g控制缝作成隐式,与墙体的灰缝相一致,控制缝的宽度不大于12mm,控制缝内应用弹性密封材料,如聚硫化物、聚氨脂或硅树脂等填缝。②控制缝的间距a对有规则洞口外墙不大于6mm;b对无洞墙体不大于8m及墙高的3倍;c在转角部位,控制缝至墙转角的距离不大于4.5m。

4.2.2设置灰缝钢筋①在墙洞口上、下的第一道和第二道灰缝,钢筋伸入洞口每侧长度不应小于600mm;②在楼盖标高以上,屋盖标高以下的第二或第三道灰缝,和靠近墙顶的部位;③灰缝钢筋的间距不大于600mm;④灰缝钢筋距楼、屋盖混凝土圈梁或配筋带的距离不小于600mm;⑤灰缝钢筋宜采用小螺纹钢筋焊接网片,网片的纵向钢筋不小于25,横筋间距不宜大于200mm;⑥对均匀配筋时含钢率不少于0.05%;局部截面配筋,如底、顶层窗洞上下不小于38;⑦灰缝钢筋宜通长设置,当不便通长设置时,允许搭接,搭接长度不应小于300mm;⑧灰缝钢筋两端应锚人相交墙或转角墙中,锚固长度不应小于300mm;⑨灰缝钢筋应埋人砂浆中,灰缝钢筋砂浆保护层,上下不小于3mm,外侧小于15mm,灰缝钢筋宜进行防腐处理;⑩当利用灰缝钢筋作砌体抗剪钢筋时,其配筋量应按计算确定,其搭接和锚固长度尚不应小于75d和300mm;不配筋的外叶墙应设控制缝,控制缝间距不宜大于6m;设置灰缝钢筋的房屋的控制缝的间距不宜大于30m。

4.2.3在建筑物墙体中设置配筋带①在楼盖处和屋盖处;②墙体的顶部;③窗台的下部;④配筋带的间距不应大于2400mm,也不宜小于800mm;⑤配筋带的钢筋,对190mm厚墙,不应小于2Φ12,对250~300mm厚墙不应小于2Φ16,当配筋带作为过梁时,其配筋应按计算确定;⑥配筋带钢筋宜通长设置,当不能通长设置时,允许搭接,搭接长度不应小于45d和600mm;⑦配筋带钢筋应弯入转角墙处锚固,锚固长度不应小于35d和400mm;⑧当钢筋带仅用于控制墙体裂缝时,宜在控制缝处断开,当设计考虑需要通过控制缝时,宜在该处的配筋带表面作成虚缝,以控制可预料的裂缝位置;⑨对地震设防裂度≥7度的地区,配筋带的截面不应小于190mm×200mm,配筋不应小于410;⑩设置配筋带的房屋的控制缝的间距不宜大于30m;

4.3也可根据建筑物的具体情况,如场地土及地震设防裂度、基础结构布置型式、建筑物平面、外形等,综合采用上述抗裂措施。

第2篇

关键词:泵送混凝土温度裂缝原因分析控制措施

1.前言

随着建筑技术的不断发展,泵送混凝土施工技术得到普及和应用。泵送混凝土不仅能改善混凝土的施工性能,对薄壁密筋结构少振捣或不振捣施工,具有提高抗渗性、改善耐久性特点。同时,泵送混凝土骨料级配的限制,胶凝材料的大量使用,产生大量的水化热,造成温度裂缝普遍存在,在一定程度上影响结构的抗渗性和耐久性,应当引起足够的重视。为此,现就温度裂缝产生机理及如何有效控制裂缝的出现和发展,谈几点粗浅的认识。

2.温度裂缝产生机理及特征

混凝土浇筑后,在硬化过程中,水泥水化产生大量的水化热。由于混凝土的体积较大,大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发,导致内部温度急剧上升,而混凝土表面散热较快,使得混凝土结构内外出现较大的温差,这些温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同,使混凝土表面产生一定的拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时,混凝土表面就会产生裂缝,这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。在混凝土的施工中当温差变化较大,或者是混凝土受到寒潮的袭击等,会导致混凝土表面温度急剧下降,而产生收缩,表面收缩的混凝土受内部混凝土的约束,将产生很大的拉应力而产生裂缝,这种裂缝通常只在混凝土表面较浅的范围内产生。

