《谈混凝土的施工温度与裂缝 路桥专业毕业论文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《谈混凝土的施工温度与裂缝 路桥专业毕业论文.doc（9页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、谈混凝土的施工温度与裂缝目 录1裂缝的原因及危害 51.1 引起温度应力的原因 51.1.1 气温引起的拉应力 51.1.2 其它引起温度应力的原因 52 温度应力的分析 62.1温度应力的形成过程 62.1.1 早期阶段 62.1.2 中期阶段 62.2.3 晚期阶段 62.2温度引起的原因72.2.1 自生应力 72.2.2 约束应力 73 温度的控制和防止裂缝的措施 73.1控制温度的措施 73.2改善约束条件的措施 83.2.1 合理的分缝分块 83.2.2 避免基础过大起伏 83.2.3 合理的安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露 83.3实践中总结的经验 84 混凝土施工的适
2、宜温度和早期养护 104.1混凝土施工的适宜温度 104.2混凝土保温应达到的要求 10 【摘要】混凝土是一种常用的建筑材料，它在房屋、桥梁、隧道、水工建筑、机场、矿井以及军用工程诸多方面，应用极其广泛。混凝土是以水泥砂浆为基体，以骨料加劲材料的复合材料。长期以来，混凝土的力学性能一直是科学技术界极为关心的课题。通过多次的现场观察，并且查阅有关混凝土内部应力方面的专著，不断的反复验证、积累经验，对混凝土温度裂缝产生的原因、现场混凝土温度的控制和预防裂缝的措施进行等进行阐述。【Abstract】Concrete is a commonly used building materials, whi
3、ch in terms of housing, bridges, tunnels, hydraulic architecture, airports, mines, as well as many aspects of military engineering, a wide range of applications.Concrete is a cement mortar matrix to aggregate the stiffening of the composite material. A long time, the mechanical properties of concret
4、e science and technology sector has been the subject of great interest. Through a number of field observations, and have access to the concrete internal stress field, and constantly repeated authentication, the accumulation of experience, the cracks of concrete temperature causes the temperature of
5、concrete at the scene of the control and prevention measures to crack on and so on.【关键词】： 混凝土 温度应力 裂缝控制Key words: concrete temperature stress cracks control前言混凝土在现代工程建设中占有重要地位。而在今天，混凝土的裂缝较为普遍，在桥梁工程中裂缝几乎无所不在。尽管我们在施工中采取各种措施，小心谨慎，但裂缝仍然时有出现。究其原因，我们对混凝土温度应力的变化注意不够是其中之一。在大体积混凝土中，温度应力及温度控制具有重要意义。这主要是由于两方面的
6、原因。首先，在施工中混凝土常常出现温度裂缝，影响到结构的整体性和耐久性。其次，在运转过程中，温度变化对结构的应力状态具有不容忽视的影响。我们遇到的主要是施工中的温度裂缝，因此本文对施工中混凝土裂缝的成因和处理措施做一探讨。1 裂缝的原因及危害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（如碱骨料反应），模板变形，基础不均匀沉降等都会造成混凝土的开裂。 混凝土裂缝是混凝土结构的严重危害，对建筑结构的危害是巨大的。贯穿裂缝和深层裂缝会破坏结构的整体性，改变混凝土的受力条件，从而有使局部甚至整体结构发生破坏的可能，严重影响建筑物的质量和运行
7、安全性。混凝土早期表面裂缝在以后气温骤降形成的温度应力和外力作用下，表面裂缝可发展成具有破坏性的贯穿裂缝和深层裂缝。有些裂缝在使用荷载或外界物理及化学因素作用下,不断产生和发展引起混凝土碳化、保护层剥落及钢筋锈蚀,使混凝土强度受到削弱,耐久性降低,严重时甚至发生垮塌事故,危害结构的正常使用。1.1 引起温度应力的原因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。1.1.1 气温引起的拉应力气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。许多混凝土的内
8、部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。1.1.2 其它引起温度应力的原因如养护不周、时干时湿，表面干缩形变受到内部混凝土的约束，也往往导致裂缝。混凝土是一种脆性材料，抗拉强度是抗压强度的110左右，短期加荷时的极限拉伸变形只有（0.61.0）104， 长期加荷时的极限位伸变形也只有（1.22.0）104.由于原材料不均匀，水灰比不稳定，及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的，存在着许多抗拉能力很低，易于出现裂缝的薄弱部位。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
9、，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 温度应力的分析温度应力是造成混凝土裂缝的主要原因之一，我们只有对其的形成与危害深入分析，才能有效的解决混凝土的裂缝。2.1 温度应力的形成过程根据温度应力的形成过程可分为以下三个阶段。2.1.1 早期阶段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
