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混凝土结构温度裂缝如何控制?

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回答人:86806837 - 泥土工 2级 - 提交时间:2015/3/18 9:00:00   我也要给他一个好评有用(0)  我要给他一个坏评没用(0)  举报

1温度裂缝的原因。混凝土受水泥水化热作用,大气及周围温度、电气焊接等因素影响而冷热转变时,产生收缩和膨胀,孕育产生温度裂缝。由于水泥水化热引起的裂缝一般孕育产生于大要积混凝土,裂缝多平行于结构的短边,由于环境温度转变而孕育产生的温度裂缝可能贯穿整个杆件截面。 
  2施工期间裂缝。大要积混凝土浇筑后,在硬化期间水泥放出大量的水化热,内部温度连续上升,使混凝土外部和内部形成较大的温差,而施工又未接纳有效的技术办法时,将导致混凝土内外温度急剧转变而孕育产生温度裂缝。 
  防备混凝土孕育产生的裂缝关键时期: 
  2.1混凝土的温度转变孕育产生温差,对混凝土结构孕育产生作用,该作用可分为时间温差作用和截面温差作用两种。而大要积混凝土温度转变开裂,主要由截面内外温差作引起,由于混凝土体量大,浇筑后水泥水化热在内部不易散发,引起混凝土内部温度显著升高,使凝胶体积膨胀。 
  2.2混凝土传热性较差,散热慢,在浇筑过程中其内部的温度会很快升高,对付厚度超出800mm的大要积混凝土内部绝对温升可达35~50℃,甚至更高。笔者曾对2m厚浇筑混凝土板进行实测,最高温度到达81.3℃。水泥水化放热是一个早期快后期慢的过程,其混凝土内部的温升一般在2~3d可达最高温度,连续一段时间以后才开始缓慢降温,约21d后降温至大气温度。 
  2.3混凝土在降温阶段从热膨胀的最大变形开始降温收缩,此时,混凝土的弹性模量也已增大,故降温收缩孕育产生一定的拉应力,当拉应力超出混凝土的变形能力时,就会孕育产生收缩裂缝。 
  2.4防备大要积混凝土孕育产生裂缝的关键时期是在降温阶段,从实践经验来看,混凝土浇捣后7d左右的降温时最容易孕育产生裂缝,此时是施工保养中容易被忽视、也是防备孕育产生裂缝的关键时候,这一点施工中应该更为重视。 
  3施工时温度控制。为防备水化热引起的温度裂缝,施工时温度控制是关键。施工温度控制包括以下两个方面: 
  3.1构件内外温差控制。即内部与外表以及外表与大气环境的温差控制。由温差引起的变形和应力值可按式(1)和(2)计算: 
  △L=L(t2-t1)α(1) 
  δt=EC△L/L=EC(t2-t1)α(2) 
  式中:△L——钢筋混凝土构件的变形值; 
  L——构件的长度; 
  t2-t1——温差,即温度转变值; 
  α——温度膨胀系数;
  δt——混凝土温度应力; 
  EC——混凝土弹性模量。 
  混凝土降温时,热量从内向外通报扩散,外貌散热快,温度低,从而形成内外温差,由上面理论公式计算出允许混凝土内外温差应是5~10℃。但由于结构构件不可能受到绝对约束,混凝土也不可能完全没有徐变和塑型变形,多数工程混凝土的内外温差在10~25℃尚未开裂。因此,我国有关施工规范对这类大要积混凝土浇筑时规定内外温差宜控制在25℃内。另外,环境温度越低,孕育产生内外温差也越大,引起混凝土开裂的几率增加,这种情况下可接纳外貌笼盖等办法进行温差控制以防备混凝土外貌散热过快。 
、  3.2控制混凝土内部温度。水泥水化热引起升温后,在绝热状态下混凝土内部的稳定可用下式计算: 
  T=T1+T2=T1+WQ(1-e-mΓ)/Cp 
  式中:T——在绝热状态下差别龄期的混凝土内部温度(℃); 
  T1——混凝土的浇筑温度(℃); 
  T2——在Γ龄期时混凝土的绝热温度(℃); 
  W——每立方混凝土中水泥用量(Kg/m3); 
  Q——每千克水泥水化热量(Kj); 
  C——混凝土的比热容,计算式可取0.97KJ(Kg·K) 
  P——混凝土的外貌密度,一般取2500Kg/m3,为防射线,混凝土中掺入重金属(如钡粉)时取2800~3000Kg/m3; 
  m——系数,随水泥品种,比外貌及浇筑温度而异; 
  Γ——龄期(d)。 
  实际上,由于混凝土浇捣时总是袒露在大气中,与大气存在热量交换,处于散热而非绝热状态中,混凝土由水泥水化热引起的温升远比绝热条件下最终水化热的温升要小。另外,混凝土内部最高温升还与浇筑块的厚度有关,块体越薄散热越快,最高升温越低;反之块体越厚散热越慢,则最高升温越高。因此,工程实践中引入一个与浇筑厚度有关的系数ξ,混凝土内部最高温度改用下式计算: 
  T=T1+T2ξ 
  4控制内部最高温度的办法。综上所述,混凝土内部最高温度是由浇筑温度和水泥水化热量升两局部组成,为控制内部最高温度,针对这两方面可接纳以下办法: 
  4.1避让炎热天气。尽可能选择温度低的季节浇筑,尤其应避让炎热天气。当务必在炎热天气浇筑时,可接纳冰水或深井水拌制混凝土,对骨料进行冰水冷却,设置遮阳装置以降低混凝土搅拌和浇筑温度。 
  4.2合理选择水泥品种和控制水泥用量以降低水化热温升。宜用掺混合质料的硅酸盐水泥,如矿渣水泥、火山灰水泥,这些水泥水化热较少。若不得不消普通水泥时,可掺粉煤灰,有缓凝作用的外加剂,并减少水泥用量,选择合适的砂石级配、接纳强度高的骨料,降低或延缓水化放热。 
  4.3掺缓凝型减水剂。为防备出现施工冷缝,浇筑过程中需要适当延长凝结时间,同时缓凝型减水剂在延缓水泥水化的同时使水化放热速度减慢,有效降低混凝土内部温升峰值,并能改进混凝土其他方面的性能。 
  4.4施工过程合理化。可接纳全面分层、分段分层、斜面分层三种混凝土分层浇捣方法。每层厚度不大于300mm,以加快热量散发,并使温度漫衍均匀。 
  4.5预埋蛇型石英管。在混凝土体内预埋蛇型石英管,浇筑后接纳通冰水,冷却的要领控制内部温度。最后在用稠度较大的水泥浆将管道填充封堵密实。 
  4.6动态监控。对混凝土温度转变进行动态监控,定期丈量浇筑后混凝土外貌和内部温度,控制内部温差不大于25℃。 
  4.7保温。笼盖塑料薄膜再加草袋进行保温,笼盖厚度由热工计算结合经验选定。 
  4.8减轻对地基对浇筑体约束。在岩石地基或较厚的混凝土垫层上浇筑时,事先摊铺10mm厚的沥青或二层沥青油毡以消除或减少约束作用,缓和地基对基础膨胀时的侧向压力。 
  4.9配置暗梁。大要积墙体除顶部和底部配有暗梁外,在墙体中部也宜配置暗梁,适当增加配筋率。 

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