温度裂缝的走向通常无一定规律,大面积结构裂缝常纵横交错;梁板类长度尺寸较大的结构,裂缝多平行于短边;深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接行,裂缝沿着长边分段出现,中间较密。裂缝宽度大小不一,受温度变化影响较为明显,冬季较宽,夏季较窄。高温膨胀引起的混凝土温度裂缝是通常中间粗两端细,而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。

3.影响因素和防治措施

混凝土内部的温度与混凝土厚度及水泥品种、用量有关。混凝土越厚,水泥用量越大,水化热越高的水泥,其内部温度越高,形成温度应力越大,产生裂缝的可能性越大。

对于大体积混凝土,其形成的温度应力与其结构尺寸相关,在一定尺寸范围内,混凝土结构尺寸越大,温度应力也越大,因而引起裂缝的危险性也越大,这就是大体积混凝土易产生温度裂缝的主要原因。因此防止大体积混凝土出现裂缝最根本的措施就是控制混凝土内部和表面的温度差。

3.1混凝土原材料及配合比的选用

(1)尽量选用低热或中热水泥,减少水泥用量。大体积钢筋混凝土引起裂缝的主要原因是水泥水化热的大量积聚,使混凝土出现早期升温和后期降温,产生内部和表面的温差。减少温差的措施是选用中热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥,在掺加泵送剂或粉煤灰时,也可选用矿渣硅酸盐水泥。再有,可充分利用混凝土后期强度,以减少水泥用量。改善骨料级配,掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量,降低水化热。

(2)掺加掺合料大量试验研究和工程实践表明,混凝土中掺入一定数量优质的粉煤灰后,不但能代替部分水泥,而且由于粉煤灰颗粒呈球状具有滚珠效应,起到作用,可改善混凝土拌合物的流动性、粘聚性和保水性,从而改善了可泵性。特别重要的效果是掺加原状或磨细粉煤灰后,可以降低混凝土中水泥水化热,减少绝热条件下的温度升高。在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂,改善混凝土拌合物的流动性、保水性,降低水化热,推迟热峰的出现时间。

3.2施工工艺流程改进

(1)改善搅拌工艺采用二次投料的净浆裹石或砂浆裹石工艺,可以有效地防止水分聚集在水泥砂浆和石子的界面上,使硬化后界面过渡层结构致密、粘结力增大,从而提高混凝土强度10%或节约水泥5%,并进一步减少水化热和裂缝。改善混凝土的搅拌加工工艺,在传统的三冷技术的基础上采用二次风冷新工艺,降低混凝土的浇筑温度。

(2)严格控制浇筑流程合理安排施工工序,分层、分块浇筑,以利于散热,减小约束。对已浇筑的混凝土,在终凝前进行二次振动,可排除混凝土因泌水,在石子、水平钢筋下部形成的空隙和水分,提高粘结力和抗拉强度,并减少内部裂缝与气孔,提高抗裂性。在高温季节泵送,宜用温草袋覆盖管道进行降温,以降低入模温度。

(3)注重浇筑完毕后养护混凝土养护主要是保持适当的温度和湿度条件。保温能减少混凝土表面的热扩散,降低混凝土表层的温差,防止表面裂缝。混凝土浇筑后,及时用湿润的草帘、麻片等覆盖,并注意洒水养护,适当延长养护时间,保证混凝土表面缓慢冷却。在寒冷季节,混凝土表面应设置保温措施,以防止寒潮袭击。

4.温度裂缝的处理方法

混凝土裂缝的修补措施主要有采取以下一些方法:如表面修补法,嵌缝法,结构加固法,混凝土置换法等。

4.1表面修补法

表面修补法主要适用于稳定和结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料,在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂,通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。

4.2嵌缝法

嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法,它通常是沿裂缝凿槽,在槽中嵌填塑性或刚性止水材料,以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等;常用的刚性防水材料为聚合物水泥砂浆。

4.3结构加固法

当裂缝影响到混凝土结构的性能时,就要考虑采用加固法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用的主要有以下几种方法:加大混凝土结构的截面面积,在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。