10、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。2.1.2 中期阶段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。2.1.3 晚期阶段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。2.2 温度引起的原因根据温度应力引起的原因可分为两类：2.2.1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
11、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。2.2.2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。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。要想根据已知的温度准确分析出温度应力的分布、大小是一项比较复杂的工作。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驰，计算温度应力时，必须考虑徐变的影响，具体计算这里就不再细述。3 温度的控制和防止裂缝的措施为了防止裂缝，减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。3.1 控制温度的措施严格的控制混凝土温度，可以使混凝土更
12、好的生成强度并防止裂缝的产生，控制温度的措施如下。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，在寒冷季节采取覆盖、蒸汽、加温等保温措施。3.2 改善约束条件的措施改善混凝土约束条件的措施主要有以下三个方面。3.2.1 合理的分缝分块浇筑混凝土时科学、合理地
13、分缝分块可以有助于混凝土的热胀冷缩，防止裂缝的产生。3.2.2 避免基础过大起伏在混凝土浇筑前对基础整平，可以避免混凝土板的薄厚不均，防止裂缝的产生。3.2.3 合理的安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露合理的安排施工工序，有助施工各步骤的组织。避免高差过大可防止浇筑过程中混凝土的自然堆积。此外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加强养护，防止表面干缩，特别是保证混凝土的质量对防止裂缝是十分重要，应特别注意避免产生贯穿裂缝，出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的，因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。3.3 防止裂缝的措施 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
14、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
15、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715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100200kgcm2.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
16、响。为保证混凝土工程质量，防止开裂，提高混凝土的耐久性，正确使用外加剂也是减少开裂的措施之一。例如使用减水防裂剂，就能提高混凝土的抗裂能力，其主要作用为：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。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
17、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.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。4 混凝土施工的适宜温度和早期养护实践证明，混凝土常
18、见的裂缝，大多数是不同深度的表面裂缝，其主要原因是温度梯度造成寒冷地区的温度骤降也容易形成裂缝。因此说混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。4.1 混凝土施工的适宜温度如在冬季进行施工，因为要防止早期混凝土被冻问题，所以要求混凝土浇筑时应该具有较高的浇筑温度。但另一方面，正是由于天气严寒，混凝土稳定温度一定较低，往往超过答应温差，不能防止混凝土裂缝要求。所以，混凝土浇筑温度在冬季施工时一般以510为宜，在浇筑混凝土以前还应该对基础及新混凝土接触的冷壁用蒸汽预热，对原材料应视气温高低进行加热。加热石料时应避免过热和过分干燥，最高温度不应超过75。另外还要注重运输中的保温、浇筑过程中减少热量的损
19、失以及保温养护。4.2 混凝土保温应达到的要求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。适宜的温湿度条件是相互关联的。混凝上的保温措施常常也有保湿的效果。从理论上分析，新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的
20、要求而有余。但由于蒸发等原因常引起水分损失，从而推迟或防碍水泥的水化，表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响。因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期，在施工中应切实重视起来。结束语: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，混凝土的裂缝是可以避免的。 参考文献:1蔡四维 蔡敏 混凝土的损伤断裂 人民交通出版社 出版日期：2005年12月2何挺继胡永彪 水泥混凝土路面施工与施工机械 人民交通出版社 出版日期：2004年3月致谢本论文是在指导老师的悉心指导下完成的，在此，谨向辛勤的指导老师表示衷心的感谢和崇高的致敬！ 9