论文关键词:大体积混凝土;温度应力;温度裂缝;裂缝控制
论文摘要:大体积混凝土在施工过程中,温度裂缝是常遇到的问题,这也是大体积混凝土施工中的难点;温度裂缝的产生会影响到结构的性能,严重时还会影响到结构的安全使用。文章基于温度应力对混凝土温度裂缝产生的原因、混凝土温度裂缝的控制和预防等进行分析。
大体积混凝土在现代工程建设中占有重要的地位,特别是工业建筑工程中应用十分广泛,如火力发电厂的汽机基础,就是一个大型的大体积混凝土特例。大体积混凝土施工的工艺要求很高,在施工过程中,如何控制大体积混凝土的温度裂缝就是施工工艺的关键点,也是大体积混凝土施工的难点。尽管在施工中采取各种措施,小心谨慎,但裂缝仍时有出现。混凝土中裂缝的出现严重影响到混凝土结构的整体性和耐久性。从而影响到混凝土结构的使用功能及安全性能。因此在大体积混凝土施工过程中,温度应力及温度的控制十分重要。
一、温度裂缝产生的原因分析
混凝土裂缝产生的原因有很多种,一是由外荷载引起的,这是发生最为普遍的一种情况,二是结构次应力引起的裂缝,这是由于结构的实际工作状态与计算假设模型的差异引起的;三是变形应力引起的裂缝,这是由温度、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素引起结构变形,当变形受到约束时便产生应力,当此应力超过混凝土抗拉强度时就产生裂缝。
建筑工程中的大体积混凝土结构中,由于结构截面大,水泥用量多,水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用,由此形成的温度收缩应力是导致大体积混凝土产生裂缝的主要原因。表面裂缝是由于混凝土表面和内部的散热条件不同,温度外低内高,形成了温度梯度,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力,表面拉应力超过混凝土抗拉强度而引起的;通裂缝是由于大体积混凝土在强度发展到一定程度,混凝土逐渐降温,这个降温差引起的变形加上混凝土失水引起的体积收缩变形,受到地基和其他结构边界条件的约束时引起的拉应力,超过混凝土抗拉强度时所可能产生的贯通整个截面的裂缝。这两种裂缝不同程度上,都属有害裂缝。因此,掌握温度应力的变化规律及温度控制对于进行大体积混凝土施工极为重要。
二、温度应力的分析
(一)温度应力的形成过程
温度应力的形成可分为以下三个阶段:
早期:自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束,一般约30天。这个阶段有两个特征,一是水泥放出大量水化热,二是混凝土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。
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,在此期间混凝土的弹性模量变化不大。
晚期:混凝土完全冷却以后的服役时期。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叠加。
(二)温度应力引起的原因
对于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。因为大体积混凝土结构尺寸相对较大,混凝土冷却时表面温度低,内部温度高,在表面出现拉应力,在中间过程出现压应力,这种应力成为自身应力。
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,此时的应力称为约束应力。
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。温度应力的分布及大小是比较复杂的,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弛,所以分析计算温度应力时,还必须考虑徐变的影响。
三、温度裂缝控制措施
为了有效地控制有害裂缝的出现和发展,必须从控制混凝土的水化升温、延缓降温速率、减小混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸强度、改善约束条件等方面全面考虑,结合实际采取相应措施。
(一)降低水泥水化热和变形
1.选用低水化热的水泥品种配制混凝土,如矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、复合水泥等。
2.充分利用混凝土的后期强度,减少每立方米混凝土中水泥[1] [2] 下一页 |
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