4.4混凝土置换法

混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法,此方法是先将损坏的混凝土剔除,然后再置换入新的混凝土或其他材料。常用的置换材料有:普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。

第3篇

关键词:混凝土;温度应力;裂缝;控制

中图分类号:TU973+.254 文献标识码:A 文章编号:1672-3198(2009)03-0287-01

1 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,模板变形,基础不均匀沉降等。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,在表面引起拉应力。后期在降温过程中,由于受到基础或老混凝上的约束,又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。在钢筋混凝土中,拉应力主要是由钢筋承担,混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝上的边缘部位如果结构内出现了拉应力,则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但是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。

2 应力的分析

(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。

3 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,桥梁墩身,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。

4 温度的控制和防止裂缝的措施

(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。

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。而且如果钢筋的直径细而间距密时,对提高混凝土抗裂性的效果较好。混凝土和钢筋混凝土结构的表面常常会发生细而浅的裂缝,其中大多数属于干缩裂缝。虽然这种裂缝一般都较浅,但它对结构的强度和耐久性仍有一定的影响。

5 使用外加剂也是减少开裂的措施之一

(1)混凝土中存在大量毛细孔道,水蒸发后毛细管中产生毛细管张力,使混凝土干缩变形。增大毛细孔径可降低毛细管表面张力,但会使混凝土强度降低。这个表面张力理论早在六十年代就已被国际上所确认。

(2)水灰比是影响混凝土收缩的重要因素,使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25%。

(3)水泥用量也是混凝土收缩率的重要因素,掺加减水防裂剂的混凝土在保持混凝土强度的条件下可减少15%的水泥用量,其体积用增加骨料用量来补充。

(4)减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度,减少混凝土泌水,减少沉缩变形。

(5)提高水泥浆与骨料的粘结力,提高的混凝土抗裂性能。

(6)混凝土在收缩时受到约束产生拉应力,当拉应力大于混凝土抗拉强度时裂缝就会产生。减水防裂剂可有效的提高的混凝土抗拉强度,大幅提高混凝土的抗裂性能。

(7)掺加外加剂可使混凝土密实性好,可有效地提高混凝土的抗碳化性,减少碳化收缩。

(8)掺减水防裂剂后混凝土缓凝时间适当,在有效防止水泥迅速水化放热基础上,避免因水泥长期不凝而带来的塑性收缩增加。

(9)掺外加剂混凝土和易性好,表面易摸平,形成微膜,减少水分蒸发,减少干燥收缩。

许多外加剂都有缓凝、增加和易性、改善塑性的功能,我们在工程实践中应多进行这方面的实验对比和研究,比单纯的靠改善外部条件,可能会更加简捷、经济。

6 混凝土的早期养护

从温度应力观点出发,保温应达到下述要求:

(1)防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度,防止表面裂缝。

(2)防止混凝土超冷,应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度。

(3)防止老混凝土过冷,以减少新老混凝土间的约束。

混凝土的早期养护,主要目的在于保持适宜的温湿条件,以达到两个方面的效果,一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭,防止有害的冷缩和干缩。一方面使水泥水化作用顺利进行,以期达到设计的强度和抗裂能力。

7 结语

以上对混凝土的施工温度与裂缝之间的关系进行了理论和实践上的初步探讨,虽然学术界对于混凝土裂缝的成因和计算方法有不同的理论,但对于具体的预防和改善措施意见还是比较统一,同时在实践中的应用效果也是比较好的,具体施工中要靠我们多观察、多比较,出现问题后多分析、多总结,结合多种预防处理措施,混凝土的裂缝是完全可以避免的。

参考文献

[1]贾应春,崔清强.苏通大桥辅桥主墩承台大体积混凝土施工温度控制[J].桥梁建设,2006,(1).

第4篇

关键词:混凝土;温度应力;裂缝控制

中图分类号:TV543文献标识码: A 文章编号:

1.水库除险加固中混凝土施工温度与裂缝的控制的发展

根据温度应力的形成过程可分为以下三个阶段:

1.1水库防险加固混凝土浇筑后初期养护阶段

混凝土在凝结硬化前处于塑性状态,应力较小。在浇筑入模后最初的一段时间里(一般一个月左右),混凝土会放出大量的水化热,而且再放热的同时,弹性模量会急剧下降,因混凝土导热较慢,造成表里温度不均衡,所以混凝土硬化初期会形成内应力。

1.2水库防险加固混凝土浇筑后中期护理阶段

此时里层混凝土的温度和弹性模量变化都较小,自放热现象已基本结束,所以混凝土里层较稳定;而表层受外界温度影响,温度变化较大,易出现拉压应力变化,还有就是里层与外层温度不一致,出现了一定的膨胀内应力[1]。

1.3水库防险加固混凝土浇筑后晚期维护阶段

晚期维护阶段,混凝土已经进入工作状态,此时混凝土中有来自外界的温度变化应力,内部膨胀带来的内应力,结构不均匀导致的内应力,另外还有工作时来自外部的约束力。由于外部环境变化,这些应力大多会随环境变化而变化,例如防渗墙在汛期和干旱时期受力是有很大变化的,在汛期主要受到来自正面的压力,而干旱时期,这会因高温导致表层受拉里层受压,还有就是汛期刚过出现高温天气,这种情况对防险类建筑影响较大,因受力变化大,外部环境恶劣,极易对防渗墙造成破坏。所以后期维护阶段应力对整个工程都会有很大影响,要正确的进行受力分析,以确定应力在安全范围范围。

2.裂缝产生的原因分析

根据裂纹的成因性质,可将裂缝分产生的原因成如下几种:

2.1材料本身的原因

混凝土是一种脆性材料,约为抗压强度的 1/10,短期加荷时的极限拉伸变形只有(0.6~1.0)×104, 长期加荷时的极 限位伸变形也只有(1.2~2.0)×104.另外混凝土在运输及铸造的过程中会出现离析现象,离析现象会导致混凝土结构不均匀,混凝土中出现一些非常薄弱的位置,这些位置受拉力后,极易出现裂缝。

2.2外部环境变化的影响

在混凝土浇筑后,释放出大量热量使塑性下降,放热之后混凝土的体积会发生变化,而混凝土已被浇筑入模,所以体积变化受到限制,从而产生温度内应力。混凝土靠内部的钢筋来承受拉力,但是当拉力为局部拉力时,这部分拉力就只能靠混凝土来承受了,当混凝土受到的拉力较大时,就会出现裂纹。另外湿度反复变化也会导致混凝土表层出现裂纹。

2.3人工失误造成的裂纹

设计师在设计时考虑不周全,导致混凝土凝结后因结构不合理导致的裂缝。例如,水库堤坝本身的受力墙影响新除险加固混凝土建筑物的施工,那么新建筑物就无法起到预先设计的作用,这必然会影响到周围的混凝土受力,当受力不均匀时,混凝土就很容易出现裂纹。

温度的控制和防止裂缝的措施

通过分析,笔者认为防裂主要应从温度控制和改善约束两个方面入手:

3.1温度控制措施

一、更改原料配比,减少水泥的使用量,在配料时增加一些塑化剂、引气剂、和复合材料,以增加混凝土的干硬性;

二、再放原料之前,先将原料进行冷却降温处理,以降低混凝土内部温度减少温度应力;

三、当混凝土厚度较大时,应在浇筑时先内部添加冷铁,在必要的时候可以在浇筑时往里添加制冷水管;

四、注意早期养护,安排好养护工作,规划合理的拆模时间,气温骤降时停止外表保温,以免混凝土外表发生急剧的温度变化;

五、冬日浇筑,应注意给混凝土进行适当的保温,还要控制好混凝土块之间的间距,避免温度上身后出现过大的挤压应力;

3.2改善约束的措施:

首先,相关人员应该对大型筑件进行受力分析,然后根据受力情况选择合适的连接位置,确保连接完成后筑件不出现裂缝,不受较大的约束应力;其次,施工前对地基进行一定的硬化处理,必要时可以给特殊部件浇筑一个基床,以减小地基起伏带来的约束应力;另外,针对某些较大的端面或侧面,在浇筑时要进行合理的工序改进,尽量减少不必要的长期[2]。

3.3除上述之外,还可对混凝土性能进行优化

混凝土可以通过减少水泥使用量,添加弹性纤维、增加外加剂、合理进行养护等方式来改善混凝土的性能,以避免表层裂纹和贯穿性裂缝的出现。因混凝土的贯穿性裂缝对混凝土质量影响极大,所以要尽量避免贯穿性裂缝。贯穿性裂缝主要是由一些小裂缝在外力的作用下逐渐扩大联合而形成的,所以在浇筑早期,因进行合理的维护保养,以保证工程结束时混凝土无贯穿性裂缝。为节省成本,提高效率,新浇筑的混凝土会尽早拆模,这会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,从而在表面产生拉应力,与水化热应力迭加之后,表面拉应力会非常大,此时极易出现裂纹。为了消除这种裂纹,必须在浇筑之前就做好准备。例如,在模板上铺一层薄膜,这样既有利于保湿,又可以避免拆模带来的拉应力。在拆模之后,也要注意进行适当的保温,保湿,尽量减少“温度梯度”现象。拆模后,可以在混凝土上缠绕一层覆盖一层稻草,并定时进行喷水。厚度和体积都较大的容易出现大的裂缝的混凝土,可采用加筋的方式来防裂。当混凝土体积较大时,钢筋在其中所占的比例就非常小,对混凝土产生的温度应力也较小,而且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 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。所以加筋可以控制大裂缝,减少大裂缝,采用细钢筋且分布较密,混凝土可获得很好的抗裂能力[3]。

3.4添加外加剂

在很多混凝土表面常常出现一些不深的细小裂纹,这些裂纹是混凝土干缩形成的,加筋效果并不理想,因此,就要换用别的方法。在混凝土中添加外加剂可改善混凝土拌合物和易性、耐久性、调节混凝土的凝结时间,这对混凝土的运输和浇筑过程,以及成型后的强度都有很大影响,所以用这种方法来消除这些细小裂纹,比较有效。常用的外加剂有引气剂、减水剂、早强剂、速凝剂、缓凝剂等,它们的作用也各不相同。引气剂 使混凝土拌合物在搅拌时引入空气而形成微小气泡的外加剂,主要用于抗冻性要求高的结构,如混凝土大坝、路面。减水剂 也称塑化剂,是在保持混凝土拌合物一定和易性条件下,能减少用水量,提高强度,或在相同用水量条件下,可提高和易性的外加剂。早强剂,,也称促凝剂,是缩短混凝土凝结时间、提高早期强度的外加剂。缓凝剂 延缓混凝土凝结时间而对后期强度无明显影响的外加剂,适用于高温条件下连续灌筑混凝土、大体积混凝土、预拌混凝土和泵送混凝土。根据不同的需求,加入适量的外加剂,防裂效果会很好。

3.4混凝土的早期养护

混凝土浇筑后的一个星期,是混凝土养护的关键时期,在这段时间,应注意对混凝土进行保温保湿,其中最主要的是保温,这段时间很容易出现温度梯度和干缩现象。早期养护要注意以下几点:(1)注意混凝土外部保温,防止内外温差过大,出现温度梯度;(2)保持混凝土温度在正常使用时的稳定温度之上;(3)对老混凝土进行保温,是新旧混泥土温度较均衡,防止老混凝土对新混凝土形成过大的约束。(4)定时对混凝土进行补水,以保证水泥的顺利水化。初期养护是浇筑后最重要的一步,若初期养护没做好,混凝土会出现裂缝,影响整个工程的质量,所以一定要做好初期养护工作[4]。

结束语

总而言之,笔者通过对混凝土的施工温度与裂缝之间的关系进行了理论和实践,并进行了初步探索。就裂缝成因及算法,说法比较杂乱,但其核心依据都是一致的,而在裂缝预防措施方面,见解比较统一,这些措施很多都已经过实践考证,取得了良好的效果。

参考资料:

[1]何晓桐.大体积混凝土裂缝防控综合措施[J].高等教育,2011(2).

[2]郭皓.大体积混凝土的裂缝控制[J].建材世界,2010(2).